Радиоприемное устройство

Выбор промежуточной частоты. Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности. Расчет полосы пропускания приемника и определение его отдельных трактов. Составление и обоснование функциональной, структурной и принципиальной схемы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

1. Предварительный расчет радио принимающего устройства

1.1 Выбор промежуточной частоты

Промежуточная частота выбирается из условий, что она:

* должна быть вне диапазона рабочих частот приемника;

* должна обеспечивать заданное ослабление зеркального канала;

* должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить необходимое устойчивое усиление приемника при наиболее простых и дешевых электронных приборах и избирательных системах;

* иметь одну из следующих стандартных величин: 110 кГц; 625 кГц; 0.9 МГц; 1.6 МГц; 2.5 МГц; 6.5 МГц; 8.5 МГц; 24 МГц; 30 МГц; 60 МГц; 100 МГц.

Для выполнения вышеизложенных условий примем первую промежуточную частоту равной 0,9 МГц, а вторую - 24МГц.

1.2 Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности

Необходимый для обеспечения чувствительности коэффициент усиления тракта высокой частоты (ТВЧ) определяется выражением

где Ud - напряжение, подводимое к детектору, U_d=0,7B;

E_A - чувствительность приемника, Е_А =4*10^-6В.

.

Усиление тракта высокой частоты обеспечивается входной цепью (с коэффициентом передачи К_Вх), усилителем высокой частоты (с коэффициентом усиления К_увч), преобразователем частоты (с коэффициентом преобразования К_ПР), усилителем промежуточной частоты (с коэффициентом усиления К_УПЧ):

К_ТВЧ = К_ВЧ * К_УВЧ * К_ПР1 *К_ПР2* К_УПЧ1 *К_УПЧ2.

При этом должно выполняться условие:

К_твч >К'_твч.

Зададимся значениями коэффициентов передачи каскадов ТВЧ: К_ВЧ =2, К_УВЧ =5, К_ПР1 =7, К_ПР2 =7, К_УПЧ =14. Для получения заданного усиления будем использовать два каскада УПЧ, тогда получим:

Ктвч =2*5*7*7*14*14 = 96040.

Таким образом, требуемое условие Ктвч >К'твч выполняется.

1.3 Расчет полосы пропускания приемника и определение полос пропускания его отдельных трактов

В качестве фильтров обычно применяют колебательные контуры. Для обеспечения высокой избирательности добротность контура должна быть высокой, а для расширения полосы пропускания, наоборот, низкой:

Q = f_Р / 2*Дf,

где Q - добротность;

fр - резонансная частота;

2?f - полоса пропускания контура.

Полоса пропускания приемника определяется требуемой полосой воспроизводимых частот:

П = Дf_СП + Дf_НЕСТ.

где П - полоса пропускания высокочастотного тракта;

Дf_СП - ширина спектра принимаемого сигнала;

Дf_НЕСТ - нестабильность, определяемая уходом частоты гетеродина приемника и частоты передатчика.

При амплитудной модуляции и при узкополосной модуляции:

Дf_СП = 2 * F_в

Дf_СП=2*10=20кГц.

Нестабильность частоты гетеродина

,

где Г - коэффициент совпадения уходов частоты, учитывающий соотношение одновременного ухода от номинальных величин частот передатчика и гетеродина приемника. Величина Г = 0,3…0,7;

Дf _C - максимальный уход частоты передатчика;

Дf_R - максимальный уход частоты гетеродина.

,

где б_R - коэффициент нестабильности;

f_R - частота гетеродина.

При верхней настройке гетеродина

,

где f_С - рабочая частота;



;

;

.

частота каскад приемник пропускание

Основное усилие (до детектора) и избирательность по соседнему каналу реализуются в тракте второй промежуточной частоты. Поэтому полоса пропускания тракта второй промежуточной частоты принимается равной полосе пропускания приемника

П = П_fПР2 =20944Гц

В тракте первой промежуточной частоты промежуточная частота принимается высокой (десятки МГц), а это препятствует реализации узких полос пропускания из-за малых величин входных и выходных сопротивлений транзисторов.

Ориентируясь на практически реализуемую добротность фильтров полосу пропускания тракта первой промежуточной частоты можно определить из условия

Пf_ПР1 = f_ПР1 / Q_ПР1, Q_ПР1 = 150…200.

П_fПР1= 24*10⁶/150=160кГц

Тракт сигнальной частоты (входная цепь и УРЧ) настраивается на частоты порядка сотен МГц. Шунтирующее действие транзисторов на колебательные контуры существенно возрастает. Полосу пропускания сигнального тракта определим из условия:

П_СТ ? 10П,

П_СТ=10*160000=1,6МГц.

1.4 Определение количества фильтров, обеспечивающих заданную избирательность и полосу пропускания тракта сигнальной частоты

Из условия обеспечения избирательности по зеркальному каналу, добротность должна быть не менее:

где d_3K - избирательность по зеркальному каналу в разах;

п - количество контуров тракта сигнальной частоты (примем n=2).

Избирательность по зеркальному каналу в децибелах равна:

S_ЭК = 20 * lg,

= 10.

=10^59/20=891.

Так как увеличение числа контуров тракта сигнальной частоты не приводят к снижению добротности до требуемому значению, поэтому применим двукратное снижение напряжения, при этом f_р1=24МГц.

Из условия обеспечения полосы пропускания, добротность контуров тракта сигнальной частоты должна быть не более:

где Мк - частотные искажения тракта сигнальной частоты в разах.

Принимаем частотные искажения на уровне 0.707, равными 3дБ (М_ДБ=3дБ), тогда:

Мк=10^0,3/20=1,035.

Искомая величина эквивалентной добротности определяется с учетом обеспечения как избирательности по зеркальному каналу, так и полосы пропускания:

Q_ОП > Q_Э > Q_ОЗ.

Учитывая то, что практически реализуемой эквивалентной добротностью является Q_э ? 100, принимаем Q_э = 100.

Фильтры промежуточной частоты определяют полосу пропускания приемника и его избирательность по соседнему каналу.

Для обеспечения избирательности по соседнему каналу 49дБ будем использовать фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), состоящий из 5 звеньев, каждое из которых обеспечивает избирательность в 10 дБ.

2. Обоснование функциональной схемы радиоприемника

На рисунке 2.1 представлена структурная схема заданного варианта супергетеродинного приемника.

Размещено на

Размещено на

Рисунок 2.1 Структурная схема приемника

Во входной цепи приемника выделяется сигнал высокой частоты, предварительно выделяя принимаемую станцию.

На следующем этапе сигнал усиливается усилителем высокой частоты (УВЧ), и его спектр сдвигается в область низких частот при помощи преобразователя частот, в который включает в себя смеситель и гетеродин. Гетеродин - генератор высокой частоты. Непосредственное преобразование происходить в смесителе, который выдает сигнал с промежуточной частотой полученной отниманием из частоты гетеродина частоты сигнала. То есть:

.

Далее сигнал поступает на каскад усилителя промежуточной частоты (УПЧ), где происходит усиление принимаемой станции, для того чтобы детектор мог нормально работать.

Детектор преобразует модулированный высокочастотный сигнал в колебания низкой частоты.

Усилитель низкой частоты (УНЧ) дает усиление по мощности, которое необходимо для работы громкоговорителя.

3. Составление структурной электрической схемы

Предварительный расчет определил, что приемник должен содержать входную цепь, один каскад УВЧ, два преобразователя частоты и два каскада УПЧ, причем количество необходимых звеньев ФСС после УВЧ - 2, а для УПЧ - 5.

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) устанавливается при значительной нестабильности частоты гетеродина и обычно в диапазоне...