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

Приемник диспетчерской радиостанции

border="0" />

Приемник диспетчерской радиостанции


Рассчитаем коэффициент усиления данного каскада.

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Найдём коэффициент включения нагрузочного контура.

Пусть Приемник диспетчерской радиостанции, тогда Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Полученное значение превышает предельно устойчивое, поэтому уменьшим усиление до приемлемого уровня путем снижения m более, чем в Приемник диспетчерской радиостанции раза, выберем 3. В этом случае Приемник диспетчерской радиостанции, а Приемник диспетчерской радиостанции.

Так как УРЧ нагружен на контур, аналогичный входной цепи, то и избирательность, им обеспечиваемая, будет такая же. В этом случае суммарная избирательность по зеркальному каналу приема Приемник диспетчерской радиостанции, чего явно недостаточно для выполнения предъявленного условия в 60дБ. Для обеспечения более высокой избирательности следует заменить нагрузку УРЧ с колебательного контура на высокоизбирательный фильтр, которым при заданных рабочих частотах может являться фильтр на ПАВ.


4. Реализация устройства на современной элементной базе


Выбор интегральных микросхем


Проектирование с использованием современной элементной базы предполагает интеграцию различных функциональных звеньев приемника в корпусах отдельных микросхем. При этом большее число блоков в одной микросхеме, то есть более высокая степень интеграции ведёт к снижению цены конечного устройства и улучшению его массо-габаритных параметров. Соответственно разработчику следует выбирать ИМС, ориентируясь на этот принцип.

Для тракта радиочастоты выпускаются так называемые “front-end” схемы, которые помимо УРЧ могут также включать смеситель и ГУН, образующий вместе с синтезатором частоты первый гетеродин. Кроме этого, для реализации сетки частот с заданным шагом 50 Гц потребуется отдельная микросхема синтезатора частоты.

Существуют специальные микросхемы, используемые для построения беспроводных устройств радиоприема аналоговых речевых сигналов, передаваемых по радиоканалу посредством узкополосной частотной модуляции. В частности производятся ИМС узкополосных радиоприемников с однократным преобразованием частоты, которые можно использовать и в качестве тракта второй ПЧ в приемнике с двумя преобразованиями. Такие схемы часто содержат смеситель, ГУН, усилитель ПЧ с функциями ограничения сигнала, а также квадратурный частотный детектор; для их функционирования требуется минимум навесных элементов.

Связующим звеном между схемой “front-end” и схемой тракта второй ПЧ, может служить интегральный УПЧ, способный работать на первой промежуточной частоте. Существуют схемы подобных УПЧ как с АРУ, так и без неё. УПЧ следует выбирать так, чтобы он обеспечивал на входе следующей микросхемы сигнал, превышающий порог её чувствительности.

Таким образом, для выполнения поставленной задачи потребуются микросхемы тракта радиочастоты, тракта первой промежуточной частоты, тракта второй промежуточной частоты, а также микросхема УНЧ, служащая для усиления звукового сигнала до необходимой величины.

В соответствии с техническим заданием можно сформулировать общие требования, которым должны удовлетворять все используемые в устройстве микросхемы: их корпуса должны быть приспособлены для поверхностного монтажа, а сами микросхемы должны нормально функционировать в диапазоне температур -30..+60 C.

Частные же требования будут относиться к рабочим частотам, необходимому усилению, работе с заданным динамическим диапазоном сигнала. Кроме того, тракт радиочастоты должен обладать определёнными шумовыми свойствами (указать), обеспечивающими заданную чувствительность, а детектор должен работать с заданной полосой пропускания.

В соответствии с вышеизложенными условиями выберу следующие микросхемы:

1. MC13142D

Данная микросхема включает в себя усилитесь радиочастоты (УРЧ), первый смеситель (СМ1) и генератор управляемый напряжением (Г1).

Основные параметры:

- диапазон рабочих частот0..1,8 ГГц

- диапазон частот ГУН0..1,8 ГГц

- диапазон ПЧ0..1,8 ГГц

- напряжение питания2,7..6,5 В

- входное сопротивление УРЧ50 Ом

- выходное сопротивление смесителя800 Ом

- усиление УРЧ по мощности17 дБ

- точка компрессии 1 дБ Приемник диспетчерской радиостанции–15 дБм

- коэффициент шума УРЧ1,8 дБ

- коэффициент шума смесителя12 дБ

- диапазон рабочих температур–Приемник диспетчерской радиостанции

2. ADF4110

На этой микросхеме реализуем синтезатор сетки частот.

Основные параметры:

- максимальная частота550 МГц

- напряжение питания2,7..5,5 В

- программируемый ДПКД 8/9, 16/17, 32/33, 64/65

- диапазон рабочих температурПриемник диспетчерской радиостанции

3. RF3330

Используем данную микросхему как усилитель первой промежуточной частоты (УПЧ1).

Основные параметры:

- напряжение питания Приемник диспетчерской радиостанции

- полоса пропускания 150 МГц

- коэффициент усиления8..34 дБ

- точка компрессии 1 дБ Приемник диспетчерской радиостанции–13 дБм

- входное сопротивление2000 Ом

- выходное сопротивление10 Ом

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции

4. MC13150FTA

Микросхема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты. Включает в себя второй смеситель (СМ2), усилитель второй промежуточной частоты (УПЧ2), второй гетеродин (Г2), усилитель-ограничитель (УО) и частотный детектор (ЧД).

Основные параметры:

- напряжение питания Приемник диспетчерской радиостанции

- диапазон рабочих частот10..500 МГц

- чувствительность 12 дБ по SINAD–100 дБм

- точка компрессии 1 дБ Приемник диспетчерской радиостанции–11 дБм

- усиление УПЧ42 дБ

- усиление УО96 дБ

- регулируемая рабочая полоса детектора 0..70 кГц

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции

5. NJM213V

На данной микросхеме реализуем усилитель низкой частоты (УНЧ).

Основные параметры:

- напряжение питания Приемник диспетчерской радиостанции

- коэффициент усиления 83 дБ

- диапазон регулировки коэффициента усиления 0..43 дБ

- максимальный выходной ток 0,25 А

- выходная мощность (Vсс = 6 B, RL = 32 Ом) 250 мВт

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции

Для реализации полноценного устройства вместе с рассмотренными микросхемами предполагается использовать следующие фильтры:

1. ФП3П7-509-308

Фильтр на ПАВ. Служит фильтром радиочастоты (ФРЧ).


Основные параметры:

- центральная частота Приемник диспетчерской радиостанции

- ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ 10 МГц

- ширина полосы пропускания по уровню -35 дБ 40 МГц

- гарантированное затухание -45 дБ

- вносимое затухание в полосе пропускания 3,5 дБ

2. ФП2П4-590

Монолитный кварцевый фильтр 4-го порядка. Служит фильтром первой промежуточной частоты (ФПЧ1).

Основные параметры:

- центральная частота Приемник диспетчерской радиостанции

- ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ24 кГц

- ширина полосы пропускания по уровню -60 дБ120 кГц

- гарантируемое затухание 65 дБ

- потери 2 дБ

- неравномерность 1,5 дБ

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции

3. CFUKF455KC4X-R0 (2 шт.)

Керамический фильтр. Используется в качестве фильтра второй промежуточной частоты (ФПЧ2).


Основные параметры:

- центральная частота Приемник диспетчерской радиостанции

- полоса пропускания Приемник диспетчерской радиостанции-6 дБ

- затухание при расстройке Приемник диспетчерской радиостанции-40 дБ

- минимальное гарантированное

затухание-25 дБ

- максимальные потери -6 дБ

- неравномерность 1 дБ

- диапазон рабочих температур Приемник диспетчерской радиостанции


Структурная схема приемника, реализованного на ИМС изображена на рис.5.


Приемник диспетчерской радиостанции


Оценка реальной чувствительности приемника на ИМС


Поскольку влияние на чувствительность всего приемника оказывают лишь его первые каскады, и, так как ранее были предъявлены требования к коэффициенту шума приемника, будем считать, что если шум первых каскадов не превысит рассчитанного значения, то приемник будет обладать заявленной в задании чувствительностью.

Примем шумы контура входной цепи равными нулю и рассчитаем коэффициент шума каскадов от УРЧ до 1-го смесителя включительно.

Приемник диспетчерской радиостанции Приемник диспетчерской радиостанции Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции Приемник диспетчерской радиостанции Приемник диспетчерской радиостанции


Приемник диспетчерской радиостанции


Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции, поэтому чувствительность удовлетворяет заданному требованию.


Избирательные свойства приемника


Поскольку УРЧ был выбран в интегральном исполнении, то, учитывая изменившееся входное сопротивление первого усилительного каскада, необходимо пересмотреть входную цепь. Входное сопротивление интегрированного МШУ равно 50 Ом и, соответственно, равно волновому сопротивлению антенно-фидерного тракта. В этом случае согласование антенны с УРЧ посредством двойной автотрансформаторной связи не требуется, достаточно использовать простой параллельный колебательный контур. Выбор L и C, осуществленный при расчете входной цепи, остается в силе. Помимо этого не меняется и избирательность, меняется лишь требование к добротности контура Приемник диспетчерской радиостанции.

Общая избирательность по зеркальному каналу складывается из соответствующих избирательностей входной цепи и ФРЧ и составляет Приемник диспетчерской радиостанции при заданной избирательности 60дБ.

Селективность по второму зеркальному каналу, реализуемая в тракте ПЧ1 кварцевым фильтром ФП2П4-590 Приемник диспетчерской радиостанциипри заданной 60 дБ.

Избирательность по соседнему каналу, отстоящему от основного на 50кГц, складывается из избирательностей ФПЧ1 и двух керамических фильтров ПЧ2. Приемник диспетчерской радиостанции, что значительно превышает требование в 60 дБ.


Работа приемника при работе в динамическом диапазоне


Пересчитаю заданную чувствительность на входе микросхемы в единицы мощности.


Приемник диспетчерской радиостанции или Приемник диспетчерской радиостанции


Для нормальной работы приемника сигнал на входе микросхемы MC13150FTA должен быть выше чувствительности, т.е. выше -100 дБм. Следовательно, каскады, предшествующие данной микросхеме, должны обеспечить суммарное усиление, большее Приемник диспетчерской радиостанции. Рассчитаем это суммарное усиление, приняв потери, вносимые входной цепью, равными нулю.


Приемник диспетчерской радиостанции

Результат показывает, что есть некоторый запас по чувствительности, и если при максимальном входном сигнале возникнет перегрузка каскадов, рассчитанное суммарное усиление можно уменьшить, изменив коэффициент усиления УПЧ с АРУ.

Рассмотрим работу приемника в режиме максимального входного сигнала, то есть проверим, не перегружаются ли каскады приемника при этом сигнале. При этом в качестве критерия перегрузки каскада возьмем сигнал в точке компрессии 1 дБ.

Поскольку заданный динамический диапазон равен 70 дБ, то на входе приемника, т.е. на входе УРЧ, имеем сигнал Приемник диспетчерской радиостанции. В этом случае сигнал на входе MC13150FTA достигает величины Приемник диспетчерской радиостанции, что превышает Приемник диспетчерской радиостанции.

Уменьшим коэффициент усиления регулируемого УПЧ1 на 15 дБ, тогда он составит величину Приемник диспетчерской радиостанции, а суммарный КУ первых каскадов до ИМС MC13150FTA составит Приемник диспетчерской радиостанции, что больше порогового уровня по чувствительности. В то же время сигнал на входе MC13150FTA изменится до величины Приемник диспетчерской радиостанции, что уже соответствует требованиюПриемник диспетчерской радиостанции.

Так как значение -20,5 дБм меньше любого из значенийПриемник диспетчерской радиостанции, то перегрузки каскадов до МС MC13150FTA тем более не происходит, соответственно, останавливаемся на усилении Приемник диспетчерской радиостанции.

При выполнении условий линейности всех усилительных и преобразовательных узлов приемного тракта нелинейные искажения можно считать малыми и удовлетворяющими требованию Приемник диспетчерской радиостанции.


Расчет и выбор элементов принципиальной схемы


Выберу напряжение источника питания Приемник диспетчерской радиостанции, поскольку все из выбранных микросхем способны работать при таком напряжении.

Поскольку практическая схема, приведенная в документации разработчиком микросхемы MC13142D, рассчитана на частоту 975,5 МГц, то реактивности контура ГУН’а, а также другие реактивности, через которые протекает ВЧ ток, должны быть пересчитаны на частоту 375,5 МГц (330+45,5) при условии равенства реактивных сопротивлений. Это элементы C1, C4, C5, C8, L2, С9.


Приемник диспетчерской радиостанции


Аналогично Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

Конденсаторы С10, С11 синтезатора частоты выбираются аналогично, но первоначальная Приемник диспетчерской радиостанции. Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

Цепочка R1, C2 на выходе синтезатора выбирается из условия качественной фильтрации постоянного напряжения, поэтому выберем Приемник диспетчерской радиостанцииПриемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

Выходное сопротивление смесителя 1 – 800 Ом, но он нагружен на линию 50 Ом, следовательно, требуется согласовать линию по максимально передаваемой мощности. Так как коэффициент полоса пропускания относительно узка в этом месте тракта, то произведем согласование посредством согласующего Г-звена (на схеме С13 и L3). Реактивные сопротивления элементов в этом случае определяются по формулам Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции, где Приемник диспетчерской радиостанции и Приемник диспетчерской радиостанции, соответственно, выходное сопротивление предыдущего и входное сопротивление следующего каскадов. Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции

Приемник диспетчерской радиостанции

Для управления усилением УПС RF3330 вводим переменный резистор R5 номиналом 1кОм.

Необходимо пересчитать параметры элементов контура второго гетеродина на частоту Приемник диспетчерской радиостанции. В документации параметры приведены на частоту Приемник диспетчерской радиостанции. Коэффициент пересчета Приемник диспетчерской радиостанции.

Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции, Приемник диспетчерской радиостанции.

Резистор R9=560кОм, подключенный к детектору микросхемы MC13150FTA, обеспечивает необходимый управляющий ток, реализующий полосу детектирования 26кГц.

Фильтр низких частот, образованный RC-цепочкой, включенной между детектором и УНЧ, должен быть рассчитан на верхнюю частоту спектра речевого сигнала, т.е. на 3,4кГц.


Приемник диспетчерской радиостанции Пусть Приемник диспетчерской радиостанции, тогда Приемник диспетчерской радиостанции


Блокировочные конденсаторы в цепях питания выберу следующим образом:

- для схем РЧ, ПЧ1 – по 1 мкФ;

- для ПЧ2 – 10 мкФ;

- для УНЧ – 100 мкФ.

Выбор остальных элементов можно осуществить, пользуясь типовыми схемами включения, поскольку во всех оставшихся цепях частоты совпадают с типовыми.

Заключение


В данном курсовом проекте был спроектирован приемник радиостанции, обладающий достаточно высокими характеристиками. Кроме того, что он соответствует всем требованием технического задания, по ряду показателей (избирательность, динамический диапазон) удалось добиться более высокого качества, чем требовалось. Во многом этому помогла современная элементная база, использованная при проектировании радиоприемника.

В частности, устройство обладает высокой чувствительностью, малыми искажениями, а также высокой избирательностью в отдельных частях линейного тракта приемника, что обеспечивает высокую селективность, присущую устройству в целом. Кроме того, спроектированный приемник способен работать в суровых климатических условиях в диапазоне температур -30..+60 C.

Стоит отметить, что в современных радиостанциях применяются микросхемы более высокой степени интеграции, чем те, что были применены в проекте. В частности, приемо-передающий тракт может быть реализован на микросхемах трансиверов (приемо-передатчиков). Использование подобных структур позволило бы упростить конструкцию радиостанции в целом, как конечной цели разработки. Но поскольку требования к передающему тракту в техническом задании не обозначены, было решено остановиться на отдельных микросхемах именно приемного тракта.


Список использованных источников


Конспект лекций по дисциплине “Устройства приема и обработки информации”, Салтыков Е.Н.

Проектирование радиоприемных устройств: Методические указания. Часть 1/ РГРТА; сост. Ю.Н. Паршин, Е.Н. Салтыков; под ред. Ю.Н. Паршина. Рязань, 2003.

Исследование входных цепей: Методические указания к лабораторной работе / РГРТА; сост. А.С. Богданов, В.Н. Двойнин, Е.В. Zyxer/

Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств/Белкин М.К., Белинский В.Т., Мазор Ю.Л., Терещук Р.М., Под ред. Д-ра техн. наук М.К. Белкина.–Киев: Вища школа, 1982.

Чистяков Н.И., Сидоров В.М. Радиоприемные устройства. Учебник для вузов. М., Связь, 1974.

Радиоприемные устройства. Под ред. проф. А.П.Жуковского. Учебное издание.–М.: Высшая школа, 1989.

В.М. Петухов. Транзисторы и их зарубежные аналоги. Справочник. Том 1. –М: Радиософт, 1999.

Электронный справочник радиолюбителя.

www.alldatasheet

www.datasheetarchive

www.datasheetcatalog


Размещено на

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.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: