Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства

Министерство образования и науки Украины

Житомирский государственный технологический университет


Кафедра радиотехники

группа РТ-7


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По предмету: «Радиоприемные устройства»


Выполнил:

Стужук А. Ф.

Проверил:

Хоменко Н. Ф.


Житомир

2006

Содержание


1. Техническое задание

2. Короткие теоретические сведенья

2.1. Введение

2.2. Иерархическая структура радиоприемного устройства

2.3. Основные параметры радиоприемников

3. Расчетная часть

3.1. Расчет полосы пропускания линейного тракта приемника

3.2. Расчет ВЦ

3.3. Расчет УВЧ

3.4. Расчет УПЧ

3.5. Принципиальная схема

3.6. Спецификация

Вывод

Список использованной литературы


1. Техническое задание


1. Рассчитать параметры преселектора, считая полосы пропускания ВЦ и однокаскадного УВЧ одинаковыми.

2. Рассчитать коэффициент передачи преселектора и избирательность(в дБ) по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения.

3. Рассчитать элементы каскада УВЧ и УПЧ, обеспечивающие режим транзистора по постоянному, а также емкости блокировочных и разделительных конденсаторов.

4. Описать принцип построения пресектора, изобразить электрическую схему.

Частота сигнала: Радиоприемные устройства=120 МГц;

Промежуточная частота: Радиоприемные устройства=22 МГц;

Настройка гетеродина: нижняя;

Полоса пропускания УПЧ: Ппч=2,4 МГц;

Проводимость антенны: Радиоприемные устройства=13 мСм;

Проводимость нагрузки: Радиоприемные устройства=10 мСм;

Емкость нагрузки: СН=15 пФ;

Схема УВЧ: ОЭ;

Тип транзистора: ГТ311Е;

Ток коллектора: 3 мА;

Типы связи:

- ВЦ с антенной: трансформаторная;

- ВЦ с УВЧ: емкосная;

- Контура УВЧ с транзистором: автотрансформаторная;

- Контура УПЧ с нагрузкой: трансформатор.


2. Короткие теоретические сведенья


2.1 Введение


Теория РПУ формируется под воздействием, с одной стороны, общих разделов радиоэлектроники, с другой — прикладных отраслей, определяющих элементную базу приемных устройств и тесно связанных с технологией производства радиоэлектронной аппаратуры и современными средствами автоматизации проектирования и производства. На теорию РПУ влияют:

1. Разнородность задач, решаемых приемными устройствами. Можно перечислить следующие области применения радиосистем, в которых используются приемные устройства: радиосвязь, радиовещание, телевидение, наземные радиорелейные линии, спутниковые радиорелейные линии, космическая связь, радиолокация, радионавигация, радиоуправление, радиотелеметрия, радиометеорология и др.

2. Увеличение функциональной сложности современных приемных устройств, интеграция ряда функций смежных устройств. Помимо традиционных задач усиления, избирательности и преобразования по частоте сигнала в РПУ производятся поиск и обнаружение сигнала, демодуляция, синхронизация по несущей, поднесущей и тактовой частотам, слежение за задержкой, оптимальное выделение сигнала из смеси с шумом или другими мешающими сигналами, адаптация к неизвестному сигналу, управление активной антенной решеткой и т. п. В состав современных РПУ, в том числе и вещательных, входят синтезаторы, устройства цифрового управления и отображения информации, микропроцессоры.

3. Широкое использование в РПУ больших интегральных микросхем (БИС), являющихся сложными (крупноблочными) функционально законченными изделиями с заранее заданными параметрами.

4. Разнородность элементной базы.

5. Использование технологии микроэлектроники при производстве части узлов приемных устройств.

6. Непрерывное обновление элементной базы. Уровень интеграции изделий микроэлектроники в среднем за год возрастает вдвое. Средний срок «жизни» ИС не превышает 10 лет.

7. Внедрение цифровой обработки сигнала.

8. Существенное углубление и систематизация теоретических знаний практически по всем направлениям радиотехники.

9. Многовариантность задачи проектирования (существует, как правило, несколько внешне равноценных способов реализации сформулированных в техническом задании условий).

10. Повышение роли вычислительных методов при проектировании приборов, механизация и автоматизация процессов проектирования и производства.

Перечисленные факторы привели к изменению содержания теории радиоприемных устройств, а также к дифференциации ее на узкие направления, такие как системотехника приемных устройств, схемотехника интегральных микросхем, микросхемотехника СВЧ устройств, активные RC- и LC-фильтры, цифровая обработка сигнала и т. п.

Дифференциация теории РПУ и ее тесная связь со смежными прикладными отраслями знаний затрудняет компактное изложение этой теории.


2.2 Иерархическая структура радиоприемного устройства


Примерную структурную схему приемного устройства можно изобразить в виде пяти функциональных блоков (трактов, рис. 1.3, а).

Усилительный (усилительно-преобразовательный УТ) тракт принимает сигнал (по возможности без потерь) от антенны, отфильтровывает его от помех, смещает спектр входного сигнала на промежуточную частоту, на которой производится основная обработка сигнала, усиливает его. Под обработкой сигнала здесь и далее мы будем понимать все преобразования сигнала (усиление, фильтрацию, ограничение, демодуляцию и т. д.), которые производятся в РПУ для выделения из сигнала заложенной в нем информации.

В состав усилительного тракта могут входить вспомогательные узлы — система АРУ, ограничитель, логарифмический усилитель и т. п., влияющие на амплитудную характеристику усилительного тракта, но не вносящие искажений в принимаемую информацию.


Радиоприемные устройства

Рис. 1. примеры структурных схем 3-го(а), 2-го(б) и 1-го(в) уровней иерархии радиоприемного устройства.


Информационный тракт (ИТ) производит основную обработку сигнала. Он включает оптимальный фильтр, в значительной степени определяющий помехоустойчивость приемного устройства, демодулятор сигнала, а также цепи последетекторной обработки (фильтр нижней частоты, регенератор кода и т. п.). В состав информационного тракта могут также входить вспомогательные узлы — следящие системы автоматической подстройки фазы или частоты (ФАП или ЧАП), улучшающие качество работы демодулятора сигнала, а также осуществляющие поиск и сопровождение сигнала по частоте, фазе, задержке.

Синтезатор частот (СЧ) или гетеродинный тракт преобразует частоту внешнего или собственного опорного генератора и формирует из него сетки частот, необходимые для работы преобразователей частоты УТ. Синтезатор позволяет перестраивать приемное устройство на другую входную частоту. Отдельные синтезаторы могут входить в состав следящих систем. Кроме того, синтезатор может формировать сетки частот,, необходимые для работы цифровых устройств обработки сигнала.

Устройство управления и отображения (УУО) реализует в автономном режиме заданный алгоритм работы приемного устройства (включение и выключение, поиск и выбор сигнала, адаптацию к меняющимся условиям работы и т. п.), позволяет оператору вручную управлять приемным устройством и производит отображение состояния и качества работы устройства на соответствующих индикаторах.

Наконец, вторичный источник питания (ВИП) предназначен для преобразования энергии первичного источника (сеть 220 В или борт-сеть 27 В) в форму, удобную для использования непосредственно в приемном устройстве (преобразование напряжения, выпрямление, фильтрация, стабилизация и т. п.).

Если перейти на следующий уровень иерархии, то, например, структурную схему линейного тракта можно изобразить в виде совокупности типовых функциональных узлов — усилителей, преобразователей частоты, устройства АРУ и т. п. (рис. 1.3, б).

Наконец, каждый типовой функциональный узел может быть представлен соединением нескольких операционных звеньев (элементарных функциональных узлов — рис. 1.3, в). Операционное звено — это устройство, производящее над электрическими сигналами операцию, соответствующую одной или нескольким алгебраическим операциям — умножение на постоянный коэффициент (усиление), перемножение двух сигналов, интегрирование и т. п. Примерами операционных звеньев являются отдельный каскад широкополосного усилителя, частотный фильтр, инвертор, аналоговый перемножитель сигналов и т. п.

В процессе синтеза функциональных узлов РПУ часто реальное операционное звено заменяется его идеальным аналогом — устройством, параметры которого не зависят от источника сигнала и нагрузки, а функционирование описывается алгебраическим выражением (рис. 1.3, в). Это позволяет синтезировать структуру типовых функциональных узлов и блоков, не привязываясь к параметрам конкретных ИС, а в дальнейшем, учтя эти параметры, перейти к реальной оптимизированной структуре прибора. Чем ближе будут характеристики реальной микросхемы и идеального звена, тем лучше окажутся параметры узла или блока.

Можно показать, что для построения всех операционных звеньев в аналоговой технике (при известном частотном ограничении) достаточно использовать два звена — усилитель с инвертированием выходного сигнала и перемножитель сигналов. Для придания этим звеньям свойств других звеньев к ним соответствующим образом подключаются линейные двухполюсники — активные или реактивные сопротивления. Для реализации разрывных функций (ограничения сигнала) - необходим также нелинейный двухполюсник — идеальный диод. Перечисленная совокупность двух операционных звеньев в сочетании с линейным и нелинейным двухполюсниками образует минимальную функционально полную систему аналоговых звеньев, на которых можно реализовать (в идеальном случае) все функциональные узлы приемных устройств. Возможен и другой состав функционально полной системы. В качестве физических аналогов операционных звеньев используются обычно универсальные ИС, в частности, для двух исходных звеньев — операционный усилитель и аналоговый перемножитель.

В цифровой технике минимальную функционально полную систему образуют логические схемы, производящие простейшие операции математической логики — операции конъюнкции (И), дизъюнкции (ИЛИ) и инверсии (НЕ).


2.3 Основные параметры радиоприемников


Чувствительностью приемника называется его способность принимать слабые сигналы. Количественно чувствительность оценивается минимальным уровнем принимаемого сигнала, при котором переданная информация воспроизводится с удовлетворительным качеством.

Селективностью называют свойство приемника выделять полезный сигнал принимаемой станции из множества других, отличных по частоте. Количественно селективность оценивается по частотной характеристике высокочастотных каскадов отношением усиления на резонансной частоте К0 к усилению КΔf при расстройке Δf, соответствующей частоте помехи:


σΔf =201g[K0 /КΔf],


или отношением чувствительности приемника UΔf при расстройке Δf к чувствительности настроенного приемника U0 (рис. 1.).

Различают селективность по соседнему и зеркальному каналам, а также по каналу промежуточной частоты. (ПЧ).

Селективность по соседнему каналу


σс.к.= 20 Ig [UΔf / U0]


где Δf—растройка несущей частоты соседней станции относительно f0.

Селективность по зеркальному каналу, отстоящему на две промежуточные частоты в сторону частоты гетеродина,


σз.к = 20 Ig[K0 /Кз.к.]= 20 Ig [Uз.к. / U0]


Селективность по промежуточной частоте


σпч = 20 Ig[K0 /Кпч]= 20 Ig [Uпч / U0]


Формулы указанные выше характеризуют односигнальную селективность. В реальных условиях на приемник действует не один, а два или более сигналов и вследствие нелинейных эффектов реальная или эффективная селективность будет меньше. При испытаниях измеряют двухсигнальпую селективность, когда на приемник воздействуют одновременно полезный и мешающий сигналы.

Частотные характеристики приемника могут определяться по высокой ити низкой частоте. В последнем случае снимают сквозную характеристику (кривую верности) — зависимость выходного напряжения приемника от частоты модуляции входного сигнала. Частотные искажения определяют по кривой верности, которая фактически является произведением частотной характеристики приемника по высокой частоте и частотной характеристики низкочастотного тракта. Неравномерность усиления Мпр в пределах полосы пропускания FH...FB определяется общим коэффициентом частотных искажений


Мпр = МВЧМНЧ.


где МВЧ и МНЧ — коэффициенты частотных искажений высокочастотного и низкочастотного трактов соответственно. МВЧ определяет, в основном, общую неравномерность на FB, а МНЧ — на FH.

Переходной характеристикой приемника называют зависимость во времени напряжения сигнала на выходе при воздействии на его вход единичного скачка модулируемого параметра. Выбор параметра (амплитуды, частоты или фазы) определяется применяемым видом модуляции. Выходное напряженно возникает с задержкой и часто имеет выбросы.

Амплитудная характеристика — зависимость выходного напряжения от э. д. с. в антенне (при амплитудной модуляции). При других видах модуляции—от глубины модуляции. Нелинейные искажения и динамический диапазон определяются по тем же формулам, что и для усилителей.

Выходная мощность различается следующим образом: номинальная — наибольшая мощность, при которой нелинейные искажения сигнала не превышают заданной нормы, соответствует 100 % модуляции сигнала; нормальная мощность, составляющая 0,1 номинальной, соответствует глубине модуляци 30%; стандартная мощность, равная 50 мВт (для радиовещательных приемников).

Выходное напряжение — напряжение, снимаемое с нагрузки последнего (оконечного) каскада и подводимое к воспроизводящему прибору. Для телевизионных и радиолокационных приемников задается именно выходное напряжение, а не мощность.

Диапазон рабочих радиочастот — интервал частот, в пределах которого приемник при перестройке сохраняет свои основные параметры. Характеризуется коэффициентом перекрытия приемника


Радиоприемные устройства


В связных приемниках knp > 100. Помимо диапазонных приемников существуют приемники с фиксированной настройкой (телевизионные, маркерные, некоторые типы радиолокационных).

Частотная точность — разность между частотой настройки приемника f0 и частотой принимаемого сигнала fс. Характеризуется относительной расстройкой:


Радиоприемные устройства


Нестабильность настройки приемника во время работы под влиянием дестабилизирующих факторов (изменение температуры, атмосферного давления, влажности) оценивается изменением частоты настройки или Радиоприемные устройства за определенный промежуток времени, например за сутки. У высококачественных профессиональных приемников суточная относительная нестабильность достигает 10-8 ... 10-12.

Полоса пропускания — интервал частот, в пределах которого при данной настройке приемника частотные искажения не превышают заданного уровня. Полосы пропускания зависят от типа приемника и вида принимаемых сигналов и могут принимать значения от нескольких десятков герц для телеграфных приемников до десятков мегагерц у радиолокационных и телевизионных приемников.

3. Расчетная часть


3.1 Расчет полосы пропускания линейного тракта приемника


ППЧ=2,4 МГц


Полоса спектра сигнала: ПС= ППЧ

Полоса пропускания линейного тракта приемника с учетом того, передатчик и приемник неподвижны относительно друг друга определяется по формуле:


Радиоприемные устройства (3.1)


где Радиоприемные устройства- полоса спектра сигнала; Радиоприемные устройства- запас полосы, требуемый для учета нестабильности и неточности настроек приемника.

Величина Радиоприемные устройства определяется по формуле:


Радиоприемные устройства (3.2)


Где Радиоприемные устройства- относительная нестабильность частоты сигнала; Радиоприемные устройства- относительная нестабильность частоты гетеродина; Радиоприемные устройстваРадиоприемные устройства- неточности настроек гетеродина и УПЧ.

По ГОСТ на радиовещательные передатчики Радиоприемные устройства

Исходя из этого примем:


Радиоприемные устройства


Частота гетеродина: Радиоприемные устройства нижняя настройка гетеродина

Относительная нестабильность частоты транзисторного гетеродина без кварцевой стабилизации


Радиоприемные устройства


Неточность настроек частоты гетеродина


Радиоприемные устройства


Неточность настроек частоты УПЧ


Радиоприемные устройства


Подставив полученные значения в (3.2) найдем запас полосы, требуемый для учета нестабильности и неточности настроек приемника


Радиоприемные устройства


Подставив полученные значения в (3.1) найдем полосу пропускания линейного тракта приемника:


Радиоприемные устройства


3.2 Расчет ВЦ


ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкосной с УВЧ. (рис. 6)

Радиоприемные устройства

Рис. 2. Схема ВЦ.


Выбираем полную емкость схемы, используя данные таблицы 1.


Таблица 1.

Радиоприемные устройства


Для заданной в ТЗ частоты сигнала Ссх≈14пФ

Выбираем собственное затухание контура, используя данные таблицы 2.


Таблица 2.

Радиоприемные устройства


Для диапазона метровых волн d=0,005

Рассчитаем коэффициент включения фидера Радиоприемные устройства и входа УВЧ Радиоприемные устройства для согласования при заданном dэр контура входной цепи.

dэр – эквивалентное затухание контура преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигнала и нагрузкой. Если промежуточная частота задана, то эквивалентное затухание следует выбирать из условия dэр≥0,02..0,01.

Выберем dэр=0,04


Радиоприемные устройства (3.3)


где Радиоприемные устройства - полная емкость схемы; Радиоприемные устройства - волновое сопротивление фидера;

Радиоприемные устройства=13 мСм.

Так как используется настроенная антенна, то


Радиоприемные устройства Ом


Подставив известные значения в (3.3) найдем коэффициент включения фидера: Радиоприемные устройства=0,127


Радиоприемные устройства (3.4)


Радиоприемные устройства - входное сопротивлении УВЧ (ОЭ); d – собственное затухание контура.


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства

Рис. 3. Зависимость входной проводимости транзистора ГТ311Е от частоты и тока коллектора


Пользуясь графиком (рис. 3.) найдем параметр Радиоприемные устройства при fc=120 МГц и токе коллектора 3 мА. Радиоприемные устройства=12,6 мСм. Тогда Радиоприемные устройства

Подставив полученные значения в (3.4) найдем Радиоприемные устройства0,112

Емкость контура рассчитаем по формуле


Радиоприемные устройства (3.5)


где Радиоприемные устройства- паразитная емкость катушки контура;

Радиоприемные устройства - емкость монтажа;

Радиоприемные устройства - входная емкость каскада.


Радиоприемные устройства


Из графика (рис. 3.) определим параметр


Радиоприемные устройства. Тогда

Радиоприемные устройствапФ


Подставив значения в (3.5) найдем Радиоприемные устройства пФ


Радиоприемные устройства


Находим индуктивность контура:


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства


Находим индуктивность катушки связи с антенной


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства


Для снижения паразитной емкости между Радиоприемные устройства и Радиоприемные устройства коэффициент связи между ними, обеспечивая согласование, должен быть наименьшим. Найдем минимальный коэффициент связи при котором обеспечивается согласование.


Радиоприемные устройства (3.6)


Подставив данные в (3.6) найдем коэффициент связи: Радиоприемные устройства

Найдем коэффициент передачи входной цепи:


Радиоприемные устройства (3.7)


где Радиоприемные устройства - коэффициент передачи фидера определяемый из графика (рис. 4.) по произведению Радиоприемные устройства(Радиоприемные устройства - затухание в фидере; Радиоприемные устройства - длина фидера);Радиоприемные устройства - коэффициент передачи собственно входной цепи при согласовании равный


Радиоприемные устройства (3.8)


Радиоприемные устройства

Рис. 4. Зависимость Радиоприемные устройства от произведения Радиоприемные устройства


Из графика находим Радиоприемные устройства=0,88

Подставив значения в (3.8) получим Радиоприемные устройства

Подставив полученное значение в (3.7) найдем коэффициент передачи входной цепи:


Радиоприемные устройства


Обобщенная расстройка зеркального канала при нижней настройке гетеродина и заданном эквивалентном затухании (было выбрано dэр=0,04) рассчитывается по формуле:


Радиоприемные устройства (3.9)


Подставив значения в (3.9) получим, что Радиоприемные устройства23,6 раз≈27 дБ


Радиоприемные устройства

Рис. 5.


Выбрав структурную схему преселектора вида (рис. 6)


Радиоприемные устройства

Рис. 6.


Найдем из графика (рис. 5.) ослабление по зеркальному каналу Seзк=56 дБ. Обобщенная расстройка соседнего канала на краях полосы пропускания преселектора определяется по формуле:


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства

Рис. 7.


Используя график (рис. 7.) найдем ослабление для выбранной структурной схемы преселектора: Seпр= 1,5 дБ

Рассчитать ослабление которое можно допустить в ФСИ по формуле:


Радиоприемные устройства


Для выбранного преселектора обобщенную растройку для соседнего канала определяем по формуле:


Радиоприемные устройства


Ппч=1,5 МГц =Радиоприемные устройства (растройка, соответствующая соседнему каналу)

По графику (рис. 7.) найдем значение ослабления соседнего канала создаваемого преселектором. Радиоприемные устройства3,0 дБ.

Определить ослабление соседнего канала Радиоприемные устройства требуемое от ФСИ можно по формуле:


Радиоприемные устройства


где Радиоприемные устройства - полное ослабление соседнего канала, требуемое в приемнике. Для бытовых приемников обычно принимают Радиоприемные устройства=30 дБ.


Радиоприемные устройства


3.3 Расчет УВЧ


По техническому заданию схема УВЧ ОЭ (рис. 8).


Радиоприемные устройства

Рис. 8. Принципиальная схема УВЧ.


Используя графики (рис. 9.-рис.11.) и справочные таблицы определю параметры транзистора ГТ311Е и его рабочую точку

Параметры транзистора:


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства


Определение рабочей точки транзистора:

По ТЗ Радиоприемные устройства. Тогда: Іб=0,1 мА. Uбэ=0,32 В; Uкэ=3 В; Пусть ЕК=9 В.

Радиоприемные устройства

Рис. 9. Зависимость проводимости прямой передачи Y21Э от частоты и тока коллектора.


Радиоприемные устройства

Рис. 10. Зависимость входной проводимости Y11Э от частоты и тока коллектора.


Радиоприемные устройства

Рис. 11. зависимость выходной проводимости Y22Э от частоты и тока коллектора.

Изменение обратного тока коллектора Ікбо=0,83мкА;(Т0=293К)

Для транзисторов серии ГТ –


Радиоприемные устройства Т0=293К

Ттах=+550С=328К

Ттіп= -250С=248К

Тогда Радиоприемные устройства


Тепловое смещение напряжения базы определяется по формуле:


Радиоприемные устройства

Радиоприемные устройства


Нестабильность тока коллектора определяется по формуле при Радиоприемные устройства=3 мА:


Радиоприемные устройства


Сопротивлении резистора R3 рассчитывается по формуле:


R3= Радиоприемные устройства (3.10)

Где Радиоприемные устройства

Тогда R3=Радиоприемные устройства


R4 рассчитывается по формуле:


Радиоприемные устройства


Сопротивления резисторов Радиоприемные устройстварассчитываются по формулам:


Радиоприемные устройства


Емкости блокирующих конденсаторов С3, С5 рассчитываются по формулам. Подставляя значения, получим:


Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: