Радиовещательный УКВ приёмник 1 класса

Размещено на /

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

Кафедра РТУ

По дисциплине

«РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА»

На тему

«Радиовещательный УКВ приёмник 1 класса»

Выполнил

студент 113 группы

Волостнов С.А

Проверил: Сухоруков В.Н

Рязань 2005г.

Выписка из ГОСТа 5651 – 89

1. Диапазон принимаемых частот УКВ 2 100 – 108 МГц

2. Реальная чувствительность при отношении с/ш в диапазоне УКВ не менее 20 дБ, для внешней антенны (УКВ 2) 10 мкВ

3. Селективность, дБ не менее:

- по соседнему каналу (УКВ) 30 дБ

- по зеркальному каналу (УКВ) 30дБ

- по ПЧ, не менее 40 дБ

4. Промежуточная частота 10.7МГц +/- 0.1МГц

5. Нормальный диапазон воспроизводимых частот 125 … 10000Гц

Введение

Одной из основных особенностей научно технического прогресса является непрерывный рост информационных потоков во многих сферах человеческой деятельности. Одна из наиболее обширных областей, в которой решается данная задача, является радиовещание. Трудно себе представить быт без радиоприёмников. Это море информации, развлечений, познавательных программ.

Качество принимаемой информации напрямую зависит от качества конструкции приёмника.

Поэтому в данной работе я разработаю радиовещательный приёмник, соответствующий ГОСТу 5651 – 89.

Технико-экономическое обоснование и расчёт структурной схемы приёмника

На начальном этапе проектирования приёмника, при разработке различных узлов (УРЧ, смеситель, УПЧ, ЧД) использовались дискретные элементы (транзисторы), которые впоследствии, были заменены [узлы] интегральными микросхемами, в целях повышения надёжности, уменьшения массогабаритных показателей, снижения стоимости и энергопотребления.

В качестве корпуса приёмника рационально выбрать нетоксичную пластмассу, ввиду того, что пластмассы весьма технологичны и изготовление корпусов из них не представляет технических проблем (например, горячая штамповка). Форма корпуса – параллелепипед, со съёмной передней панелью на которой размещаются устройства индикации, органы управления и разъёмы.

Выбор и обоснование структурной схемы приемника

При проектировании структурной схемы принимаются схемные, конструктивные и технические решения, преследующие следующую цель: построение приемника, наиболее удовлетворяющего требованиям технического задания. Также радиовещательные приемники должны быть дешевыми, иметь несложную схему и простое управление, поскольку они рассчитаны на массовое производство и служат для индивидуального пользования.

Возьмем в качестве структурной схемы приёмника схему на (рис.1), в которой осуществляется приём сигналов на СВ (с амплитудной модуляцией) и на УКВ (с частотной модуляцией) диапазонах. Линейный тракт приемника сигналов с АМ состоит из ВЦ (входной цепи), смесителя С – АМ с гетеродином Г – АМ и усилителя промежуточной частоты УПЧ – АМ – ЧМ. Для приема сигналов с ЧМ служит отдельный блок УКВ, состоящий из входной цепи (ВЦ), усилителя радиочастоты (УРЧ), смесителя (С) и гетеродина (Г). С выхода смесителя сигналы подаются на схему УПЧ – АМ – ЧМ, усиливаются и в зависимости от режима работы приемника поступают на демодуляторы - (АД) амплитудный детектор или (ЧД) – частотный детектор, и далее сигнал низкой частоты поступает на усилитель звуковой частоты УЗЧ.

Приемники при необходимости снабжаются устройствами автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Но в данном курсовом проекте я буду рассчитывать только канал ЧМ.

Приёмник будет рассчитан на приём моносигналов радиовещания.

Расчёт структурной схемы всего приёмника

Расчёт полосы пропускания всего приёмника

Ширина полосы пропускания линейного тракта складывается из ширины спектра радиочастот принимаемого сигнала, доплеровского смещения частоты сигнала и запаса полосы, требуемого для учета нестабильности и неточности настроек приемника, т. е.

.

Величина нестабильности определяется по формуле

где

- нестабильность частоты сигнала;

- нестабильность частоты гетеродина;

- неточность настройки гетеродина;

- неточность настройки УПЧ.

При использовании синтезатора частот нестабильности частоты гетеродина очень малы (-), поэтому полная величина нестабильности настроек так же будет малой.

Неточность настройки гетеродина, неточность настройки УПЧ и доплеровское смещение частоты будем считать равными нулю.

Так как по ТЗ условия эксплуатации радиоприемника заданы как полевые, а радиосвязные центры и радиоретрансляторы стоят неподвижно, то будет равно 0.

Ширина спектра принимаемого радиосигнала будет равна:

, где

- индекс модуляции;

- максимальная девиация частоты сигнала 50кГц;

- максимальная частота модулирующего сигнала -10000Гц.

кГц..

кГц.

кГц.

Для сужения полосы пропускания приемника применим систему АПЧ (автоматическая подстройка частоты), тогда используя частотную автоподстройку частоты с Капч = 20, получим

Расчёт реальной чувствительности, выбор первого каскада по коэффициенту шума

Вычислим допустимый коэффициент шума:

где - ЭДС сигнала в антенне;

- отношение с/ш на входе приемника;

- шумовая полоса линейного тракта;

- стандартная температура приёмника;

- постоянная Больцмана;

- внутреннее сопротивление приёмной антенны.

Где раз - отношение сигнал/шум на выходе приёмника;

и - выигрыши в отношении сигнал/шум, даваемые системой ограничитель – частотный детектор и фильтром компенсации предыскажений, равные

, где ;

, где .

,

или 83.323 дБ.

Исходя из рассчитанного коэффициента шума и рабочей частоты, в качестве первого каскада выберем УРЧ на транзисторе КТ3108А по схеме с общим эмиттером.

Электрические параметры транзистора КТ3108A:

Граничная частота коэффициента передачи тока, не менее – 250 МГц;

Коэффициент шума при Uкв=5 В, Iк=1 мА, f=100 МГц, Rг= 50 Ом, не более 6 дБ.

Расчёт избирательностей по трём каналам (ЗК, ДК, СК)

По зеркальному каналу

Наименьшее ослабление зеркального канала , даваемое одним резонансным контуром, рассчитаем по формуле

где МГц – промежуточная частота;

МГц – верхняя частота;

или 33.9 дБ.

Вывод: избирательность по зеркальному каналу обеспечивается одним резонансным контуром.

Выбираем селективную систему с двумя одиночными резонансными контурами следующего вида

Вх. Ц УРЧ СМ

Она обеспечит необходимую избирательность по зеркальному каналу.

Каждый резонансный контур (входная цепь и контур УРЧ) даст избирательность по зеркальному каналу не менее 30дБ, таким образом общая избирательность по зеркальному каналу Sезк будет не хуже 60 дБ, что лучше требуемой величины. УРЧ введён для усиления напряжения, чтобы уменьшить коэффициент усиления в тракте ПЧ.

По соседнему каналу

Определяем обобщённую расстройку для соседнего канала

где - расстройка для соседнего канала (250кГц);

- обобщенная расстройка для краёв полосы пропускания.

,

.

Вывод: Входная цепь не обеспечивает избирательность по соседнему каналу и не искажает спектр принимаемого сигнала. Тогда рационально использовать УПЧ-Р (с распределённой избирательностью). Для этого найдём коэффициент прямоугольности

По таблице 6.1 находим УПЧ с данным коэффициентом прямоугольности. Данный коэффициент прямоугольности показал, что такая схема не подходит.

Для обеспечения избирательности по соседнему каналу будем использовать пьезоэлектрический фильтр типа ФП1П6 с средней частотой полосы пропускания 10.7 МГц. Такие фильтры используются в радиовещательных приемниках не выше первой группы сложности и удовлетворяют всем необходимым требованиям.

По дополнительному каналу.

Проверяем избирательность по дополнительному каналу:

или 62.766 дБ.

Вывод: избирательность по дополнительному каналу обеспечивается одним резонансным контуром.

Определение общего коэффициента усиления приёмника

При ЧМ амплитуда сигнала не несет никакой информации, т. к. принимаемый сигнал необходимо пропустить через ограничитель, что бы избавиться от паразитной амплитудной модуляции. Поэтому обычно в радиоприемниках ЧМ-сигналов АРУ не применяются.

При использовании детектора отношений требуемый уровень сигнала на входе детектора 0.2…0.4В:

Возьмем

Общий коэффициент усиления

Распределим общий коэффициент усиления между трактами ТРЧ и ТПЧ.

Возьмём соотношение

, тогда

Пусть

- коэффициент усиления входной цепи.

, тогда

- коэффициент усиления УРЧ.

Чтобы обеспечить такой коэффициент усиления хватит 1-го каскада УРЧ с коэффициентом усиления = 10.

Пусть

- коэффициент усиления смесителя.

, тогда

- коэффициент усиления УПЧ.

Чтобы обеспечить такой коэффициент усиления требуется не менее 2-х каскадов УПЧ с коэффициентом усиления каждого = 35.

(352=1225>1030=32.12)

В качестве активного элемента УПЧ возьмём транзистор 2Т368А9

Расчет входной цепи

В качестве входной цепи будем использовать одноконтурную входную цепь приёмника с автотрансформаторной связью с настроенной антенной.

Перестройка контура по диапазону будем осуществлять при помощи двух встречно включенных варикапов, в качестве которых возьмем варикапную матрицу КВС 111А.

Параметры КВС 111А

Cном = 33пФ при Uобр = 4В; Uобр max = 30В.

Схема одноконтурной входной цепи приёмника с автотрансформаторной связью с настроенной антенной.

Выбираем полную минимальную ёмкость схемы –

и собственное затухание контура – .

Вычисляем коэффициенты включения фидера - и входа УРЧ - для согласования при заданном контура входной цепи

, где

- внутренне сопротивление приёмной антенны

, где

.

Рассчитаем минимальную ёмкость варикапов

где - паразитная ёмкость катушки контура;