Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Размещено на /

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине:

«УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ»

на тему: Приемник диспетчерской радиостанции


Автор работы: Касимов А.Ю.

Специальность 201500 гр. 115

Руководитель: Салтыков Е.Н.


Рязань 2005 г.

Содержание


Техническое задание

Введение

1. Анализ задания, определение требований к приемнику

– выбор промежуточной частоты (частот)

– расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника

– определение максимально допустимого коэффициента шума приемника при заданной чувствительности

2. Выбор и обоснование структурной схемы

3. Расчет преселектора

– расчет входной цепи

– расчет усилителя радиочастоты

4. Реализация устройства на современной элементной базе

– выбор интегральных микросхем

– оценка реальной чувствительности приемника на ИМС

– избирательные свойства приемника

– работа приемника при работе в динамическом диапазоне

– расчет и выбор элементов принципиальной схемы

Заключение

Список использованных источников


Введение


Радиоприемное устройство является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. В первые годы развития радиотехники возможность беспроволочной передачи сообщений использовалась исключительно для целей связи; это время характеризуется интенсивным развитием радиотелеграфии, радиотелефонии, а также радиовещания. В дальнейшем совершенствование радиотехнической аппаратуры и освоение новых частотных диапазонов привело к созданию качественно новых направлений и к бурному развитию таких областей радиотехники, как телевидение, радиолокация, радиоуправление, радионавигация, радиоастрономия и т.д. В связи с этим в настоящее время для радиоприемных устройств весьма характерным является большое их разнообразие, определяемое различием радиотехнических систем, в состав которых они входят. Несмотря на такое многообразие, все радиоприемные устройства связывает общность построения структурной схемы и ряд функций, характерных для любого приемника.

Функции приемника вытекают из условий приема сигналов:

– наличие помех;

– малая мощность сигнала;

–наличие передаваемого сообщения в преобразованном виде, в форме модуляции несущих колебаний радиочастоты.

Соответственно в приемнике должно происходить:

– выделение нужного сигнала из спектра колебаний, создаваемых внешними полями в антенне;

– усиление сигнала;

– преобразование радиосигнала в ток, изменяющийся по закону модуляции несущих колебаний, позволяющий воспроизвести сообщение, которым модулирован передатчик корреспондента. Такое преобразование называется детектированием.

Поскольку при детектировании меняется частотный спектр подводимого сигнала, очевидно, что этот процесс требует применения нелинейной или параметрической цепи. Кроме того, уже продетектированный сигнал требует дополнительного усиления.

Первые приемники были приемниками прямого усиления и, вследствие ухудшения избирательных свойств с повышением частоты, работали на относительно низких частотах.

Гетеродинные преобразователи частоты были впервые применены еще в начале 20-го века в связи с переходом в телеграфных радиопередатчиках от искровых к дуговым и машинным генераторам. Они служили для преобразования в приемниках колебаний радиочастоты в колебания тональной частоты, пригодные для слухового приема. Такие приемники назывались гетеродинными. Когда позже дополнительно было введено предварительное преобразование радиочастоты в промежуточную частоту, приемники стали называть супергетеродинными. В дальнейшем это название сохранилось для всех приемников с преобразованием частоты в додетекторном усилительном тракте.

Основное усиление и избирательность СГРПРМ обеспечивает так называемый усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Напряжение с промежуточной частотой образуется в одном из первых каскадов супергетеродинного приемника – в преобразователе частоты (ПЧ).

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника является то, что независимо от частоты принимаемого сигнала промежуточная частота фиксирована, а величину её выбирают так, чтобы обеспечить требуемые усиление и избирательность. Таким образом, супергетеродинный приемник представляет своего рода комбинацию из преобразовательного каскада и приемника прямого усиления, работающего на фиксированной частоте. Роль такого приемника выполняет УПЧ и последующие за ним каскады.

Постоянство промежуточной частоты СГРПРМ и возможность сделать ее ниже радиочастоты позволяет получить ряд больших преимуществ:

Резонансные цепи УПЧ не требуется перестраивать. Это сильно упрощает конструкцию и увеличивает надежность приемника.

Благодаря фиксированной настройке колебательных контуров УПЧ имеет неизменную АЧХ и постоянный коэффициент усиления. Поэтому и общая АЧХ приемника, а также его общий коэффициент усиления мало зависят от частоты настройки.

При усилении сигналов на пониженной (промежуточной) частоте емкостные и индуктивные обратные связи проявляются слабее, и это позволяет увеличить коэффициент усиления без опасности самовозбуждения.

На промежуточной частоте проще осуществить качественную фильтрацию, чем на радиочастоте.

Обладая большими принципиальными достоинствами, супергетеродинные приемники не лишены некоторых недостатков. В первую очередь, это наличие паразитных каналов приема. Основной паразитный канал носит название зеркального или канала симметричной станции. Ослабление помех, действующих на частоте зеркального канала, возможно только с помощью избирательных систем, включенных до преобразователя, т.е. с помощью ФРЧ и входной цепи.

Степень подавления помех, действующих на частоте зеркального канала, можно повысить, увеличив промежуточную частоту. Однако при этом надо иметь ввиду, что увеличение ПЧ может привести к недопустимому расширению полосы пропускания УПЧ и снижению избирательности по соседнему каналу. В указанном обстоятельстве заключено основное противоречие при выборе между высокой и низкой промежуточной частотой. Обычно удается выбрать компромиссное значение ПЧ, которое обеспечивает требуемую избирательность как по соседнему, так и по зеркальному каналу.

Другой недостаток СГРПРМ состоит в возможности возникновения т.н. комбинационных свистов. Основной мерой для подавления этого эффекта является снижение уровня гармонических составляющих гетеродинного напряжения и сигнала выбором соответствующего режима работы смесителя.

При проектировании супергетеродинного приемника все перечисленные недостатки могут быть практически полностью устранены, причем и устранение достигается, в основном, рациональным выбором величины промежуточной частоты и режима работы преобразовательного каскада. Характеризуя достоинства супергетеродинного радиоприемника, следует отметить, что этот тип приемника является единственным, который способен обеспечить высокие усиление и избирательность во всех радиочастотных диапазонах. Поэтому супергетеродинный метод радиоприема, являющийся в настоящее время основным, и предложен для реализации в данном курсовом проекте.


1. Анализ задания, определение требований к приемнику


Выбор промежуточной частоты (частот)

приемник диспетчерская радиостанция

В связи с тем, что заданный диапазон частоты сигнала 330-340 МГц лежит в УКВ диапазоне, выберу число преобразований частоты равное двум. Иначе (при одном преобразовании) сильно возросло бы требование к стабильности частоты гетеродина, и, кроме того, при низкой промежуточной частоте, на которой должно осуществляться детектирование, обеспечение высокой избирательности по зеркальному каналу стало бы практически неосуществимым.

Так как зеркальный канал отличается от основного канала приема на частоту, равную Приемник диспетчерской радиостанции, то, исходя из обеспечения требуемой избирательности по зеркальному каналу, первую промежуточную частоту следует выбирать достаточно большой. В то же самое время частоту Приемник диспетчерской радиостанции следует выбирать не слишком высокой, опираясь на характеристики предполагаемого фильтра ПЧ, а именно на его избирательные свойства в отношении второго зеркального канала и, конечно же, соседнего канала приема. Учитывая требование к подавлению зеркального канала вместе с требованием к избирательности производимых промышленностью фильтров промежуточной частоты, выберу первую промежуточную частотуПриемник диспетчерской радиостанции.

Величину второй промежуточной частоты выбирают невысокой относительно первой. Это связано, как с номинальной частотой применяемого частотного детектора, так и с необходимостью получения требуемого ослабления помех соседних каналов. Так как в техническом задании к данной работе есть указание использовать современную элементную базу с применением поверхностно монтируемых компонентов, то при проектировании радиоприемника предполагается использовать микросхемы иностранного производства. Так как стандартной номинальной частотой ЧМ детекторов, выпускаемых за границей, является частота 455кГц, то выберу вторую промежуточную частотуПриемник диспетчерской радиостанции.


Расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника


Полоса пропускания линейного тракта определяется не только полосой, занимаемой полезным сигналом, она также должна учитывать различные дестабилизирующие факторы и выбираться с некоторым запасом. Необходимая полоса определяется, главным образом, реальной шириной спектра принимаемого сигнала Приемник диспетчерской радиостанции и запасом Приемник диспетчерской радиостанции, учитывающим нестабильность частот генераторов при изменении температуры.

Приемник диспетчерской радиостанции

Реальная ширина спектра сигнала зависит от вида первичного сигнала, параметров модуляции и допустимых искажений. Для случая приема непрерывных сигналов с частотной модуляцией ширину спектра частот следует определять по формуле Манаева, причем при расчете устройств связи, где Приемник диспетчерской радиостанции, можно воспользоваться укороченным вариантом формулы:


Приемник диспетчерской радиостанции, где


Приемник диспетчерской радиостанции – верхняя частота спектра модулирующего сигнала;

Приемник диспетчерской радиостанции – индекс модуляции, определяемый по формуле Приемник диспетчерской радиостанции.

В соответствии с техническим заданием Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, тогда Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции.

Формула расчета запаса по частоте имеет вид:


Приемник диспетчерской радиостанции, где


Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции – частота первого и второго гетеродина соответственно;

Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции – относительные нестабильности несущей частоты сигнала Приемник диспетчерской радиостанции и частот гетеродина;

Приемник диспетчерской радиостанции– вероятностный температурный диапазон.

Расчет запаса по полосе пропускания требует знания частот гетеродина. Определю необходимые частоты гетеродина, исходя из ранее определённых значений промежуточных частот и известной частоты принимаемого сигнала.


Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции


Как правило Приемник диспетчерской радиостанции, так как стабильность передающей станции высока.

Примем Приемник диспетчерской радиостанции, так как используем синтезатор частоты с нетермостатированным опорным кварцевым генератором.

Приемник диспетчерской радиостанции, где Приемник диспетчерской радиостанции– полный температурный диапазон.

Рассчитаем запас по полосе пропускания для случая настройки на верхнюю частоту диапазона перестройки приемника Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции.

В результате необходимая полоса пропускания будет равна: Приемник диспетчерской радиостанции.

Определение максимально допустимого коэффициента шума приемника при заданной чувствительности

Реальная чувствительность радиоприемника определяется выражением:


Приемник диспетчерской радиостанции.


По требованию технического задания Приемник диспетчерской радиостанции.

Преобразуем формулу для определения коэффициента шума:


Приемник диспетчерской радиостанции, где


Приемник диспетчерской радиостанции – постоянная Больцмана, Приемник диспетчерской радиостанции;

Приемник диспетчерской радиостанции – абсолютная температура при нормальных условиях, Приемник диспетчерской радиостанции;

Приемник диспетчерской радиостанции – эффективная шумовая полоса, определяемая полосой пропускания линейного тракта: Приемник диспетчерской радиостанции;

Приемник диспетчерской радиостанции – волновое сопротивление антенно-фидерного тракта. По условию ТЗ Приемник диспетчерской радиостанции;

Приемник диспетчерской радиостанции – относительная шумовая температура антенны. Для приема при наличии помех можно взять Приемник диспетчерской радиостанции=2;

Приемник диспетчерской радиостанции – отношение сигнал/шум на выходе линейного тракта, т.е. на входе детектора.

Отношение с/ш Приемник диспетчерской радиостанцииможно определить, зная отношение сигнал/шум на выходе приемника Приемник диспетчерской радиостанции и величину выигрыша в отношении с/ш при использовании ЧМ (Приемник диспетчерской радиостанции). Приемник диспетчерской радиостанции

По техническому заданию отношение сигнал/шум на выходе приемника SINAD=12 дБ. Поскольку SINAD представляет собой отношение Приемник диспетчерской радиостанции, то отношение Приемник диспетчерской радиостанции, можно считать на 1- цу меньше, если считать в разах. Таким образом, Приемник диспетчерской радиостанции.

Отсюда Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции2,43 (3,85 дБ).


Полученное значение максимального коэффициента шума следует учесть при выборе микросхем тракта радиочастоты и активных радиоэлементов.


2. Выбор и обоснование структурной схемы


Как уже было установлено ранее, проектируемый приемник должен иметь два преобразования частоты, поэтому его структурная схема будет строиться согласно типовой схеме супергетеродинного радиоприемника с двумя преобразованиями.

Коэффициент диапазона Приемник диспетчерской радиостанции. Так как Приемник диспетчерской радиостанции, то можно применить неперестраиваемые избирательные цепи, а перестройку в диапазоне частот можно осуществлять перестройкой первого гетеродина. С учетом требований к современной элементной базе управление перестройкой гетеродина целесообразно осуществлять при помощи синтезатора сетки частот. В соответствии с техническим заданием шаг сетки должен быть равен 50 кГц, а перестройка должна производится в диапазоне 330-340 МГц.

Поскольку первая и вторая ПЧ неизменны, то частота второго гетеродина фиксирована Приемник диспетчерской радиостанции

Избирательность по зеркальному каналу осуществляется одновременно входной (ВЦ) цепью, выполненной на одиночном колебательном контуре, и фильтром радиочастоты (ФРЧ), являющимся нагрузкой МШУ РЧ. Принимая во внимание рабочие частоты, фильтром радиочастоты разумно выбрать фильтр на поверхностных акустических волнах. В настоящее время существуют ПАВ-фильтры, обладающие необходимой полосой пропускания и достаточной избирательностью. Кроме избирательности при выборе ФРЧ следует учитывать потери сигнала в его полосе пропускания. Они не должны быть очень большими, чтобы увеличить уровень шумов в первых каскадах и тем самым не ухудшить чувствительность.

Качественными характеристиками на частотах, близких к первой промежуточной, обладают монолитные кварцевые фильтры. Часто они способны одновременно осуществить избирательность и по второму зеркальному, и по соседнему дополнительным каналам приема. Поэтому кварцевый фильтр в качестве ФПЧ1 станет рациональным выбором.

Избирательность по соседнему каналу осуществляется одновременно фильтрами первой (ФПЧ1) и второй (ФПЧ2-1, ФПЧ2-2) промежуточных частот. На вторую промежуточную частоту обычно выбираются недорогие керамические фильтры со сравнительно невысокой избирательностью, поскольку большую часть задачи подавления соседнего канала решается кварцевым ФПЧ1.

Для устранения паразитной амплитудной модуляции сигнала при детектировании ЧМ-сигналов перед частотным детектором (ЧД) ставится усилитель-ограничитель (УО).

Описанная структурная схема изображена на рис.1.


Приемник диспетчерской радиостанции

3. Расчет преселектора


Расчет входной цепи


Входная цепь приемника предназначена для передачи принимаемого сигнала из антенны в последующие каскады. Она содержит избирательный элемент (контур или фильтр), который ослабляет помехи побочных каналов и сильные внешние помехи, уменьшая при этом такие нелинейные эффекты, как перекрестная модуляция, интермодуляция.

Часто в качестве избирательного элемента используется одиночный колебательный контур. Поскольку в проектируемом приемнике входная цепь (ВЦ) является не перестраиваемой, и предполагается работа с настроенной антенной, то реализуем цепь в виде обыкновенного колебательного контура с двойной автотрансформаторной связью (Рис.2).


Приемник диспетчерской радиостанции

Рис.2. Схема входной цепи


Эквивалентная схема входной цепи с двойным автотрансформаторным включением изображена на (Рис.3).

Приемник диспетчерской радиостанции

Рис.3. Эквивалентная схема входной цепи


Исходные данные:

- резонансная частота Приемник диспетчерской радиостанции;

- рабочий частотный диапазон Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции;

- проводимость антенны Приемник диспетчерской радиостанции; Приемник диспетчерской радиостанции;

- входная проводимость следующего каскада Приемник диспетчерской радиостанции (см. расчет УРЧПриемник диспетчерской радиостанции).

Максимальный коэффициент передачи достигается при согласовании контура входной цепи с антенной или входной проводимостью следующего каскада. Однако обеспечить одновременное оптимальное согласование контура и со стороны антенны, и со стороны входа следующего каскада – невозможно. Поэтому так как Приемник диспетчерской радиостанции, то обеспечим оптимальное согласование с антенной, задавшись значением Приемник диспетчерской радиостанции, и рассчитаем значение Приемник диспетчерской радиостанции.

Определим параметры контура, для чего зададимся величиной емкости контура.

Приемник диспетчерской радиостанции.

Рассчитаем значение индуктивности контура:


Приемник диспетчерской радиостанции.

Избирательность входной цепи определяется эквивалентной добротностью Приемник диспетчерской радиостанции, которая зависит от коэффициентов включения Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции, где Приемник диспетчерской радиостанции при Приемник диспетчерской радиостанции, при Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

С другой стороны: Приемник диспетчерской радиостанции, отсюда Приемник диспетчерской радиостанции.

Характеристическое сопротивление контура: Приемник диспетчерской радиостанции.

Проводимость ненагруженного контура:


Приемник диспетчерской радиостанции.


Зададимся коэффициентом включения Приемник диспетчерской радиостанции.

Рассчитаем коэффициент включения Приемник диспетчерской радиостанции:


Приемник диспетчерской радиостанции.


Рассчитаю избирательность по зеркальному каналу.

Приемник диспетчерской радиостанции

Обобщенная расстройка Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции


Расчет усилителя радиочастоты


Входная цепь не обеспечивает должной избирательности по зеркальному каналу, поэтому следует применить УРЧ с резонансной нагрузкой, которой может служить контур, аналогичный контуру входной цепи. Помимо требуемой избирательности усилитель радиочастоты должен обладать также достаточно высоким усилением по мощности, а также малым коэффициентом шума. Исходя из этих условий, выберу в качестве усилителя РЧ схему с ОЭ на СВЧ n-p-n биполярном транзисторе 2Т3120А. Схема каскада приведена на рис.4.


Приемник диспетчерской радиостанции

Рис.4. Реализация УРЧ по схеме с ОЭ


В качестве активного элемента выберем СВЧ БТ n-p-n транзистор 2Т3120А, имеющий следующие параметры:

- статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме малого сигнала в схеме с общим эмиттером Приемник диспетчерской радиостанции

- обратный ток коллектора Приемник диспетчерской радиостанции

- граничная частота коэффициента передачи тока Приемник диспетчерской радиостанции

- емкость коллекторного перехода Приемник диспетчерской радиостанции

- емкость эмиттерного перехода Приемник диспетчерской радиостанции

- коэффициент шума БТ на частоте Приемник диспетчерской радиостанции Приемник диспетчерской радиостанции

- постоянная времени цепи обратной связи Приемник диспетчерской радиостанции

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции

- Приемник диспетчерской радиостанции

- Приемник диспетчерской радиостанции

Выберу по выходным характеристикам транзистора режим с Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанциипри Приемник диспетчерской радиостанции.


Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции


Учитывая высокую рабочую частоту усилителя, выберу Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции. Разделительный конденсатор выберу из условия его малого сопротивления на рабочей частоте Приемник диспетчерской радиостанции.

Рассчитаю сопротивления делителя R1, R2. Зададимся коэффициентом нестабильности Приемник диспетчерской радиостанции.


Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

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: