Рассмотрение схем простого супергетеродина, собранного на транзисторах и на микросхемах. Расчет полосы пропускания приемника, уровня шума и суммарного коэффициента усиления устройства. Выбор избирательных сетей. Конструирование амплитудного детектора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Кафедра радиоэлектронных устройств

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчет сигналов радиоприемного устройства с амплитудной модуляцией супергетеродинного типа

по курсу "Прием и обработка сигналов"

Выполнил ст. гр. РТ-08-3

Волков О. В.

РУКОВОДИТЕЛЬ

Звягинцев А. Ю

ХАРЬКОВ 2011



РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: с. 23, 7 рис., 10 ссылок.

Цель работы: расчет устройства приема и обработки АМ сигналов, разработка и расчет параметров и элементов амплитудного детектора.

Результаты работы могут быть использованы при необходимости разработки супергетеродинного приемника АМ сигналов.

РАДИОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, СУПЕРГЕТЕРОДИН, ДЕТЕКТОР, ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ.



СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ УСТРОЙСТВ
• 2. ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ РПрУ
• 2.1 Расчет полосы пропускания
• 2.2 Расчет суммарного коэффициента усиления РПрУ
• 2.3 Расчет коэффициента шума
• 2.4 Расчет избирательных цепей
• 3. РАСЧЕТ АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРА
• ВЫВОДЫ
• ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК



ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

АРУ - автоматическая регулировка усиления

ДВ - длинные волны

ИМС - интегральная микросхема

КВ - короткие волны

КПЕ - конденсатор переменной емкости

ПЧ - промежуточная частота

РПрУ - радиоприемное устройство

СВ - средние волны

УЗЧ - усилитель звуковой частоты

УПЧ - усилитель промежуточной частоты

УРЧ - усилитель радиочастоты

УПТ - усилитель постоянного тока

ФСС - фильтр сосредоточенной селекции



ВВЕДЕНИЕ

Современные приемники применяются во многих сферах как профессиональной, так и повседневной жизни: радиосвязь, радионавигация, системы радио-, телеуправления и проч.

В данной курсовой работе целью является расчет приёмника для приема амплитудно-модулированного сигнала в диапазоне коротких волн без перестройки по частоте, т.е. на одной фиксированной несущей частоте. Приемники КВ диапазона могут применяться как для приема вещательных программ, так и для аматорской или профессиональной радиосвязи. Преимуществом передачи информации на коротких волнах является возможность распространения электромагнитных радиоволн на большие расстояния, из-за многократного отражения волн от ионосферы Земли. Из недостатков следует отметить возможность возникновения замираний (т.е. изменение уровня принимаемого сигнала), проявляющихся в виде кратковременного снижения амплитуды несущей частоты или её пропадания. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями, в разной фазе и, интерферируя на антенне приёмника, могут в некоторой мере ослаблять друг друга.



1. ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ УСТРОЙСТВ

Описываемый [1, с. 53-59] простой приемник составлен по супергетеродинной схеме на пяти транзисторах типа П401 и П39. Предназначен для приема средневолнового диапазона (550?1600 кГц).

При работе с ферритовой антенной чувствительность приемника составляет 3-3,5 мВ/м, ток потребления 12 мА.

Рисунок 1.1 - Схема простого супергетеродина на транзисторах

Комбинированная индуктивно-емкостная связь контура антенны с входом преобразовательного каскада (на транзисторе T1) обеспечивает согласование во всем диапазоне частот и повышает чувствительность приемника.

Преобразующий каскад выполнен по схеме с самовозбуждением на транзисторе T1. В его коллекторную цепь включена обмотка обратной связи L4 контура гетеродина и первичная обмотка L5 фильтра ПЧ, настроенного на частоту 110 кГц. Выбор низкой промежуточной частоты уменьшает вероятность самовозбуждения приемника.

Первый каскад УПЧ выполнен на транзисторе T2. В коллекторную цепь второго каскада УПЧ включен второй фильтр ПЧ L7C13 и катушка связи с детектором L8.

Детектирование осуществляется параллельным детектором на диоде Д1.

Рисунок 1.2 - Схема супергетеродинного приемника на микросхемах

Приемник, изображенный на рис. 1.2 [2, с. 270-272], собран на двух микросхемах серии К237. Он рассчитан на прием радиовещательных станций в диапазонах ДВ, СВ, КВ и имеет выходную мощность 40 мВт.

Прием в диапазоне КВ ведется на магнитную антенну W2 (контурная катушка L5). Настройка входных и гетеродинных контуров на принимаемую станцию осуществляется сдвоенным КПЕ C7, C11. УРЧ, гетеродин и балансный смеситель выполнены на микросхеме A1.

Паразитные колебания гетеродина предотвращаются резистором R1, подключенным к выводу 5 микросхемы. ФСС ПЧ - трехконтурный (L14…L16, C27…C29, C31, C32). Усилитель ПЧ и детектор выполнены на микросхеме A2.

Приемник [3, с. 778-780], изображенный на рис. 1.3, рассчитан на прием в растянутом КВ диапазоне 31м (9,5…9,8 МГц).

Основные характеристики: чувствительность 20 мкВ, избирательность по соседнему каналу 29 дБ при расстройке ±9 кГц, максимальная выходная мощность 1 Вт.

Приемник выполнен на двух ИМС. На DA1 выполнена ВЧ часть: УРЧ, двойной балансный смеситель с отдельным гетеродином, УПЧ, УПТ АРУ; на DA2 выполнен УЗЧ.

Настройка на сигналы радиовещательных станций осуществляется при помощи варикапной матрицы VD1. Двумя параллельно включеными перестраивается входной контур L1C1C2C3, третьим - гетеродинный контур L3C4C6. Напряжение смещения на варикапы снимается с движка переменного резистора R5, выполняющего роль органа настройки. Смеситель нагружен на резисторы R9, R10 и ПКФ Z1, настроенный на частоту ПЧ 465 кГц. Выделенный сигнал поступает на фильтр ПЧ L6C19C20, далее - на вход УПЧ ИМС, фильтр L7C17 и на диодный детектор VD6. Низкочастотный сигнал с детектора выделяется на резисторе R17, выполняющего также функцию регулятора громкости, и через резистор R16 поступает на УПТ АРУ, а через C23 - а вход ИМС DA2. Усиленный сигнал ЗЧ через конденсатор C32 подводится к динамической головке DA1.



Рисунок 1.3 - КВ приемник на ИС серии К174



2. ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ РПрУ

Параметры приемника:

- несущая частота сигнала =12,4 МГц;

- верхняя частота спектра передаваемого сигнала =6,1 кГц;

- чувствительность приемника =3,2 мкВ;

- соотношение сигнал/шум =2,3;

- промежуточная частота =3100 кГц;

- избирательность по соседнему каналу , не хуже 37 дБ;

- отстройка соседнего канала =4,7П, где П - полоса пропускания линейного тракта, с учетом полосы запаса;

- избирательность по соседнему каналу =34 дБ.

Требуется рассчитать детектор.

Согласно [8, с. 8-11], делаем эскизный расчет радиоприёмного устройства.

2.1 Расчет полосы пропускания

Полоса пропускания высокочастотной части супергетеродина без АПЧ, как в нашем случае, определяем исходя из формулы (2.1) [4, с. 39]:

(2.1)

где - ширина спектра принимаемого сигнала;

- изменение несущей частоты за счет эффекта Доплера;

- величина нестабильности, на которую необходимо расширить полосу пропускания приемного устройства для учета нестабильности частот передатчика, гетеродина приёмника, погрешностей настройки контуров и РПрУ в целом.

Примем где - верхняя частота спектра передаваемого сигнала, Гц.

Величину примем равной нулю.

определим по формуле:

(2.2)

где - относительная нестабильность несущей частоты сигнала

- относительная нестабильность частоты гетеродина приемника

- относительная погрешность установки частоты приемника при беспоисковой настройка;

- относительная погрешность и нестабильность несущей настройки контуров тракта ПЧ, отнесенная к промежуточной частоте.

Примем , для транзисторного гетеродина с кварцевой стабилизацией ; величину для приемника без перестройки частоты примем равной нулю; для инженерного расчета, с учетом того, что частота, с достаточной точностью можно также считать равным нулю. Подставив (2.2) и значения, заданные в ТЗ в (2.1), учитывая, что получим:

2.2 Расчет суммарного коэффициента усиления РПрУ

Для нормальной работы диодного детектора, необходимо, чтобы на его входе было напряжение не менее 0,5-1 В, для обеспечения нормальной работы и малого коэффициента гармоник детектора. Определим ко...