РефератыОстальные рефератыраработа на тему «радиоприемники ам сигналов»

работа на тему «радиоприемники ам сигналов»

Санкт - Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций


им. проф. М. А. Бонч-Бруевича


курсовая работа


на тему «радиоприемники АМ сигналов»


выполнил: студент гр. ФП-91


Мишлано Дмитрий.


принял: доцент Кацнельсон Л.Н.


Санкт-Петербург


2003 г.


Задание на курсовое проектирование:


1.
диапазон частот 7,0 – 7,4 МГц


2.
чувствительность не хуже 50мВ


3.
эквивалент антенны 7.5 пФ


4.
ослабление по зеркальному каналу σЗК
>14 дБ


5.
ослабление по соседнему каналу σСК
>40 дБ


6.
СHmin
=10 пФ


7.
СН
max
=330 пФ


1.
Эскизный расчет структурной схемы приемника


1.1

. Задачи расчета


Типовая структурная схема современного приемника содержит основные узлы, изображенные на рис 1



Там же обозначены коэффициенты передачи отдельных узлов и уровни напряжений на входе каждого из них при задающем напряжении или напряженности поля, равными чувствительности приемника.


Работу начинаем с выбора приемника – прототипа из приемников выпускаемых промышленностью. В дальнейшей работе будем опираться на результаты этого изучения, что позволит уменьшить вероятность ошибок при проектировании и, при необходимости получить дополнительный справочный материал. Приемник – прототип построен на основе интегральной микросхемы К174ХА2. Структурная схема приемника – прототипа представлена на рисунке:


Микросхема интегральная предназначена для работы в радиовещательных приемниках АМ сигналов третьей группы сложности, но может также использоваться и в радиовещательных приемниках второй группы сложности с внешним гетеродином, что дает повышенную устойчивость к перекрестным помехам.



1,2 – вход УВЧ 10 – индикаторный выход


3 – вход УПТ 11,12 – вход УПЧ


4,5,6 – вывод 13 – вывод


7 – выход УПЧ 14 – UП


8 – общий 15,16 – выход смесителя


9 – вход УПТ


Интегральная схема содержит усилитель сигналов радиочастоты А1 с системой АРУ А2, смеситель UZ1, усилитель промежуточной частоты А4 с системой АРУ А5, гетеродин G1 и стабилизатор А3.


Обоснование структурной схемы включает в себя:


- выбор значения промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;


- выбор элемента настройки обоснование способа настройки;


- выбор детектора приемника;


1.2. Выбор значения промежуточной частоты


Число преобразований частоты в приемнике и значение промежуточной частоты fПЧ
выбирается из условий обеспечения требований по ослаблению зеркального и соседнего каналов. В проектируемых приемниках эти требования обычно могут быть обеспечены при использовании одного преобразования частоты и стандартного значения fПЧ
В бытовой аппаратуре приняты следующие значения fПЧ
:


- 465 кГц в радиовещательных приемниках АМ сигналов (диапазон КВ).


1.3. Выбор избирательной системы тракта ПЧ


Основную роль в формировании резонансной характеристики приемника и обеспечении требований ТЗ по ослаблению соседнего канала играет тракт промежуточной частоты. Полоса пропускания приемника (ΔFПР
) приблизительно равна полое пропускания тракта ПЧ.


Значение ΔFПР
определяют следующим образом:


, где ΔFС
– полоса частот принимаемого сигнала


- нестабильности частот передатчика и приемника.


Для АМ сигналов ΔFС
= 2FВ
, где FВ
– высшая частота модуляции, равная 5000Гц.


ΔFС
= 2FВ
=10000 Гц


Нестабильность частоты вещательных передатчиков не превышает 10Гц в диапазоне КВ, нестабильность частоты настройки приемника составляет приблизительно , - высшая частота настройки приемника. ΔFпр=1,15 104
Гц


Из-за высокой нестабильности частоты настройки приемника рассчитанное значение превышает 1.1ΔFс ,то принимают ∆Fпр=1.1ΔFс=1.1 104
Гц. В этом случае следует либо применить в приемнике систему АПЧ с коэффициентом автоподстройки


Капч≥10-3
f0
∕(0.1∆Fс)


Либо смириться с необходимостью ручной подстройки частоты в процессе радиоприема.


В современных приемниках избирательность тракта ПЧ обеспечивается ФСИ (фильтры сосредоточенной избирательности). Выбор ФСИ производят исходя из требований ТЗ по ослаблению соседнего канала.


Тип фильтра ФП1П-60.01(пьезокерамический фильтр на среднюю частоту 465 кГц)





Для ФСИ ФП1П-60.01 определяют его коэффициент К0Ф
передачи напряжения по центральной частоте:


- коэффициент передачи на центральных частотах КР
= -6дБ;


- входное сопротивление RВХ
= 3кОм;


- выходное сопротивление RВЫХ
= 2кОм;


- выходная и входная емкости СВЫХ
= СВХ
= 10пФ;


- допустимое напряжение не более 3В;


- полоса пропускания на уровне 6дБ 4,0-6,0 кГц;


- относительное затухание 50 дБ.


1.4. Определение числа и типа избирательных систем преселектора


Число избирательных систем преселектора в каждом диапазоне определяют исходя из заданного ослабления зеркального канала, которое должно обеспечиваться на максимальной частоте диапазона (f0
= fmax
), т.е. в «худшей точке».


Задаемся значением конструктивной (максимальной реализуемой на данной частоте) добротности контура преселектора QK
=180, оцениваем значения добротности эквивалентного контура и его полосы пропускания


Qкэ=0.6·Qк=108


ΔFкэ=f


Рассчитаем крутизну характеристики избирательности преселектора, при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаблению зеркального канала:


3дБ – ослабление на границах полосы пропускания



Рассчитываем число колебательных контуров преселектора



round означает округление аргумента до ближайшего целого числа, превышающего аргумент, 20 дБ/дек – крутизна характеристики избирательности одного колебательного контура за пределами полосы пропускания.


Если =1 преселектор содержит одноконтурное входное устройство, УРЧ может отсутствовать.


Приняв решение о числе колебательных контуров преселектора и значении их добротности, проверяем выполнение требования ТЗ по ослаблению помехи с частотой, равной промежуточной, на частоте диапазона ближайшей к fПЧ
:



1.5. Выбор способа и элемента настройки


Проектируемый приемник содержит несколько поддиапазонов с различными коэффициентами перекрытия по частоте КД
= fmax
/fmin
, где fmax
и fmin
максимальная и минимальная расчетные частоты.




В реальном контуре параллельно конденсатору настройки всегда есть некая суммарная емкость С0
, состоящая из паразитных емкостей схемы и, возможно, емкости подстроечного конденсатора. Выбирая элемент настройки общий для всех поддиапазонов, следует проверить выполнение условия



где КДмакс
-наибольший коэффициент перекрытия из числа поддиапазонов проектируемого приемника.


При механической настройке блоком КПЕ каждая из секций блока подключается к своему контуру (входного устройства, УРЧ, гетеродина). При повороте ротора конденсатора изменение емкости происходит одновременно во всех контурах. Для обеспечения минимальной погрешности сопряжения настроек гетеродина и контуров преселектора в контур гетеродина включают специальные конденсаторы сопряжения.


1.6. Выбор детектора сигнала


В качестве детектора АМ сигналов предпочтительно использовать последовательную схему диодного детектора:





В этом случае детектор подключают к колебательному контуру последовательного каскада УПЧ непосредственно или с помощью трансформаторной связи. Детектор должен работать в режиме сильных сигналов, что обеспечивает при напряжении на входе детектора UВХД
≥0,4В при использовании германиевого диода. Возьмем универсальный высокочастотный диод ГД407А:


Предназначены для работы в качестве детекторов АМ сигналов в радиовещательных приемниках. Выпускаются в металлостеклянном корпусе и имеют гибкие выводы.


Электрические параметры:


- постоянное обратное напряжение 5В;


- постоянный прямой ток при UПР
=0,5В 5мА;


- коэффициент передачи детектора 0,33 – 0,47;


- входное сопротивление детектора 15 – 30 кОм.


Предельные эксплуатационные данные:


- диапазон рабочей температуры t = -25 до 55ºC.


2. Расчет входных устройств с внешней короткой антенной


2

.1. Расчет колебательного контура растянутого диапазона


схема колебательного контура представлена на рисунках 1 и 2







на схемах обозначены:


- СА
– емкость антенны;


- СВХПР
– емкость антенного входа приемника относительно корпуса;


- С' – конденсатор, через который осуществляется внешнеемкостная свя

зь контура с антенной;


- СL
– собственная емкость катушки индуктивности,;


- СМ
– емкость монтажа;


- СП
– подстроечный конденсатор;


- СН
– элемент настройки (варикап);


- С2
и СД1
– дополнительные растягивающие конденсаторы;


- LК
– индуктивность катушки контура;


- LАК
– индуктивность катушки связи с антенной;


- LКТ
– индуктивность катушки связи с АП1 (первый активный прибор)


Определяем крайние (расчетные) частоты диапазона с учетом запаса по перекрытию



Определяем фактический коэффициент перекрытия диапазона



Выбираем минимальную емкость контура в пределах от 50 до 100 пФ: СKmin
=50 пФ


Рассчитываем максимальную емкость контура



Задаемся значением емкости С3
, параллельной LК
до конденсатора С2
в пределах от 20 до 30 пФ и рассчитываем вспомогательные величины:



Рассчитываем емкости



Проверяем правильность расчетов



Далее определяем емкость дополнительного конденсатора, включенного в контур



Рассчитываем индуктивность контура



2.2. Расчет одноконтурного входного устройства с внешнеемкостной связью с антенной, представленной емкостным эквивалентом, и трансформаторной связью с транзистором


Схемы входных устройств приведены на рисунках 3 и 4:






Определяем емкость конденсатора связи с антенной, недостающие данные берем из справочных материалов:



Определяем емкость, вносимую в контур из антенной цепи



Для схемы 3 определяем емкость дополнительного конденсатора, включенного в контур



Для схемы 4 уточняем значение емкости подстроечного конденсатора



Определяем допустимое значение показателя связи колебательного контура с АП1 из условий:


- заданного расширения полосы



- минимизация коэффициента шума АП1



Выбираем большее из этих двух значений и обозначаем А1
min
.


Рассчитываем коэффициент включения колебательного контура во входную цепь АП1 и индуктивность катушки связи



Рассчитываем трансформирующий множитель, определяющий долю энергии, передаваемый из антенной цепи в колебательный контур



При КД
<1.1 расчет можно производить на одной (лучше максимальной) частоте диапазона. Определяем следующие параметры:


- характеристическое сопротивление



- сопротивление потерь в катушке



- сопротивление связи колебательного контура с АП1



- сопротивление, вносимое в колебательный контур из входной цепи АП1



- сопротивление потерь эквивалентного колебательного контура



- коэффициент расширения полосы пропускания



- добротность входного устройства



- показатель связи колебательного контура с АП1



- проводимость эквивалентного генератора



- коэффициент передачи входного устройства



3
. Расчет гетеродина


3.1. Расчет сопряжения настроек гетеродина и преселектора


Параметры элементов колебательного контура гетеродина при известных параметрах контура преселектора выбирают из соображений обеспечения сопряжения настроек гетеродина и преселектора с допустимой погрешностью.


Контур гетеродина перестраивается в диапазоне частот от


До


Контур гетеродина имеет коэффициент перекрытия по частоте , отличающийся от коэффициента перекрытия по частоте контура преселектора .


Задача состоит в определении числа точек и частот точного сопряжения, структуры и параметров гетеродина. При использовании идентичных элементов настройки в преселекторе и гетеродине точное сопряжение возможно только в одной, двух или трех точках диапазона.


3

.2. Выбор числа точек точного сопряжения


Число точек точного сопряжения определяется значением коэффициента перекрытия по частоте рассчитываемого диапазона КД
.


При КД
≤1,1 (КД
= 1,057) достаточно одной точки точного сопряжения, частота которой рассчитывается по формуле



При условии равенства абсолютных погрешностей сопряжения в худших точках диапазона максимальная относительная погрешность сопряжения рассчитывается следующим образом:



3

.3. Сопряжение в одной точке


В этом случае структура и все емкости гетеродина выбирают такими же, как у контура преселектора. В процессе налаживания приемника с помощью подвижного сердечника катушки гетеродина осуществляют точное сопряжение (подстройку) на частоте f1
.





4. Расчет диодного детектора АМ сигналов


Исходными данными для расчета всех детекторов являются:


- значение промежуточной частоты fПЧ
;


- допустимые амплитудные искажения на нижних и верхних частотах модуляции МН
=МВ
=1,1;


- входное сопротивление (RВХУЗЧ
=51 кОм) и емкость (CВХ УЗЧ
=0,1 пФ) выбранной ИМС УЗЧ


Принципиальная схема диодного АД:





Для снижения искажений и улучшения фильтрации сопротивление нагрузки детектора разделено на две части (R1
и R2
). Потенциометр R2
является одновременно и регулятором громкости.


Для расчета АМ детектора дополнительными исходными данными будут:


- нормальное и максимальное значение коэффициента модуляции mH
= 0.3, mmax
= 0.9;


- значения прямого и обратного сопротивления выбранного диода rПР
= 100 Ом,


rОБР
= 107
Ом.


Расчет детектора проводим для режима сильных сигналов. Выбираем сопротивление нагрузки детектора для постоянного тока 10…20 кОм. Далее рассчитываем значения R1
и R2
:



Рассчитываем сопротивление нагрузки детектора для переменного тока с частотой модуляции



Определяем входное сопротивление детектора



Выбираем емкость нагрузки детектора из двух условий:


- допустимых линейных искажений на максимальной частоте модуляции



- малых нелинейных искажений, обусловленных избыточной постоянной времени нагрузки детектора



Из двух значений выбираем меньшее и подбираем стандартные конденсаторы с емкостями



Определяем емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции



Определяем коэффициент фильтрации напряжения промежуточной частоты элементами схемы детектора:


- фильтром, образованным RВХД
, С1



- фильтром, образованным R1
, С2



- общий коэффициент фильтрации



Рассчитываем угол отсечки тока диода



Коэффициент передачи детектора



Оцениваем напряжение на входе УЗЧ на средних частотах модуляции



Рассчитаем требуемый коэффициент усиления УЗЧ




Выбор ИМС УЗЧ и динамической головки: динамическая головка выбирается из условия обеспечения номинальной выходной мощности и заданного диапазона воспроизводимых частот. Для УЗЧ выберем ИМС отечественного производства, предпочтительней ИМС не требующие большого числа дополнительных элементов: К174УН9. Динамическая головка типа 3ГДШ – 8.


Содержание


1. Эскизный расчет структурной схемы приемника.....................................


1.1. Задачи расчета……………………………………………………………………………………..


1.2. Выбор значения промежуточной частоты……………………………………………


1.3. Выбор избирательной системы тракта ПЧ…………………………………………..


1.4. Определение числа и типа избирательных


систем преселектора…………………………………………………………………………….


1.5. Выбор способа и элемента настройки……………………………………………


1.6. Выбор детектора сигнала……………………………………………………………………..


2
. Расчет входных устройств с


внешней короткой антенной……………………………………………………………


2.1. Расчет колебательного контура растянутого диапазона………………………


2
.2. Расчет одноконтурного входного устройства


с внешнеемкостной связью с антенной, представленной


емкостным эквивалентом, и трансформаторной связью


с транзистором……………………………………………………………………………………


3. Расчет гетеродина……………………………………………………………………………..


3.1. Расчет сопряжения настроек гетеродина


и преселектора………………………………………………………………………………………


3.2. Выбор числа точек точного сопряжения……………………………………………….


3.3. Сопряжение в одной точке……………………………………………………………………


4. Расчет диодного детектора АМ сигналов………………………………………


Список используемой литературы


1. Пособие по проектированию «АМ, ОМ, ЧМ сигналов»


издание четвертое, Санкт – Петербург, 2000г.


2. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам.


Издательство «Энергия», Москва, 1972 г.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: работа на тему «радиоприемники ам сигналов»

Слов:2243
Символов:20798
Размер:40.62 Кб.