close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ.записка

код для вставкиСкачать
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Самарский государственный аэрокосмический университет
имени академика С.П. Королева
Кафедра радиотехники.
Связной приемник.
Пояснительная записка к курсовому проекту.
Студент:
Группа:
Руководитель проекта:
Короткевич А. А.
551
Днищенко В.А.
2005
Задание № 3 на курсовой проект студенту Колмакову С.Ю.
гр. 557.
1. Содержание задания
1.1. Спроектировать связной радиоприемник
1.2. Смоделировать один из узлов на ЭВМ
1.3. Разработать конструкцию печатной платы
1.4. Оформить пояснительную записку и графическую часть КП
2.Исходные данные
2.1. Диапазон частот, Мгц.........................................................................................................3/6
3
2.2. Частотная точность........................................................................................................... 10
2.3. Чувствительность, мкВ.......................................................................................................18
2.4. Избирательность по соседнему каналу, дБ...................................................................….46
2.5. Избирательность по зеркальному каналу, дБ...............................................................….36
2.6. Коэффициент перекрестной модуляции, %.........................................................................3
2.7. Диапазон помехи при расстройке, дБ/кГц....................................................................70/35
2.8. Неравномерность в полосе , дБ.............................................................................................9
2.9. Вид модуляции..................................................................................................................А3Е
2.10. Частоты модуляции нижняя/верхняя, кГц...................................................................0,1/3
2.11. АРУ, дБ.............................................................................................................................50/6
2.12. Выходная мощность УНЧ, Вт..........................................................................................0,4
2.13. Допустимые искажения, %..................................................................................................7
2.14. Тип РПрУ...........................................................................................................Переносной
2.15. Напряжение питания, В......................................................................................................12
3. Перечень и объем графических документов
3.1. Связной радиоприемник. Схема электрическая принципиальная.............................1л.А3
3.2. Связной радиоприемник. Перечень элементов………………………………….......3л.А4
3.3. Плата приемника. …………………..............................................................................2л.А4
3.4. Пояснительная записка. шрифт 14, 1,5 интервала - 40...60л. или рукописный..50 - 80 л.
2
РЕФЕРАТ
Курсовой проект.
Пояснительная записка:
Графическая документация:
с.29
рис.6,
л. А4 6
источников 5
л. А3 1,
л. А2.
СВЯЗНОЙ РАДИОПРИЕМНИК, СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ ПРИЕМНИК,
ИНТЕГРАЛЬНАЯ МИКРОСХЕМА, ТРАНЗИСТОР, ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ,
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ.
Разработано радиоприёмное устройство с заданными
характеристиками и условиями эксплуатации. Проведены расчёты ,
синтезированы функциональная и принципиальная схемы, выбрано
конструктивное решение.
3
СОДЕРЖАНИЕ.
Введние………………………………………………………………..……….
1 Анализ задания. Выбор и разработка структурной схемы ……………….
1.1 Выбор типа структурной схемы……………………………..…………
1.2 Определение полосы пропускания………………………..……………
1.3 Выбор промежуточной частоты и количества преобразований
частоты………………………………………………………………………….
1.4 Распределение избирательности по трактам ………………………….
1.5 Расчёт избирательности с учётом выбранного nрч ………….…………
1.6 Обеспечение требуемой чувствительности РПрУ…………………….
1.7 Требования многосигнальной избирательности………………………
1.8 Предварительный расчёт УПЧ…………………………….……………
1.9 Распределение усиления по трактам……………………………………
1.10 Выбор элементов настройки…………………………………………...
1.11 Предварительный расчет АРУ …………………………………….…..
2 Электрический расчёт РПрУ…………………………………….………….
2.1 Расчёт элементов входной цепи…………………………..…………...
2.2 Расчёт предварительного УРЧ……………………………..….……….
2.3 Расчёт смесителя…………………………………………..……..……..
2.4 Межкаскадное согласование……………………………………………
2.5 Схема автоматической регулировки усиления………………..………
2.6 Усилитель низкой частоты ……………………………………..………
Заключение…………………………………………………………...…………
Список использованных источников …………………………………………
Приложение 1 .........................................................…………………………….
Приложение 2 ..............................................................................................……
Приложение 3 ..............................................................................................……
4
ВВЕДЕНИЕ.
Целью разработки данного курсового проекта является закрепление
знаний, полученных в курсе ”Устройства приёма и обработки сигналов”,
овладение
методами
синтеза
и
расчёта
принципиальной
схемы
радиоприёмного устройства, усвоение принципа работы и зависимости
основных
характеристик
прибора
от
параметров
элементов
схемы,
ознакомление с особенностями конструкции связных радиоприёмных
устройств.
Развитие
микроэлектроники
налагает
особенности
на
процесс
проектирования . Разработанные на сегодняшний момент типовые модули на
базе интегральных микросхем (ИМС) существенно упрощают расчёт и
проработку
отдельных
каскадов
радиоприёмного
устройства
и
их
согласование. Поэтому основная задача проектирования - разработать
структурную схему, а затем, ознакомившись с элементной базой выбрать
ИМС,
наиболее
соответствующую
требованиям,
предъявляемым
к
разрабатываемому устройству.
5
1. АНАЛИЗ ЗАДАНИЯ. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ.
1.1 Выбор типа структурной схемы.
Высокие качественные показатели современных связных РпрУ,
входящих в системы радиосвязи и радионаблюдения
обуславливают
выбор супергетеродинной схемы построения приёмника. На степень
усложнения схемы супергетеродина влияют в первую очередь требования
односигнальной избирательности по дополнительным каналам приёма,
частотной точности (стабильности частоты настройки ), диапазонности в
сочетании
с
высокой
многосигнальной
избирательностью
и
чувствительностью.
Рассмотрение требований по чувствительности и избирательности даёт
материал для решения вопроса о структуре тракта прохождения сигналов,
способе разбивки на поддиапазоны, числе преобразований частоты,
номиналах промежуточных частот и т.д.
Приёмник
прямого
усиления
не
может
обеспечить
высокой
чувствительности и хорошей избирательности в диапазоне коротких волн,
что требуется по заданию, т.к. по мере роста несущей частоты устойчивое
усиление
транзисторных каскадов уменьшается. Поэтому в данном
случае более целесообразным будет применение супергетеродинной
схемы, в которой могут быть устранены недостатки схемы приёмника
прямого усиления. Сравнительно простыми техническими средствами
промежуточную частоту приёмника можно сделать постоянной для
принимаемых сигналов в достаточно широком диапазоне частот.
Благодаря этому в каскадах УПЧ оказывается возможным применять
сложные избирательные системы, обеспечивающие гораздо лучшую
избирательность, чем одиночные контура. Кроме того, подбирая (снижая)
промежуточную частоту, можно достаточно хорошо согласовать полосу
пропускания УПЧ с шириной спектра принимаемого сигнала.
6
Данное
РПрУ
многофункциональных
может
ИМС
быть
реализовано
К157ХА2
[3]
и
на
основе
SA612A
[4],
предназначенных для работы в составе радиовещательных приёмников
третьей и второй групп сложности. ИМС SA612A представляет собой
двойной балансный смеситель со встроенным гетеродином, а К157ХА2усилитель промежуточной частоты с системой АРУ и детектором.
1.2Определение полосы пропускания .
Полоса пропускания связного РПрУ должна обеспечивать малые
искажения спектра принимаемого сигнала при заданном виде модуляции
(А3Е).Она определяется реальной шириной спектра сигнала fс и запасом,
зависящим от частотной точности радиолинии:
П= fсп +2fдоп+ 2fнест ,
(1.1)
где fнест - расхождение между частотой принимаемой станции и
частотой настройки приемника,
fдоп - доплеровский сдвиг частоты
2
2
2
f нест  f max  f прд
 f прм
 f доп
– расширение полосы пропускания,
учитывающее нестабильность
Для связных РПрУ III класса и ниже допускается ручной поиск
станции и подстройка приемника во время эксплуатации. В этом случае
П= fсп
Реальная ширина спектра модулированных радиосигналов для
амплитудной модуляции определяется следующим образом:
fсп = 2Fмакс ,
где Fмакс- максимальная частота спектра модулирующего сигнала;
fсп=2 Fмакс =6 кГц.
Таким образом, П= 6кГц
7
1.3 Выбор промежуточной частоты и количества преобразований
частоты .
Выбор номинального значения промежуточной частоты связан с
удовлетворением основных требований односигнальной избирательности:
подавления дополнительных каналов приема и достижения высокой
селективности по соседнему каналу при заданной полосе пропускания РПрУ.
С увеличением номинала промежуточной частоты уменьшается количество
избирательных систем в преселекторе при требуемой избирательности по
зеркальному каналу. С другой стороны, высокое значение fпр затрудняет
получение узких полос пропускания УПЧ с хорошей прямоугольностью.
Для достижения заданной избирательности по зеркальному каналу з
при наиболее часто встречающемся преселекторе (одноконтурная ВЦ,
резонансный
одноконтурный УРЧ) и нижней настройке
гетеродина величина fпр
должна удовлетворять условию:
2
f
n
f  с макс  з рч 1
4Qэрч
'
пр
где
(1.2)
fс макс - максимальная частота диапазона РПрУ;
Qэрч - эквивалентная добротность тракта радиочастоты;
Прч - число контуров в преселекторе.
Величина Qэрч берется, исходя из опыта разработок РПрУ, по таблицам,
приведенным в /3/.
Для диапазона рабочих частот f=1..10МГц согласно /3/ Qэрч=60.
Тогда в соответствии с (1.2) получим:
При n=1
f пр'  899кГц
8
при n=2
f пр'  148кГц , (*)
Для обеспечения требуемой полосы пропускания УПЧ промежуточная
частота должна удовлетворять условию
f пр"  ПQэпч ( П пч )
f пр''  П  QЭПЧ  (nПЧ )
где
(1.3)
Qэпч - эквивалентная добротность LC избирательных систем тракта
промежуточной частоты;
(nпч) - функция, зависящая от типа УПЧ и nпч - числа каскадов,
настроенных на fпр
Согласно /3/ выбираем Qэпч=250, (nпч)=0,8 тогда:
f прII  1,2МГц ,
(**)
Таким образом значение промежуточной частоты должно лежать в пределах
инетрвала: 0,148МГц  f пр  1,2МГц
Необходимо учесть следующие факторы:
1. Величина fпр должна быть вне диапазона рабочих частот РПрУ и
отстоять от его границ как можно дальше. Это необходимо для достижения
заданной избирательности по каналу прямого прохождения fпр .
2. С уменьшением номинала fпр :
облегчается выбор транзисторов и ИС с высоким устойчивым усилением;
меньше зависимость усиления и полосы пропускания от разброса и
изменения параметров электронных приборов; меньше коэффициент шума
УПЧ.
3. Для лучшей фильтрация в детекторе необходимо, чтобы
fпр  ( 5…10 ) Fмакс
4. Номинальное значение fпр следует выбирать в диапазоне, где не
работают мощные радиовещательные станции. Исходя из этого, определены
нормализованные значения fпр : 110-115, 125-130, 210-215, 460-465, 490-510,
720-750, 910-930, 1500-1600, 2200, 3000 кГц [3]
Учитывая все вышеизложенное можно принять:
9
f пр  465кГц
1.4 Распределение избирательности по трактам .
Диапазон рабочих частот устройства: ПРЧ  3 6МГц - это средняя часть
КВ диапазона. Здесь выполняется условие
ПРЧ  3  П . Следовательно
основная неравномерность частотной характеристики приходится на тракты
промежуточной и низкой частоты.
Полоса
пропускания
НЧ
тракта
определится
как:
ПНЧ  Fmax  Fmin  3  0,1  2,9кГц
1.5 Расчёт избирательности с учётом выбранного nрч .
Для nрч=2 , одноконтурной ВЦ и одноконтурного УРЧ необходимо
выполнение неравенств:
з  з.вцз.урч , пч  пч.вцпч.урч , (1.4)
2
2
где з.вц = 1  Q э.вч δ з ;
Q эрч
Qэ.вц = 1  a ,
(1.5)
(1.6)
где a – коэффициент рассогласования ВЦ, а = 0,5 для ненастроенной
антенны.
Qэ.вц = 40.
f 0  2f пр
f0

f0
f 0  2f пр ,
з =
(1.7)
где f0 – наиболее опасная частота диапазона приемника ,
fпр – промежуточная частота.
f0 = 6МГц, fпр = 465кГц.
6 106  2  465103
6 106

 0.338
6 106
6 106  2  465103
з =
з.вц =
1  402  (0,338) 2  13,56
10
2  2
1  Qэрч
пч
Аналогично з.урч =
,
(1.8)
2
2
з.урч = 1  60  (0.338)  20,3
з.вчз.урч = 48,8дБ > з = 36дБ
1.6 Обеспечение требуемой чувствительности РПрУ.
Требования к чувствительности определены в задании как величина
напряжения минимального сигнала в антенне. В самом общем случае эта
величина должна удовлетворять уравнению
Ea  2 вх Un2  Uш2 ,
(1.9)
где вх – соотношение сигнал/шум на входе РПрУ;
Uп – напряжение внешних помех;
Uш – напряжение собственных шумов, приведенное ко входу РпрУ.
Соотношение сигнал/шум на входе приемника:
 вх   вых (К 2  mа2 ) Пнч
mа2 Пэф
 66,62
где К=3 для телефонных сигналов,
mа = 0.3 – глубина амплитудной модуляции,
Пэф= 1.1 П= 6.6кГц .
вых = 10 – соотношение сигнал/шум на выходе приемника.
Исходя из заданной чувствительности Ea  18мкВ можно по формуле
(1.10)
рассчитать
допустимый
коэффициент
шума
приемника,
обеспечивающий требуемое соотношение С/Ш на выходе  вых  10 .
2
Eпр
N доп 
1
4   вх2  k  T0  f эф  Ra
,
где
(1.10)
k = 1,3810-23 Дж/К – постоянная Больцмана;
Т0 = 290 0 – нормальная температура;
11
Ra = 50 Ом – активная составляющая сопротивления антенны.
Получим Nдоп  13,8
Для ориентировочного расчета при использовании преселектора без
УРЧ N  4Nтр , где Nтр – коэффициент шума транзистора, выбранный равным
4. Т.о. реальный коэффициент шума:
NбезУРЧ  16
NбезУРЧ  Nдоп - следовательно необходимо применение УРЧ.
Для ориентировочного расчета при использовании преселектора с УРЧ N 
NсУРЧ  4
Nтр
1.7 Требования многосигнальной избирательности .
По техническому заданию уровень помехи составляет 70дБ при ее
отстройке от частоты настройки радиоприемника 35кГц. При этих условиях
необходимо обеспечить уровень перекрестной модуляции не выше 3%.
Эти параметры необходимо разделить на активные элементы, стоящие
до основного фильтра (на УРЧ и на смеситель).
Коэффициент перекрестных искажений на УРЧ:
K Пер1  1  K ПерОбщ  1
,
(1.11)
K Пер1  0,015
Теперь можно определить допустимое напряжение помехи на входе УРЧ:
Uдоп  2  K Пер1  S S 
где:
S
,
(1.12)
S  - нелинейный параметр усилительного элемента – Для транзистора
КП305 отношение
S
S  = 25.
Получим: U доп  0,75В
Фактическое напряжение помехи на входе активного элемента:
Uп 
Eап  Kвц
 вц
,
(1.13)
12
где:
п
Eап  Eа 10
20
 57мВ - напряжение помехи в антенне,
Kвц  4 - коэффициент передачи входной цепи(для одноконтурной ВЦ),
2
 вц  1  Qэвц   пом
 1,01 - ослабление помехи во входной цепи.
Qэвц 
Qэрч
 40
1 a2
,
где a  0,5 для ненастроенной антенны.
 пом 
f н max  F
f н max

 0,0116
f н max
f н max  F
,
где F – заданная отстройка помехи.
Подставив найденные значения в (1.13) получим:
U п  0.21В
Условие U п  U доп выполняется.
Таким образом для обеспечения многосигнальной избирательности
необходимо использовать усилительный каскад на полевом транзисторе. В
качестве активного элемента данного каскада используется полевой
транзистор КП305 .
1.8 Предварительный расчёт УПЧ.
Предварительный расчет УПЧ сводится к проработке его структуры
для выполнения основного требования – избирательности по соседнему
каналу. В задании на проектирование избирательность РПрУ задана
величиной ослабления соседнего канала
Наиболее подходящим для работы в данном устройстве является
электромеханический фильтр типа ЭМФП-465-6[1]. Как известно, в отличие
от пьезоэлектрического фильтра, электромеханический обладает монотонно
возрастающей характеристикой затухания в полосе задерживания и
трансформирующими
свойствами,
что
исключает
применение
дополнительного колебательного контура в преобразователе частоты. Кроме
13
того, достоинство ЭМФ еще и в том, что при его разгрузке (увеличении
нагрузочных сопротивлений) параметры фильтра сохраняются.
Для обеспечения требуемой избирательности по соседнему каналу,
учитывая что ослабление для одного фильтра при расстройке на 10 кГц не
менее 50 дБ, требуется два фильтра.
УПЧ построен на микросхеме К157ХА2.
1.9 Распределение усиления по трактам .
Усиление сигнала в приемнике распределяется по трактам радио-,
промежуточной и низкой частот. Общее усилие линейной части РПрУ
определяется как
КТР 
U вх д
 28000
2Е а
где Uвх.д - номинальное входное напряжение детектора, для диодного
амплитудного детектора составляет 0.5…1В.
Коэффициент усиления до детекторной части разрабатываемого РпрУ
распределяется следующим образом:
K р  Kвц  KУРЧ  Кпч  К 2 фсс Купч ,
где:
(1.16)
Kвц  3..6 - коэффициент передачи входной цепи,
K урч  3...5 - коэффициент передачи резонансного каскада УРЧ,
K gч  5 - коэффициент передачи смесителя SA612A,
Kим с  10000
- коэффициент передачи интегральной микросхемы
К157ХА2,
2
Kфсс  K эм
ф  0,16 - коэффициент передачи фильтра сосредоточенной
селекции,
Подставляя данные в (1.16) получим:
K р  3  3 10000 0,16  5  72000
14
1.10 Выбор элементов настройки .
Для третьего класса сложности, к которому относится разрабатываемое
РПрУ применяется как дискретная, так и плавная настройка. В задании не
определен способ настройки, поэтому, с целью удешевления и упрощения
конструкции выберем плавную настройку.
Способы перестройки частоты колебательных систем можно разделить
на механический и электрический. Для разрабатываемого РПрУ выберем
электрический способ настройки. В качестве элемента перестройки
выбирается варикап.
Для заданного коэффициента перекрытия по частоте:
Kf 
f н max
2
f н min
,
2
требуется коэффициент перекрытия по емкости Kc  K f  4 , что вполне
реально для варикапов. Кроме того, эти элементы выгодно отличаются
высокой добротностью, низким уровнем собственных шумов и малой
зависимостью их параметров от частоты. Выбираем варикап КВ104Д./5/
1.11 Предварительный расчет АРУ.
АРУ характеризуется динамическим диапазоном регулировки: Dару = Dвх
- Dвых = 50– 6=44дБ, где Dвх, Dвых – изменение амплитуды сигнала на
входе и выходе РПрУ, выраженное в децибелах. ИМС К157ХА2 имеет
встроенную систему АРУ /2/, позволяющую регулировать усиление путём
подачи управляющего напряжения на вход 4. (охватывает каскады УПЧ),
при этом глубина
регулирования до 150 дБ при входном напряжении
(0.5…. 30)мВ и свыше 120 дБ при входном напряжении
(5…. 300)мВ.
Следовательно можно будет ограничится одной петлей АРУ УПЧ. Расчёт
системы АРУ сводится к расчёту фильтра АРУ, который представлен далее.
1.12 Составление полной структурной схемы .
В результате предварительного расчёта РПрУ была составлена его
структурная схема, представленная на рисунке 1.
15
Ê=5
Ê=3
Ê=3
SA612A
Â.Ö.
Ó.Ð.×.
Ñ.
Ê=0,16
Ô.Ô.Ñ.
Ã.
Ê=10000
Ê157ÕÀ2
Äàðó=50äÁ
Ó.Ï .×.
À.Ä.
Pâûõ=0,4Âò .
Ó.Í .×.
Рисунок 1. Структурная схема приемника.
Здесь ВЦ – входная цепь;
УРЧ – резонансный усилитель радиочастоты;
С – смеситель;
УПЧ – усилитель промежуточной частоты;
Г – перестраиваемый гетеродин;
АД – амплитудный детектор;
УНЧ – усилитель низкой частоты.
2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РПРУ.
2.1 Расчёт элементов входной цепи.
В нашем РПрУ предлагается использовать телескопическую антенну,
представляющую из себя вертикальный несимметричный вибратор. Для
работы с ненастроенными несимметричными антеннами применяется
входное устройство с емкостной связью. Оно отличается простотой
16
исполнения и возможностью изменения коэффициента связи для
использования антенн с большим разбросом параметров.
В диапазоне коротких волн эквивалент антенны представляет собой
последовательную RC-цепь. В диапазоне 3…6 МГц данная антенна имеет
следующие параметры:
Ra = 50 Ом , Са = 75 пФ
Перестройка входной цепи осуществляется варикапами КВ104Д,
включенными
встречно-последовательно
для
ослабления
зависимости
емкости от входного сигнала. Суммарная емкость варикапов определяется:
C
C1в  C2в
, (2.1)
C1в  C2в
где: C1в , C2в - емкости перехода варикапов VD1 и VD2 соответственно.
Параметры варикапа КВ104Д:
- общая емкость C1в 4В  180 пФ,
- коэффициент перекрытия по емкости Kс  8 ,
- постоянное обратное напряжение Uобр  32 В.
Тогда: Cmax 
C
180 180
 90 пФ, Cmin  max  11,25 пФ.
180  180
Kc
При требуемом коэффициенте перекрытия диапазона K f 
fн max
 2 , для
fн min
обеспечения перестройки частоты в таком диапазоне необходима постоянная
емкость:
Cпост.необх
Cmax  K 2f  Cmin

 15пФ пФ.
K 2f 1
Паразитная и вносимая емкости контура:
Cпар  p12  Cа  Cм   Cсоб  p22  Cвх  Cм   2,63 пФ.
где: Cа - емкость антенной цепи,
Cм - емкость монтажа,
17
Cсоб - собственная емкость следующего каскада,
p1, p2 – коэффициенты трансформации со стороны предыдущего и
последующего каскадов, причем коэффициент p1=0,005 выбран много
меньше единицы для устранения влияния разброса параметров антенн, а
p2=0,24 выбран меньше единицы для снижения усиления входной цепи с
целью обеспечения малого коэффициента перекрестных искажений.
C3  C5среднС4 /(С5 средн  С4 )  2(Спост.необх  Спар )  22,8пФ ,
где С3 и С4 – емкости конденсаторов постоянной емкости;
С5средн – средняя емкость подстроечного конденсатора.
При С3 = 4.7пФ емкость цепочки С3С4 составит 18пФ.
Минимальная эквивалентная емкость контура:
Cэmin  Cпост  Сmin  26,25пФ
Максимальная эквивалентная емкость контура:
Cэmax  Cпост  Сmax  105пФ
Индуктивность контура рассчитывается по формуле:
Lэ 
1
4 f
2
2
с max
Cэ min
 26,8мкГн
(2.1а)
Значение емкости связи, обуславливающее относительную расстройку
входного контура не более чем на половину полосы пропускания:
103
Cсв 
2 fс max
где
Ca qc
 12,2пФ
LэQэ qc 1
(2.2)
qc = 1,2 – коэффициент разброса емкостей антенн;
Qэ = 60 – эквивалентная добротность контура, ввиду малости
выбранных коэффициентов p1 и p2 практически совпадающая с собственной
добротностью контура.
Емкость связи должна быть такой, чтобы расширение полосы
пропускания ВЦ за счет сопротивлений, вносимых из антенны, не превышало
25%, а уменьшение коэффициента передачи напряжения по сравнению с
максимальным – не более чем на 20%.
18
Cсв 
Са С
 5пФ (2.3)
Са  С
где
С  3*104
1
 5,7пФ
L Ra qR
3
э c max э
Qf
Rа = 50 Ом – активное сопротивление антенны;
qR =1,2 – коэффициент разброса сопротивлений антенн.
Выберем минимальное из значений (2.2) и (2.3):
C1  Cсв  5пФ
Коэффициент трансформации по входу p1 равен
p1 
C1
 0,05
Cэ  С1
Для обеспечения выбранного коэффициента p2 применен емкостной
делитель С3С4. Емкость конденсатора связи выберем, исходя из полной
емкости делителя, равной 18пФ.
C3 
Cполн
 74пФ . (2.4)
p2
Тогда средняя емкость подстроечного конденсатора С4 определится
выражением:
C4  С3
p2
 16пФ
1  p2
Рассчитаем
схему
(2.5)
подачи
смещения
на
варикапы.
Величина
сопротивления R1 = 1,5МОм обеспечивает малые перекрестные и
комбинационные искажения. Исходя из этого значения R1, емкость фильтра
C6 
100
 3,5пФ
2 fс min R1
Рассчитаем
(2.6)
характеристики
входного
устройства.
Резонансный
коэффициент передачи напряжения
K0  p2 (
CQ
Q  1)  3,4
Cэ э
19
где CQ 
СаСсв
 5,5пФ
Са  Ссв
Избирательность ВЦ по зеркальному каналу:
D  1   2 , (2.7)
где
  Qэ ( f з / f0  f0 / f з ) , (2.8)
Полоса пропускания ВЦ:
Пвц 
f0
, (2.9)
Qэ
На нижней частоте диапазона
К0 = 3 ;
Dз = 48,6 дБ ;
Пвц = 50 кГц
На верхней частоте диапазона
К0 = 2,8 ;
Dз = 52,9 дБ ;
Пвц = 100 кГц
Результаты моделирования входной цепи в OrCAD 9,2 представлены в
приложении1.
2.2 Расчёт предварительного УРЧ
Предварительный УРЧ выполняется по схеме ОИ. В качестве
активного элемента используется полевой транзистор КП303А.
Резистор Rз обычно выбирают таким, чтобы его сопротивление не
шунтировало входной контур, включенный в цепь затвора [2]. Значение Rз
выбирается из условия
Rз  (10…20)Rо , где Rо – резонансное
сопротивление контура. Практически сопротивление Rо бывает в пределах
200…1000 кОм. Пусть Rз = 560 кОм.
При выборе исходной рабочей точки П.Т, работающего в режиме
усиления малых сигналов, исходное напряжение на затворе Uзо выбирают
таким, чтоб рабочая
Точка на проходной характеристике находилась на ее линейном участке и в
области
20
закрытого р-п перехода и отстояла от точки
=0
Uзо
на амплитуду
,превышающую максимально допустимый входной сигнал. Поэтому при
выборе исходной рабочей точки, напряжение на стоке выбирают таким, чтоб
работать в положительной области
выходных характеристик. Из этих характеристик [6] получаем значения:
Uзо =1В, Uсо =4В,Iсо=3мА.
Резистор Ru стоит в цепи автоматического смещения транзистора.
Сопротивление резистора находится из соотношения Ru 
Емкость Cu определяется по формуле Cu 
U30
 330 Ом.
Ic0
10...20
 3000пФ .
2    fн min  R4
Развязывающий фильтр в цепи питания стока LфCф рассчитывается по
50...100
. Величину Cф выбираем много больше
min  Cф
возможных паразитных емкостей: Cф  0,047 мкФ. Тогда Lф  3 мкГн.
формуле: min  Lф 
Найдем напряжение помехи на входе усилительного прибора первого каскада
УРЧ для наихудшего случая:
U max 
U п  K0 max
, (2.10)
D f п 
где: U п - напряжение помехи на входе приемника, ТЗ определенно:
70
Uп  Ea 10
35
 0,057 В,
D f п  - ослабление помехи входным устройством при расстройке 46 кГц.
D  fп   1  п2  1,2
 fп fн 
   1,005
 fн fп 
где:  п  Qэ  
Тогда напряжение помехи:
Umax  0,14В
Согласно пункту 1.7:
Uдоп  0,75В
Следовательно, полученное значение меньше максимального допустимого,
требования многосигнальной избирательности обеспечиваются.
Вычислим коэффициент шума ВУ и первого каскада для наихудшего случая,
в предположении, что основным источником шума является транзистор. Для
полевых транзисторов:
G0  Gвх Rш G0  GCc 2
N1  1 

(2.11)
Gc
Gc
21
где: G0 
p22
1
 1764 мкСм - резонансная проводимость контура,
 p  Qэ
пересчитанная на вход транзистора,
1
 3 мкСм - входная проводимость УРЧ,
R3
Ra
p12
Gc  2 
 390 мкСм - проводимость
p2 Ra  2    f н  Ca 2
Gвх 
источника,
пересчитанная в контур и на вход УРЧ,
Rш 
0,7 0,7

 140 - шумовое сопротивление транзистора.
S 0,005
Для расчетов р1 и р2 ориентировочно можно задаться значениями:
p1=0,5…0,7
p2=0,7….1.
Выбранные коэффициенты с учетом известного значения Lэкв.конт реализуются
в виде соответствующего отвода от катушки индуктивности контура:
p1 
L1
L2
, p1 
Lэкв  L5
Lэ  L5
Зная Lэкв.конт и p1=0,5 ,определим
L1=13мкФ,
L2=21,5мкФ.
Таким образом, подставляя значения в (2.11) получим:
N1  4
Проверим, удовлетворяет ли это значение заданной чувствительности. Для
расчета чувствительности, ограниченной шумами, нам потребуются
следующие величины:
- полоса сигнала: f  6 кГц,
- постоянная Больцмана: k  1,38  1023 Дж
К  с,
Nш.дБ
- коэффициент шума тракта РЧ: Nш.дБ  12; Nш  10 20  4 раза,
- нормальная шумовая температура: T0  290 К
Вычислим эффективную шумовую полосу:
Fш  1,1f  6,6 кГц
Напряжение шумов, приведенных к выходу тракта:
Uш  4kT0Fш Rш  0,12 мкВ , (2.13)
Тогда, в наихудшем случае, напряжение шумов, приведенное ко входу:
Uш.вх 
Uш
 0,03мкВ
N
Заданием определена чувствительность 18 мкВ. Для обеспечения
качественного приема отношение сигнал/шум должно составлять не менее
22
  10. У нас же в наихудшем случае   3  100 .Таким образом можно
0,03
сделать вывод, что требуемая чувствительность обеспечивается.
Окончательно коэффициенты включения к выходу УРЧ и ко входу смесителя
определим экспериментально при моделировании УРЧ. Результаты
представлены приложении 2.
2.3 Расчёт смесителя.
Смеситель данного устройства выполнен на ИМС SA612A согласно
типовой схеме включения. Для расчета элементов частотозадающего контура
встроенного
гетеродина
воспользуемся
формулой,
аналогичной(2.1а),учитывая что
fг max  fнmax  fпр  6,465МГц
fг max  fн min  fпр  3,465МГц
При требуемом коэффициенте перекрытия диапазона
Kf 
fн max  fпр
 1,8 .
fн min  fпр
Для этой схемы контура Сгет.  55пФ , определяемое по номограмме[2],
С28  4,7пФ ,
С29  30пФ .
Тогда
С30  Сгет.  С  20,3пФ .
Тогда применив в качестве элементов перестройки гетеродина варикапы
VD3,VD4,
получим:
Cэmin  Cпост  Сmin  66,25пФ
Cэmax  Cпост  Сmax  145пФ ,
при
Cпост =55пФ.
Тогда
Lэ 
1
4 f
2
2
с max
Cэ min
 9 мкГн
(2.14)
23
2.4 Межкаскадное согласование.
Применение согласующих звеньев обусловлено тем, что номинальные
значения проводимостей электромеханических и пьезоэлектрических
фильтров отличаются от входных и выходных сопротивлений ИМС.
Так как Rвых.DA3=Rвх.ЭМФ=1,5кОм
[1],[3], то согласовать контур
промежуточной частоты надо лишь со входом ИМС К157ХА2 ,применив
согласующий трансформатор с параметрами:
Lперв.  L2 
1,5  Rб
 33мкГн
 fпр  k2
(2.15),
где Rб=10кОм-выходное характеристическое сопротивление ЭМФ,
k2 =0,8.
Lвтор.  L3 
1,5  Rвх.DA2
 0,5мкГн
 fпр
(2.16),
при Rвх.DA2 =500Ом.
Тогда С контура:
Cконт  C7 
100
 0,25мкФ .
4 f 2пр L3
2
2.5 Схема автоматической регулировки усиления
ИМС К157ХА2 позволяет регулировать усиление путём подачи
управляющего напряжения на вход 4. (охватывает каскады УПЧ), при этом
глубина регулирования до 150 дБ при входном напряжении (0.5…. 30)мВ и
свыше 120 дБ при входном напряжении (5…. 300)мВ .
В качестве детектора АРУ используется амплитудный детектор. Частота
среза ФНЧ АРУ должна быть меньше минимальной частоты модуляции:
fару < 100 Гц
Для минимизации частотных искажений fару = 20 Гц
Примем Rару, равное 20кОм, и рассчитаем Сару :
Сару = 1/ fаруRару = 2,5мкФ.
Заданная эффективность АРУ = 50 дБ. Для ИМС глубина регулировки
усиления УПЧ до 150 дБ , т.е. больше чем требуется по заданию.
24
2.6 Усилитель низкой частоты
В качестве усилителя низкой частоты предлагается использовать
типовую схему включения ИМС К174УН7, позволяющую получить на
нагрузке 4 Ом выходную мощность до 4,5Вт. При выходной мощности
Pвых=0,8 Вт коэффициент гармоник микросхемы составляет менее 1%.
Выбором конденсаторов С32-С33 ограничим полосу усиления верхней
частотой 4 кГц.
Оконечное устройство представляет собой динамическую головку
прямого излучения 2ГД28 с параметрами:
номинальная мощность – 2 Вт,
рабочий диапазон частот – (100…10000) Гц
номинальное сопротивление – 4,5 Ом.
В качестве преобразователя напряжения 12В/6В возьмем ИМС MC7806C с
параметрами,указанными в таблице 1.
Таблица 1.
Входное напряжение,
В
8-20
Выходное
6
напряжение, В
Падение
2
напряжения,В
Потребляемый ток,
8
мА
Выходной ток, А
до 1
25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
В данном курсовом проекте была разработана принципиальная схема
связного приемника сигналов с амплитудной модуляцией в средневолновом
диапазоне (30…36) МГц. Устройство рассчитано на работу с
ненастроенными антеннами сопротивлением 50 Ом. Оконечным
устройством приемника является громкоговоритель с сопротивлением 4 Ом.
В работе показаны преимущества и недостатки супергетеродинной
схемы построения приемника по сравнению с другими схемами.
26
ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.
АД – амплитудный детектор
АМ – амплитудная модуляция
АРУ – автоматическая регулировка усиления
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
ВЦ – входная цепь
ИМС – интегральная микросхема
КВ – короткие волны
ПЧ – промежуточная частота
РпрУ – радиоприемное устройство
СВ – средние волны
ТЗ – техническое задание
УНЧ – усилитель низкой частоты
УПЧ – усилитель промежуточной частоты
УРЧ – усилитель резонансной частоты
ФНЧ – фильтр нижних частот
ФСС – фильтр сосредоточенной селекции
ЭМФ – электромеханический фильтр.
27
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Горшелев В.Д. Основы проектирования радиоприемников. Л.,Энергия,
1977.
2. Бобров Н.В. Расчет радиоприемников. – М.: Радио и связь,1981.
3. Новаченко И. В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник.
М.: Радио и связь,1989. – 384с.
4.Нефедов А.В. Зарубежные интегральные микросхемы для промышленной
электронной аппаратуры: Справочник.
М.: Энергоатомиздат,1989. – 288с.
5. 3. Полупроводниковые диоды и транзисторы: Справочник.
М.: Радио и связь,1989. – 584с.
28
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
R6
R1
C2
50
5.5p
C3
74p
L1
R2
C7
R222
V
D3
2.5k
L2
3uH
D1N5147A
C5
1.5meg
1Vac
V2
D2
3.5p
C11
5.5p
J2
2p
L4
0.3uH
25uH
V1
V
C6
0.047u
V3
C12
4.7p
R5
D6
D1N5147A
R3
R4
D1N5147A
C4
16p
C8
3n
1.5meg
L5
0.3uH
D5
V4
D1N5147A
L6
0.3uH
Рисунок 2 – Преселектор моделируемый в OrCAD 9.2
60uV
40uV
20uV
0V
0Hz
26MHz
28MHz
30MHz
32MHz
34MHz
36MHz
38MHz
40MHz
42MHz
V(R2:1)
Frequency
Рисунок 3 . График АЧХ ВЦ соответствующий настройки на нижнюю
границу диапазона.
29
60uV
40uV
20uV
0V
0Hz
31MHz
32MHz
33MHz
34MHz
35MHz
36MHz
37MHz
38MHz
39MHz
V(R2:1)
Frequency
Рисунок 4 . График АЧХ ВЦ соответствующий настройки на верхнюю
границу диапазона.
150uV
100uV
50uV
0V
0Hz
5MHz
V(R2:1)
10MHz
15MHz
20MHz
25MHz
30MHz
35MHz
40MHz
45MHz
50MHz
Frequency
Рисунок 5. График АЧХ УРЧ при настройке на нижнюю частоту диапазона.
30
100uV
50uV
0V
0Hz
31MHz
32MHz
33MHz
34MHz
35MHz
36MHz
37MHz
38MHz
39MHz
V(R2:1)
Frequency
Рисунок 6. График АЧХ УРЧ при настройке на верхнюю частоту диапазона.
31
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
32
Документ
Категория
Радиоэлектроника
Просмотров
82
Размер файла
552 Кб
Теги
пояснительная, записка
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа