Радіомовний приймач

Міністерство освіти Російської Федерації

ГОУ ВПО УГТУ - УПІ

Кафедра РЕІС

Оцінка ___________

Радіомовний приймач

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до курсового проекту по курсу УПОС

2007 000000 004 ПЗ

підпис П.І.Б.

Керівник Нікітін М. М.

Студент гр. Р-506д Подкоритов А.П.

Єкатеринбург 2005

ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ

Спроектувати радіомовний приймач КВ-діапазону амплітудно-модульованих сигналів.

Настройка приймача плавна і виконується оператором з принимаемому сигналу. У приймальнику повинна бути передбачена система автоматичного регулювання підсилення. Чутливість приймача задана в припущенні, що єдиний перешкодою є власний шум приймача.

Параметри пристрою:

1. Частота сигналу f _c = 9.5-12.1 МГц

2. Відносна нестабільність частоти прийнятих сигналів В =

3. Частота модуляції F = 0.1-6.5 кГц

4. Коефіцієнт модуляції m = 0.8

5. Відношення сигнал / шум на вході приймача γ = 20 дБ

6. Чутливість приймача Е _а = 50 мкВ

7. Допустимий коефіцієнт гармонік ν = 3%

8. Допустимий коефіцієнт амплітудно-частотних спотворень M = 6 дБ

9. Расстройка сусіднього каналу Δf _c = 10 кГц

10. Ослаблення сусіднього каналу S _ск = 35 дБ

11. Ослаблення дзеркального каналу S _зк = 20 дБ

12. Ослаблення по проміжній частоті S _пч = 35 дБ

12. Діапазон дії АРУ А / В = 32/12 дБ

13. Вихідна потужність приймача Р _вих = 0.05 Вт

ЗМІСТ

Технічне завдання

Зміст

Ведення

Вибір і обгрунтування структурної схеми радіоприймача

Попередній розрахунок смуги пропускання

Вибір засобів забезпечення вибірковості приймача

Розрахунок вхідного ланцюга приймача

Вибір розподілу посилення по лінійному тракту приймача

Розрахунок УРЧ

Вибір схемного рішення РПрУ і розрахунок УВЧ

Вибір фільтру зосередженої селекції

Вибір і розрахунок схеми демодулятора

Вибір і розрахунок схеми АРУ

Вибір схеми УНЧ

Техніко-економічне обгрунтування проекту

Список використаної літератури

Висновок

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

ВСТУП

Короткохвильове радіоаматорство залучає самих різних за віком, освітою і характером людей. Радіолюбителі через ефір можуть зв'язатися з усіма континентами, островами та країнами: з жаркою Сахарою і крижаною Антарктидою, галасливої ​​Бразилією та давньою Індією. Радіолюбітельство - це і спорт, що входить в Єдину спортивну класифікацію, захоплюючі змагання як всесоюзні, так і міжнародні. І як нагорода праці і та Ланта - значок розрядника, майстра спорту СРСР або навіть медаль чемпіона!

Перша офіційно зареєстрована радянська аматорська радіостанцію ція вийшла в ефір у січні 1925 р. Вона була зроблена Ф. Лобовим і В. Петровим і мала позивний сигнал Р1ФЛ (Росія, перша, Федір Лбов). Через кілька років кількість радіостанцій вимірювалося вже десятками, а потім і сотнями. Бурхливий розвиток радіоаматорства почалося після другої світової війни, і незабаром чис ло наших аматорських радіостанцій вимірювалося вже тисячами.

Зазвичай початківці коротковолновіки проходять необхідну підготовку в радіоклубу, на колективних радіостанціях та прийомних центрах. Коротко волновіков поділяють на дві великі групи: тих, хто може тільки приймати мати аматорські радіостанції (спостерігачі), і тих, хто має передати чик і веде.

Двосторонні зв'язку.

Оформлення документів для отримання дозволу на приймально-передавальну радіостанцію проводиться після здачі іспиту з радіотехніки і техніці безпеки через обласні радиошкола ДОСААФ. Спочатку видають дозвіл на будівництво передавальної апаратури, а коли вона Побудована або придбана - дозвіл на роботу в ефірі, і присвоюють позивний сигнал ( дозвіл дійсно протягом року і має подов тися щорічно).

Позивні радіостанції - це друге ім'я короткохвильовика. Всі позивні складаються з латинських букв і цифр, причому в світі немає двох однакових позивних. Позивний починається з літер або цифр, що позначають країну. Ці бук ви і цифри виділені кожній країні на основі міжнародних угод. На приклад, Радянському Союзу виділені букви U (Union) і R (Р ussi а), Франції - F, Чехословаччини - ОК. і т. д. До складу позивного сигналу входять і цифри або літери, що відповідають територіальним чи адміністративному поділок) даної країни.

Перша частина позивного, однакова для всіх радіоаматорів даного району, називається префіксом. Далі у позивній йде суфікс - дві або три літери. В СРСР за першою літерою суфікса можна визначити також і область, в якій розташована радіостанція. Останні дві букви видаються в алфавітному поряд ке: А А, А В, АС і т. д. Наприклад, по позивному UK 10АА можна визначити, що це радянська колективна радіостанція, розташована на Північно-Запа де СРСР, в Архангельській області, якій присвоєно буква О.

Радянським радіоаматорам дозволено працювати в наступних коротковол нових діапазонах частот: 1850-1950 ^ Гц (160 м), 3500-3650 кГц (80 м), 7000-7100 кГц (40 м), 14 000 ^ -14,350 кГц (20 ж), 21 000-21 450 кГц (15м) та 28 001 ^ -29 700 кГц (10 м). Ці діапазони збігаються із загальноприйнятими ео усьому світі аматорськими діапазонами або входять до них. Діапазони 80 і 40 м використовують радіоаматори спільно з іншими радіослужбами, решта діа пазонов виділені у виключне Користування радіоаматорам.

Колективні та індивідуальні аматорські радіостанції ділять на чотири категорії. Радіостанції 11, III і IV категорій мають обмеження, по потужно сті, діапазонам і виду випромінювання Роботу в ефірі радіоаматор зазвичай починають нает з радіостанції IV категорії. Категорія радіостанції відповідає кваліфікації оператора, тому він може, удосконалюючи свої знання і набираючись досвіду, отримати більш високу категорію. Робочі частоти., Потужність і вид випромінювання аматорських К.В радіостанцій в залежності від категорії.

Основні завдання, які вирішуються при проектуванні радіоприймачів

Радіоприймачі військового призначення, як правило, поставши ляють собою складову частину комплексів радіотехнічних засобів, призначених для управління військами, забезпечення бойових дій різних видів бойової техніки, для проведення випро бувань бойової техніки в полігонних умовах і т. п.

Основними радіотехнічними комплексами військового призначення ня є лінії (системи або мережі) радіозв'язку, лінії (або системи) радіоуправління, лінії (або системи) передачі тілі метричної інформації, навігаційні радіотехнічні системи, радіолокаційні станції (або комплекси спільно робо танучих радіолокаційних станцій), радіотехнічні системи контролю траєкторій кораблів, літаків, космічних апаратів і т. п. Тому основні характеристики радіотехнічного устрій ства та його складової частини радіоприймача визначається Це лівим призначенням того радіотехнічного комплексу в який.

У більшості випадків створення радіотехнічних комплексів включає в себе такі основні етапи:

• ескізне проектування;

• технічне проектування;

• виготовлення дослідного зразка апаратури;

• випробування дослідного зразка апаратури в полігонних чи в бойових умовах;

• складання тактико-технічних вимог (ТТТ) і технічної документації на серійний зразок апаратури;

• виготовлення серійних зразків апаратури з контролем її якості представниками військового приймання.

Ескізне проектування виконується на основі попереднього них тактико-технічних вимог замовника, визначають призначення і бажані характеристики всього радіотехнічного комплексу. При цьому розрахунковим, а при необхідності і експериментальним шляхом перевіряється можливість забезпечення ТТТ.

Якщо окремі характеристики ТТТ не можуть бути вико ни на даному рівні розвитку техніки, то формулюються наибо леї прийнятні для замовника варіанти ТТТ до комплексу, кото риє можуть бути реалізовані з урахуванням перспектив розвитку тих ники за час до початку виробництва серійних зразків.

Закінчується цей етап захистом ескізного проекту у присутності ствии представників замовника і визначенням основного варіанту ТТТ для наступного етапу - технічного проектування вання.

При технічному проектуванні на основі уточнених в ескізному проектуванні ТТТ створюється повний (технічний) проект комплексу з виконанням всіх необхідних розрахункових і експериментальних робіт, на основі яких розробляється необхідна для виготовлення дослідного зразка технічна документація до: принципові і монтажні схеми, креслення вузлів, блоків та окремих елементів системи, а також складаються ре комендації щодо його експлуатації.

Надалі, після виготовлення та випробування дослідного зразка, замовником формулюються остаточні ТТТ на комплекс, а виконавцем, крім того, складаються технічний опис та правила експлуатації комплексу, що підлягає серійного з приготування.

З метою економії часу в останні роки перші три етапи виконують не послідовно, а з певним перекриттям по часу початку наступного і кінця попереднього етапів. Так, ескізне проектування розглядається як складова частина технічного.

У ряді випадків перші чотири етапи виконуються також їз заним перекриттям термінів. Такі роботи прийнято називати дослідно-конструкторськими розробками (ДКР). При їх виконання та попередні ТТТ замовника можуть уточнюватися і змінювати ся на основі виконаних розрахунків і експериментальних про Верокая.

Характеристики радіоприймача можуть уточнюватися і змінювати ся в процесі виконання окремих етапів проектування всього радіотехнічного комплексу, на приклад після захисту ескізного проекту. Але вони, природно, не можуть задаватися довільно, оскільки існують чинники, що визначають межу поліпшення окремих характеристик приймача. Так, зовнішні перешкоди та власні шуми обмежують досяжну чутливість при мачів, застосовувані в приймачі електронні прилади визна чають його динамічний діапазон і т. п.

Крім того, окремі характеристики радіоприймача взаємопов'язані. Тому покращення однієї характеристики може бути причиною погіршення іншої. Так, підвищення вибірковості тре бует застосування резонансних систем з досить вузькими резолю нанснимі кривими, що володіють крутим спадом бічних гілок, що неминуче сприяє збільшенню рівня частотних і осо бливо фазових спотворень. Розширення діапазону робочих частот приймача погіршує сталість чутливості і виборець ності за діапазоном.

У процесі технічного проектування за сформульований ним основних характеристик приймача вибирається тип його блок-схеми і виконується її розрахунок. На основі цього знаходиться оптимальний варіант блок-схеми, що забезпечує необхідні електричні характеристики приймача при найменших затра тах на виробництво і експлуатацію всієї системи.

При розрахунку блок-схеми вибираються електронні прилади, з бірательние системи, число каскадів та їх схеми, що забезпечують потрібні експлуатаційні й економічні характеристики.

Після розрахунку блок-схеми приступають до остаточного ви бору схем, розрахунку елементів окремих каскадів і обгрунтуванню конструктивного оформлень приймача.

У цій книзі розглядаються лише питання, пов'язані з технічним проектуванням радіоприймачів, тобто з вибором і розрахунком блок-схеми та розрахунком окремих каскадів. Требує мі характеристики приймача покладаються заданими з урахуванням наведених нижче формулювань.

Характеристики кінцевого апарату радіоприймальних пристроїв

Для вибору і розрахунку блок-схеми радіоприймача необхід мо знати ті характеристики кінцевого апарату, які визна чають основні параметри вихідного сигналу приймача. З дру гой боку, характер вихідного сигналу визначається призначення ням радіолінії, для якої приймач проектується, і видом модуляції сигналу, що визначає передану інформацію. У більшості випадків вихідний сигнал приймача являє собою: низькочастотна напруга зі спектром в діа пазоне звукових або гіперзвукових частот; імпульсне напряже ня із заданою формою імпульсів, їх тривалістю і інтер лами між сусідніми імпульсами; синусоїдальна напруга з фіксованою або змінною частотою, що змінюється по з вестной закону, і т. п.

З урахуванням сказаного для вибору і розрахунку блок-схеми радіо приймача необхідно знати такі характеристики оконеч ного апарату.

1. Потужність або напруга вхідного сигналу (потужність або напруга вихідного сигналу приймача).

Величину і характер вхідного опору Z _0а (при необхідності частотні залежності активної R _0а і реактивної Х _0а складових).

1. Відношення сигнал / шум, необхідний на вході кінцевого апарату для його нормальної роботи. Це відношення задають або за напругою, або за потужністю. У багатьох сучасних радіоприймальних пристроях військового призначення з метою підвищення їх чутливості і помехоза щіщенності виробляють спеціальну обробку сигналу в низько частотних ланцюгах приймача. Наявність таких пристроїв дозволяє, як правило, знижувати необхідне на виході детектора ставлення ня сигнал / шум. Тому в деяких випадках при формулірова ний основних методик вибору і розрахунку блок-схем приймачів різного призначення, можна відносити зазначені системи обра ботки низькочастотного сигналу до кінцевого апарату. Але при описі особливостей вибору і розрахунку блок-схем приймачів спеціального призначення наявність систем обробки сигналів у низькочастотному тракті буде враховуватися, і описуватися у відповід відних розділах.

Характеристики прийнятих сигналів, завад у місці прийому та прийомної антени.

Для вибору і розрахунку блок-схеми радіоприймача необхідно знати перераховані нижче параметри прийнятих сигналів, а також характеристики прийомної антени *, з якою повинен працювати приймач:

1. Діапазон можливих значень несучих частот сигналів, які повинен приймати приймач, тобто діапазон робочих ча стота радіоприймача. Якщо в загальному, діапазоні частот є неробочі ділянки, їх кордони повинні бути чітко визначені.

2. Відносна нестабільність несучої частоти прийнятого сигналу.

3. Характер модуляції сигналів, що і її основні параметри.

Так, для амплітудно-модульованих сигналів (АМС) заду ются: мінімальна та максимальна частоти модуля ції, а також середнє і максимальне значення коефіцієнта цієнта модуляції. Для сигналів з ​​односмуговою амплітудної мо дуляціей задається рівень придушення несучої. Вибір типу приймальної антени і визначення її основних характеристик виробляють при ескізному проектуванні всього радіотехнічного комплексу, для якого призначений радіоприймач.

Для частотно-модульованих сигналів (ЧМС) визначаються: мінімальна та максимальна частоти модуляції, мак мальна значення девіації частоти або індексу модуляції

При імпульсної модуляції задаються: форма імпульсу, мінімальна тривалість імпульсу на заданому рівні відліку, період проходження імпульсів Т і зміни параметрів импуль комплексів за рахунок модуляції (зміна тривалості за модуляції по тривалості (ДІМ), тимчасового положення при тимчасовій імпульсної модуляції (ВІМ) або структури кодових груп для кодово-імпульсної модуляції (КІМ).

Для безперервних сигналів, використовуваних при вимірюванні ра альні швидкості руху об'єктів, що несуть радіопередавальний або радіоприймальний пристрій, задається діапазон доплерівських частот, який визначається можливим вимірюв нением частоти прийнятого сигналу за рахунок руху об'єкта. Діапазон можливих доплерівських частот задається для всіх випадків, коли в процесі експлуатації має місце рух Пдіопередающего пристрою відносно радіоприймального устрій ства або навпаки. Для сигналів багатоканальних ліній зв'язку і телеметрії крім вищевказаного зазвичай ставить собі: а) число каналів, б) інтер вал частот між сусідніми поднесущими (при частотному поділі каналів і амплітудної модуляції), а також пара метри первинної та вторинної модуляції (аналогічні відзначений ним вище для АМС і ЧМС), в) інтервал часу між сусід ними канальними імпульсами (при тимчасовому поділі каналів); ​​г) характер і параметри синхронізуючого сигналу, який повинен керувати комутуючим пристроєм в ланцюгах розділення окремих складових вихідного сигналу прийом ПТ

4. Мінімальна і максимальна напруженість (або відповідно густини енергії електромагнітного поля прийнятих сигналів в місці розташування прийомної антени.

5. Вид перешкоди (шумова, хаотична послідовність імпульсів, атмосферна, промислова, немодульованою несуча і т. п.).

6. Напруженість поля зовнішніх перешкод (або щільність потоку перешкоди), віднесена до одиниці смуги.

7 Залежності величин активної і реактивної складових вихідного опору, коефіцієнта корисної дії, що діє висоти (Або ефективної площі) прийомної антени від частоти у всьому діапазоні робочих частот приймача.

8. Залежність шумової температури антени від частоти для усього діапазону частот.

Основні електричні характеристики радіоприймача

Для розрахунку блок-схеми радіоприймача необхідно знати його основні електричні характеристики. Ці характеристики в більшості випадків задаються наступним чином:

1. Діапазон робочих частот радіоприймача визначається діапазоном, в межах якої укладені несучі частоти сигналів, які підлягають прийому.

2. Реальна чутливість радіоприймача в діапазонах довгих, середніх, коротких і метрових хвиль зазвичай задається величиною мінімальної е.. д. с. Сигналу в приймальній антені (при випробуваннях - в її еквіваленті), яка забезпечує нормальну вихідну потужність приймача при необхідному перевищення сигналу над власними шумами на виході радіоприймача.

У діапазонах дециметрових, сантиметрових і міліметрових хвиль реальну чутливість приймача прийнято задавати ми мінімальної потужністю сигналу Р _СА в антені (її еквіваленті), що забезпечує нормальну вихідну потужність приймача при заданому відношенні потужності сигналу до потужності власних шумів на виході радіоприймача

В окремих випадках технічного проектування (наприклад, для радіоастрономічних систем) буває необхідно розрахувати приймач, що забезпечує максимально можливо чувстви ність. При такому формулюванні звичайно обумовлюються деякі виробничо-експлуатаційні характеристики: максі мально допустимі вартість, розміри, вага, потужність джерел живлення і т. п.

3. Вибірковість радіоприймача задається ослабленням сусіднього каналу при заданій розладі і необхідними ослаблення головних побічних каналів у супергетеродинних приймачах: дзеркального та по проміжній частоті.

4. Динамічний діапазон радіо Д визначається відношенням максимального і мінімального рівнів підлягають прийому сигналів.

5. Рівень допустимих спотворень сигналу, як правило, задається чисельними критеріями окремо для кожного виду спотворень, хоча рівні окремих видів спотворень взаємопов'язані.

6. Так, амплітудно-частотні та фазочастотних спотворення у високо-шумова температура антени залежить від її спрямованих властивостей, коефіцієнта корисної дії, температури антени і орієнтації її в просторі. Методики її розрахунку описані в навчальних посібниках з курсу «Радіоприймальні пристрої» частотному тракті приймача визначаються формою амплітудно-частотної (резонансна крива) і фазочастотних характеристик, які жорстко пов'язані. Амплітудно-частотні спотворення оцінюються припустимою величиною коефіцієнтів частотних спотворень: Для мінімальної модулюють частот сигналів, що приймаються (для верхньої або для нижньої граничних частот смуги пропускання низькочастотного тракту приймача).

У наведених формулах максимальний коефіцієнт підсилення приймача при середній частоті модуляції сигналу; коефіцієнти підсилення приймача при максі мальної і мінімальної частотах модуляції. Фазочастотних спотворення можна задавати коефіцієнтом допустимого відносного зміни крутизни фазової характе ристики Нелінійні спотворення визначаються максимально допустимим коефіцієнтом гармонік для приймача в цілому.

6. Вимоги до регуляторів зазвичай визначаються до кожного конкретно.

Якість роботи ручного регулятора посилення (РРУ) зазвичай задається діапазоном зміни коефіцієнта посилення високо частотного або низькочастотного трактів приймача. Його величина зазвичай задається в децибелах. Ручний регулятор смуги пропускання (РРП) містять у ви сокочастотний або низькочастотний тракти приймача. У відповідно до євро з цим він характеризується:

а) або значеннями необхідних мінімальної і максі мальної смуг пропускання високочастотного тракту;

б) або величинами необхідних мінімальної максі мальної смуг пропускання низькочастотного тракту. Якість автоматичного регулювання посилення (АРУ) прийнято визначати допустимим зміною вихідної напруги. Якщо апріорно визначається необхідність системи автоматичного тичної підстроювання частоти (АПЧ), то її ефективність харак теризують необхідними значеннями смуги втягування ( захоплення) та коефіцієнта автопідстроювання

7. Потужність джерел живлення, як правило, задається сле дують двома визначеннями:

а) величиною максимально допустимої потужності первинного джерела (або джерел)

б) мінімально необхідною величиною потужності, по вживаються від первинного джерела, при якій всі інші характеристики приймача повністю задовольняються.

У першому варіанті обмеження потужності джерела живлення при ескізному проектуванні може призвести до необхідності коригування інших основних електричних характеристик при мачів (наприклад, до зниження чутливості). Таке визначення поділ допустимої потужності харчування часто застосовують при рас подружжю приймачів спеціального призначення або приймачів з ав автономні джерелами живлення обмеженої потужності, що ча сто має місце в переносних і бортових радіоприймальних пристроях.

Основні конструктивно-експлуатаційні та економічні характеристики

Основні конструктивно-експлуатаційні та економічні характеристики радіоприймачів зазвичай визначаються наступним чином.

2. Надійність роботи визначається мінімально необхідним строком безвідмовної роботи. Для поліпшення цього параметра сле дме вибирати найбільш надійні елементи схеми приймача, зменшувати їх загальна кількість, вибирати по можливості обліг ченние режими роботи найбільш важливих елементів. Якщо ці заходи не дозволяють досягти необхідної надійності, то сле дме підвищувати надійність найбільш слабких елементів або навіть цілих вузлів застосуванням дублюючих елементів (вузлів), р. Є. за рахунок резервування.

Зі сказаного випливає важливий критерій для вибору оптимального варіанту блок-схеми. Оскільки надійність електрон них приладів багато менше надійності котушок індуктивності, резисторів і конденсаторів, необхідно мати в приймачі мінімальне число каскадів. При рівності числа каскадів на Дежнєв буде приймач, у якому більше каскадів буде рабо тать в полегшених режимах або менше буде каскадів з більш складною схемою (c великим числом елементів), а також з менш надійними елементами. Так, наприклад, кристалічні діоди, застосовувані в перетворювачах частоти, мають малий зро ком служби і легко виходять з ладу при перевантаженнях. Тому заміна кристалічного перетворювача частоти іншим або усунення можливості перевантаження такого перетворювача (за рахунок відповідного вибору вхідних елементів приймача) мо жно значно підвищити надійність усього приймача. Відзначимо, що у військовій радіотехнічної апаратури допу скается використання електронних приладів тільки підвищеної надійності, що обов'язково має враховуватися при розрахунку блок-схеми приймача.

Окремі елементи схеми приймача вибирають так, щоб кожен з них міг працювати з необхідною надійністю у всьому діапазоні параметрів зовнішнього середовища.

2. Стабільність і стійкість роботи радіоприймача оціню ється за його здатності зберігати свої електричні характеристики в допустимих межах при найгірших можливих комбінацію параметрів зовнішнього середовища (температура, атмосферний тиск, вологість) і джерела живлення.

Тому задаються допустимі робочі інтервали температу ри атмосферного тиску і вологості навколишнього середовища, а також мінімальне та максимальне E _0м акс напруги джерела (або окремих дже ніків) головного блоку.

3. Механічна міцність задається зазвичай величиною максі мального прискорення, яке повинен витримувати приймач, не порушуючи своїх властивостей. Вібростійкість оцінюється за відсутності механічних резонансів окремих вузлів схеми та її монтажу в заданому діа пазоне частот вібрації, определяющимся умовами експлуатації ції. Ці вимоги визначають тип обираних електронних приладів та елементів схеми приймача та принципу здійснення ня монтажу приймача. Особливо важливі ці вимоги для се молетних, корабельних, автомобільних і т, п. радіоприймальних пристроїв.

4. Габарит і вага радіоприймача звичайно задаються своїми допустимими величинами. Вони також в основному визначають тип застосовуваних електронних приладів, елементів схеми і принцип монтажу.

5. Вартість радіоприймача визначається або максимально припустимою величиною витрат на виготовлення, або максимальною сумою вартості виготовлення приймача і вартості його експлуатації за певний термін служби. Зазвичай важко врахувати експлуатаційні витрати і розрахунок ведуть на забезпечення заданої вартості виробництва, що значною мірою визначається типом електронних приладів, елементів схеми і конструкцією приймача.

Таким чином, всі розглянуті конструктивно-експлуа ційні вимоги впливають в основному на вибір електронних приладів і елементів схеми приймача, що і повинно враховуватися при розрахунку та визначенні оптимального варіанту блок-схеми. Конкретно це буде показано в наступних розділах

ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ПРИЙМАЧА

Поставлене частотний діапазон приймача і вид модуляції дозволяє судити про його призначення - мовний короткохвильовий приймач. Для таких приймачів істотним є низька вартість кінцевого виробу і нетрудомістке технології (масовий випуск) у поєднанні з максимумом автоматичних настройок, що дозволяють уникнути ручних регулювань. Таким чином, ці параметри будуть визначальними при виборі функціональної та принципової схем, а також елементної бази приймача.

У КВ діапазоні застосовується виключно супергетеродинний метод прийому (далеке поширення хвиль КВ вимагає високої вибірковості по сусідньому каналу (расстройка 5 кГц), що практично недосяжно для виборчих ланцюгів приймачів прямого підсилення - відносна расстройка на 14 МГц становить менше 0,04% - вхідний виборча ланцюг вийшла б дуже громіздкою і важко настроюється). Крім цього, малошумлячий (і виявляли високу) підсилювач радіочастоти на ВЧ щодо доріг.

Супергетеродинні схема прийому передбачає перетворення ВЧ радіосигналу в, зазвичай, значно більш довгохвильовий ділянку спектра, де, в подальшому і відбувається обробка сигналу (придушення сусідніх каналів, посилення, детектування). У радіомовних АМ приймачах КВ діапазону найбільшого поширення набула проміжна частота 465 кГц. Відносна расстройка сусіднього каналу становить вже близько 1%. Це дозволяє ефективно придушити сусідні канали відносно простими, а значить і дешевими ланцюгами. Так як підсилення виконується на відносно низьких частотах, можна досить простими засобами отримати високе значення чутливості. Крім цього, на низьких частотах знижуються вимоги до паразитних параметрів ланцюгів пристрою, можна використовувати менш прецизійні елементи. Все вищезазначене дозволяє як послабити технологічні допуски при незмінній якості, так і підвищити якість при незмінній складності технології.

Ускладнення схеми приймача-супергетеродина в порівнянні з приймачем прямого підсилення може бути неістотним у разі використання інтегральних схем, інкапсулюючих цілі функціональні ланки чи навіть вузли.

Типова функціональна схема приймача, побудована за супергетеродина схемою наведена на Рис.1.

Рісунок.1. Функціональна схема супергетеродина

ВЦ - вхідна ланцюг

УРЧ - підсилювач радіочастоти

СМ - змішувач

Г - гетеродин

УПЧ - підсилювач проміжної частоти

Д - детектор

УНЧ - підсилювач низької частоти

УО - пристрій обробки

Функціональна схема (рис.1) містить лише принципово важливі вузли, при її деталізації отримуємо ланцюга управління і індикації, контури автоматичних регулювань і т.д. Все це, а також елементи схеми розглядаються далі.

ПОПЕРЕДНІЙ РОЗРАХУНОК СМУГИ ПРОПУСКАННЯ

Смугу пропускання високочастотного тракту супергетеродинного приймача без системи автоматичного підстроювання частоти можна визначити за формулою:

де:

Δf _П - ширина спектру сигналу, складові якого, з урахуванням допустимих спотворень, не повинні виходити за межі смуги пропускання приймача;

Δf _д - зміну несучої частоти сигналу за рахунок доплерівського ефекту;

Δf _нест - величина на яку необхідно розширити смугу пропускання приймача для обліку нестабільності частот передавача і гетеродина приймача, а також похибок в налаштуванні окремих контурів і всього приймача в цілому.

де:

в _с - відносна нестабільність частоти сигналу f _c

в _м - відносна нестабільність частоти гетеродина приймача f _г;

Абсолютна нестабільність частоти гетеродина

Абсолютна нестабільність бічних частот гетеродина

в _н - відносна похибка установки частоти приймача при безпоісковой налаштуванні, віднесеної до частоти сигналу f _з

в _пр - відносна похибка і нестабільність настроювання контурів тракту проміжної частоти, віднесена до проміжної частоті f _пр.

Для двох смугового одноканального АМ сигналу:

, Де

F _в - верхня частота модуляції сигналу.

Виберемо однокаскадний гетеродин без кварцовою стабілізації, для нього можна прийняти . Згідно ТЗ Вс = Вибір У _г проведене згідно табл.1.1 [1]. Значення коефіцієнта У _пр, як правило, коливається від 0,0003 до 0,003 і залежить, головним чином, від температурного коефіцієнта котушок контурів, що настроюються на проміжну частоту. Нехай . Величина У _н зазвичай дорівнює 0,003 - 0,01 і визначається в основному точністю настройки контуру гетеродина механізмом перебудови або похибкою установки частоти настроювання приймача за його шкалою. Якщо застосовується перебудова приймача оператором за прийнятими сигналам (як у нашому випадку), то природно величину У _н слід брати рівною нулю. Значення проміжної частоти виберемо стандартне для даного діапазону хвиль. Нехай .

Будемо вважати, що приймач і передавач нерухомі щодо один одного, тоді доплеровское зсув частоти .

Відповідно до формули (2):

Відповідно до формули (1):

Визначимо шумову смугу лінійного тракту.

Обрана проміжна частота задовольняє умовам (Для можливості застосування контурів з реалізованої добротністю) і (Для фільтрації сигналів проміжної частоти при детектуванні АМ сигналів).

Визначення фактичного коефіцієнта шуму

ВИБІР ЗАСОБІВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ вибірковості приймача

У супергетеродинних приймачах, найбільш небезпечними з побічних каналів прийому є дзеркальний і сусідній. Тому частотна вибірковість РПРУ залежить в основному від необхідних ослаблень відповідно S _зк S _ск. У приймачах з одинарним перетворенням частоти ослаблення дзеркального каналу забезпечує преселектора, ослаблення сусіднього - в основному УПЧ і частково преселектора.

Вихідні дані: ; Виберемо - Еквівалентні загасання контурів преселектора з урахуванням втрат, що вносяться джерелом сигналів і навантаженням.

Визначимо узагальнену рассторйку дзеркального каналу при верхній налаштуванні гетеродина та нижньої налаштуванні гетеродина .

Виберемо верхню настройку гетеродина.

Користуючись нормованими частотними характеристиками преселектора при великих расстройках рісунок.1.7а [1], знаходимо, що необхідне ослаблення по дзеркальному каналу S _зк = 20 dB може забезпечити проста одноконтурна вхідні ланцюг, тому застосовувати більш складні схеми недоцільно.

Для вибраного преселектора обчислюємо ослаблення по сусідньому каналу, яке він створює.

Узагальнена рассторойка для країв смуги пропускання приймача :

З рис. 1.7б [1] знаходимо, що такий расстройке відповідає ослаблення преселектора . Розрахуємо ослаблення S _пп, яку можна допустити до ФСС, з виразу:

.

Для вибраного преселектора визначимо узагальнені расстройки для сусіднього каналу з виразу:

,

де - Расстройка для сусіднього каналу.

За ріс.1.7б [1] знаходимо, що даної расстройке відповідає ослаблення сусіднього каналу, створюваного преселектора.

Визначаємо ослаблення сусіднього каналу , Потрібне від ФСС:

Де - Повне ослаблення сусіднього каналу, необхідне в приймачі.

РОЗРАХУНОК ВХІДНИЙ ЛАНЦЮГА ПРИЙМАЧА

Оскільки частота сигналу, що змінюється в досить вузькому діапазоні, має сенс застосувати налаштовану антену. У цьому випадку можна вважати, що внутрішній опір антени в цьому діапазоні постійно і є суто активним (Z _А = R _А). При необхідності опір антени можна узгодити з фідером за допомогою трансформатора, тоді потужність, що віддається приймача, буде максимальною.

При роботі з налагодженою антеною часто використовується трансформаторна або автотрансформаторного зв'язок контуру з антеною і УРЧ. Виберемо автотрансформаторного зв'язок, тому що при цьому потрібна менша кількість намотувальних елементів. Схема вхідного ланцюга зображена на рісунке.2.

Рісунок.2. Схема вхідного ланцюга

Виходячи з табл.4.4 [1] знаходимо З _сх = 95 пФ.

Знаходимо індуктивність контуру

.

Тепер обчислюємо коефіцієнти включення фідера m _А і входу УРЧ m _вх для узгодження при заданому d _ер контуру вхідного ланцюга:

Для нашого випадку , Де:

W _ф - хвильовий опір фідера

R _вх - вхідний опір УРЧ (1 ^го каскаду).

Як фідера обраний коаксіальний кабель РК-103 довжиною 4м з наступними параметрами: - Загасання; хвильовий опір W _ф = 75 Ом.

З таблиці 4.5 [1] вибираємо власне загасання контуру d = 0,0095. Раніше вибрано d _ер = 0,02.

Розраховуємо коефіцієнт передачі напруги вхідного ланцюга: , Де:

L _ф - коефіцієнт передачі фідера, обумовлений з ріс.4.16 за твором (L _ф - довжина фідера, м). У нашому випадку

_Кос - коефіцієнт передачі власне вхідного ланцюга при узгодженні, що дорівнює:

Коефіцієнт передачі вхідного ланцюга можна вважати практично незмінним у заданому діапазоні, тому що цей діапазон відносно вузький (коефіцієнт перекриття діапазону , Тобто близький до 1).

Розраховуємо ємність контуру

,

де - Паразитна ємність котушки контуру

- Ємність монтажу схеми

За ГОСТом вибираємо елементи схеми конденсатор Спрс ємкістю 90 пФ і конденсатор Спрс змінної ємності 4/25пФ

ВИБІР РОЗПОДІЛУ ПОСИЛЕННЯ ПО Лінійний тракт ПРИЙМАЧА

Необхідне посилення сигналів в лінійному тракті слід забезпечити при достатній стійкості каскадів (можливо в меншій їх числі), використовуючи економічні електронні прилади. Якщо чутливість приймача задана у вигляді е.р.с. сигналу в антені Е _а, то коефіцієнт посилення лінійного тракту приймача До _ол повинен бути рівний:

, Де:

u _п - амплітуда сигналу на виході УПЧ приймача.

Враховуючи це використовуємо мікросхему К174ХА2, приймемо u _п = 100 мВ

.

Вибір засобів забезпечення посилення лінійного тракту можна почати з визначення коефіцієнта посилення преселектора (ПЦ і УРЧ). У транзисторних приймачах коефіцієнт посилення преселектора До _опс можна знайти з виразу:

, Де:

До _ОВЦ - коефіцієнт передачі вхідного ланцюга

До _УРЧ - коефіцієнт посилення УРЧ.

У супергетеродинному приймачі основне посилення сигналу проводиться на проміжній частоті, тому виберемо До _0урч = 35 dB, тобто До _УРЧ = 10.

Необхідний коефіцієнт посилення по напрузі УПЧ і перетворювача частоти з транзисторним змішувачем, дорівнює: , Де:

К _з = 2 ... 3 - коефіцієнт запасу посилення, що враховує старіння електронних приладів, расстройку контурів і зменшення напруги живлення в процесі експлуатації. Виберемо К _з = 2.

Тоді посилення УПЧ дорівнюватиме:

РОЗРАХУНОК УРЧ

Найбільшого поширення в транзисторних підсилювачах отримала схема з подвійною автотрансформаторной зв'язком. Коефіцієнт включення m 1 і m 2 доцільно вибирати так, щоб на нижній частоті піддіапазону забезпечити задану смугу пропускання, а на верхній - вибірковість.

Рісунок.3. Схема УРЧ

Знайдемо максимально стійкий коефіцієнт посилення каскаду УРЧ. При цьому приймемо такі значення. D ер = 0,02; S = 26мА / В; ;

; ; R11 = 3.8 кОм; R22 = 110 кОм;

Найбільш можливий коефіцієнт посилення каскаду при повному узгодженні

З отриманих значень Ку і Ко вибираємо менший і приймаємо за коефіцієнт посилення УРЧ.

Курч = Ку = 4

m1 = 0.2

Умова при якому каскад УРЧ забезпечує всі ослаблення дзеркального каналу.

Обчислення підрядкового конденсатора Сп.

де;

ССХ min - мінімальна ємність контуру каскаду посилення

Ск min - мінімальна ємність контуру налаштування

Свих = С22 + См

См = Ємність монтажу

Свх = С11 + См

- Мінлива ємність котушок дорівнює 3 ... 5 пФ

С11 = 25,8 пФ См = 3пФ = 5пФ

Свх = 25,8 +4 = 29,8 пФ

Свих = 11,8 +4 = 15,8 пФ

Приймемо Сп = 100пФ і знайдемо далі всі елементи схеми

вибір схемного рішення РП _р У і розрахунок підсилювача

високої частоти

У заданому частотному діапазоні з'являється можливість застосувати інтегральну мікросхему. Використовуємо ІС К174ХА2. Базовим елементом в цій мікросхемі є диференціальний підсилювач, що пояснюється рядом його властивостей:

• здатність пригнічувати синфазних складову вхідного сигналу, виділяти і посилювати різницеву. Це дозволяє знизити вплив на параметри підсилювача нестабільності температури навколишнього середовища і напруги живлення. Не застосовуючи звичайних правил термостабілізації, можна відмовитися від використання конденсаторів великої ємності, які незручно використовувати в інтегральній технології;

• універсальність. Диференціальний підсилювач може виконувати функції підсилення, обмеження, перетворення частоти, регулювання. Така схема може мати симетричний або несиметричний вхід і вихід;

• мала паразитна зворотній зв'язок між входом і виходом. Такий факт дозволяє використовувати диференціальну схему на високих частотах, не застосовуючи схему нейтралізації цієї паразитного зв'язку.

Дана мікросхема призначена для використання в приймачах амплітудно-модульованих сигналів. Вона може працювати в діапазоні частот до 30 МГц, маючи при цьому посилення, що дозволяють приймати сигнали з відношенням сигнал-шум на виході 20 d В, при е.р.с. в антені менше 20 мкВ, а при сигналі 3 мВ відношення сигнал-шум одно 54 d В.

При напрузі на вході, рівному 20 мкВ вихідна напруга НЧ становить 60 мВ, коефіцієнт гармонік при цьому забезпечується менше 4%. Напруга живлення може вибиратися в межах 4,8 ÷ 15 В. Струм споживання m А Вхідний опір підсилювача РЧ по входах 1, 2 становить понад 3 кОм, а вхідний опір УПЧ щодо виведення 12 також складає більше 3 кОм. Вихідний опір підсилювача проміжної частоти з виведення 7 дорівнює 60 кОм.

Структурний склад мікросхеми наведений у додатку 1.Він перебуває 1 - УВЧ; 2 - гетеродин; 3 - змішувач; 4 - УПЧ; 5 - УПТ АРУ УВЧ; 6 - УПТ АРУ УПЧ

Сигнал після проходження вхідного ланцюга та попередньої частотної селекції в ній подається на підсилювач радіочастоти, реалізований у вигляді однокаскадного аперіодичного диференціального підсилювача на транзисторах V Т3 і V Т4. У нашому випадку від підсилювача високої частоти не потрібно великого підсилення. Він повинен мати малий коефіцієнт шуму, тому що стоїть на початку лінійного тракту приймача і від нього в найбільшій мірі залежить коефіцієнт шуму всього тракту. Регулювання посилення здійснюється комбінованим методом, за рахунок керованої зворотного зв'язку через діоди VD 4 і VD 5 в ланцюгах емітерів транзисторів і в колекторних ланцюгах - шляхом керованого шунтування навантаження через діоди VD 1 - VD 3. Струм діодів змінюється підсилювачем постійного струму, зібраного на транзисторах VT 1 - VT 3. Стабілізація вхідного каскаду по постійному струму здійснюється через емітерний повторювач VT 6. Змішувач в даній мікросхемі виконаний за подвійною балансної схемою на транзисторах VT 11 - VT 12 і VT 7 - VT 10. Один з його виходів (15 або 16) може використовуватися для включення контуру детектора АРУ підсилювача радіочастоти, а з іншого - для подачі сигналу ПЧ на фільтр зосередженої селекції. Режим цього каскаду по постійному струму встановлюється за допомогою напруги на діоди VD 6 - VD 8.

Гетеродин в мікросхемі будується на транзисторі VT 13. Контур гетеродина підключається як зовнішній, по відношенню до мікросхеми, елемент. Підсилювач проміжної частоти складається з чотирьох диференціальних каскадів: перший каскад - транзистори VT 18 і V Т19, другий - VT 22 - VT 23, третій - VT 26, VT 27; четвертий - VT 29 і VT 30. Перші три каскаду мають регульоване посилення. Регулювання здійснюється через діоди VD 15 - VD 20. Керуючий посиленням сигнал знімається з транзистора VT 31. Цей транзистор спільно з транзисторами VT 32 - VT 34 утворює підсилювач постійного струму. Така схема дає можливість отримати глибину регулювання посилення УПЧ більше 60 d В.

Скористаємося регулювальної характеристикою підсилювача високої частоти, представленої на рісунке.4. З неї видно, що для забезпечення обраного коефіцієнта посилення підсилювача радіочастоти До _УРЧ = 20 d В, необхідно подати на вивід 3 використовуваної мікросхеми керуюча напруга U ₃ = 0,31 В.

До _вус [dB]

50

40

30

20

10

U _з, В

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Рісуеок.4 Регулювальна характеристика підсилювача радіочастоти.

Вибір фільтру зосередженої селекції

Замість багатоланкових L С-фільтрів у схемах підсилювачів проміжної частоти із зосередженою вибірковістю з успіхом можна застосовувати п'єзоелектричні, електромеханічні і пьезомеханіческіе фільтри. Зазначені фільтри, маючи малі габарити і масу, мають близькою до ідеальної кривої вибірковості.

Наш фільтр, виходячи з вимог ТЗ і розрахунків вхідний ланцюга повинен забезпечити затухання по сусідньому каналу S _СКП = 35 d В і вносити загасання в смузі пропускання не більше 0,25 d В.

Вибираємо за таблицею 6.6 [1] пьезомеханіческій фільтр ПФ1П-4-1, тому що він має мале загасання L ф в смузі пропускання і достатню ослаблення при розладі ± 10 кГц від номінальної проміжної частоти f _п = 465 кГц. Мала критичність пьезомеханіческіх фільтрів до зміни навантажувальних опорів дозволяє підключати їх до наступного каскаду безпосередньо (без узгоджувального трансформатора). Взагалі, номінальні значення характеристичних опорів пьезомеханіческіх фільтрів, як правило, значно відрізняються від вхідних і вихідних опорів транзисторних каскадів. Тому ці фільтри включають в підсилювач через согласующие ланки. Найбільшого поширення отримала схема межкаскадной зв'язку, в якій фільтр підключений до колекторної ланцюга через широкосмуговий контур. Така схема представлена ​​на рис.5.

Розрахунок зводиться до визначення елементів зв'язку.

Параметри фільтра:

• затухання на частоті

• номінальне значення характеристичних опорів: вихідного W _б = 1 кОм

вхідного W _к = 2 кОм.

Визначаємо показник зв'язку фільтра з підсилювачем:

, Де:

d - конструктивне загасання контуру (зазвичай d ≈ 0,01)

Рісунок.5 Спрощена схема узгодження фільтра з колекторної та базової ланцюгами.

Індуктивність контурної котушки:

Коефіцієнт включення:

Індуктивність котушки зв'язку фільтра з контуром:

, Де:

До ₁ - коефіцієнт зв'язку, звичайно дорівнює 0,7 ... 0,9. Виберемо К ₁ = 0,8.

Ємність контуру:

Вибір і розрахунок схеми демодулятора

Можливо застосувати для детектування безперервних амплітудно-модульованих сигналів діодні або транзисторні детектори. Головний недолік транзисторних колекторних детекторів - великий рівень нелінійних спотворень. Правда, для них До _д> 1, але посилення сигналу до потрібного рівня можна зробити потім в УПЧ, при цьому сумарні спотворення сигналу будуть менше.

Діодні детектори можуть бути паралельного і послідовного типу. Переважно послідовні детектори, що мають відносно великий вхідний опір. Паралельні детектори застосовують лише тоді, коли контур останнього каскаду УПЧ знаходиться під напругою живлення і сигнал на детектор подається через розділовий конденсатор.

Отже, вибираємо послідовний діодний детектор, зображений на рис.6. Вхідна напруга на детектор подається з контуру останнього каскаду УПЧ (L _до С _к).

Рісунок.6. Схема послідовного детектора

Конденсатор З ₁ сприяє підвищенню коефіцієнта передачі детектора, ланка З ₂ R ₁ є фільтром проміжної частоти. Взагалі, схема послідовного детектора забезпечує кращу фільтрацію напруги проміжної частоти, ніж паралельна.

Як правило, постійна складова випрямленої напруги детектора в наступних каскадах приймача не використовується і є небажаною. Для її усунення в схему вводиться розділовий конденсатор С _р а опір якого на низькій частоті мало. Введення розділового конденсатора зменшує навантаження детектора на частоті модуляції і може призвести до великих нелінійних спотворень сигналу. Для зменшення нелінійних спотворень в детекторі із зазначеної причини вдаються до поділу навантаження детектора.

Вибираємо діод D 9Б, тому що він володіє малим внутрішнім опором R _i = 10 Ом, великим зворотним опором R _обр = 0,4 · 10 ⁶ Ом і порівняно невеликою ємністю С _D = 1.10 ^-12 Ф. Приймемо коефіцієнт частотних спотворень М _В = М _Н = 1,06.

Необхідну вхідний опір детектора:

, Де:

d _е - згасання останнього контуру УПЧ з урахуванням R _{вх д;}

d - загасання того ж контура без врахування дії детектора:

.

У вузькосмугових УПЧ можна прийняти

.

Опір навантаження послідовного детектора:

,

тому що R _н> 200 кОм, застосовуємо повне підключення діода до контуру.

Розрахуємо еквівалентну ємність навантаження детектора з умов відсутності нелінійних спотворень.

Виходячи зі співвідношення по ріс.9.2 [1] знаходимо, що - Динамічне внутрішній опір детектора.

Розрахуємо еквівалентну ємність навантаження детектора, виходячи з допустимих частотних спотворень М _В.

З значень С _Н, знайдених за формулами (1 ') і (2') вибираємо найменшу, тобто З _Н = 157 пФ.

, Де:

R _{Б max} - максимально допустимий опір в ланцюзі бази наступного транзистора.

Ємності конденсаторів:

, Де:

З _м2 = 15 ... 20 пФ - ємність монтажу вхідного ланцюга УНЧ

Коефіцієнт фільтрації напруги проміжної частоти для послідовного детектора:

При розрахованому К _Ф забезпечиться задане в ТЗ ослаблення на проміжній частоті S _пч = 32 d В.

Зі співвідношення по ріс.9.2 [1] знаходимо До _д = 0,95

U вх = 0,6 В m = 0,3

R 1 = 200 кОм

R 2 = 18 кОм

R н = 218 кОм

Вибір і розрахунок схеми АРУ

АРУ забезпечує необхідний відносне сталість вихідної напруги приймача в умовах зміни потужності сигналів, що приймаються.

Інерційні системи АРУ зі зворотним зв'язком являють собою замкнуту нелінійну систему автоматичного регулювання, що містить підсилювальний тракт приймача з регульованим коефіцієнтом посилення і ланцюг регулювання. Остання складається з детектора АРУ, фільтра і підсилювача. У загальному випадку, може бути ще схема затримки. Функціональна схема системи АРУ, застосованої в даному випадку показана на рис.7.

Характеристики такої системи і її динамічні властивості визначаються видом регулювальної характеристики регульованого підсилювального тракту і властивостями ланцюга регулювання, що забезпечує формування регулюючого напруги U _р. Регулювальна характеристика УПЧ, реалізованого в мікросхемі К174ХА2 наведена на рисунку 8 і взята з [1].

Рісунок.7 Функціональна схема системи АРУ

До _УПЧ / К _{УПЧ макс}

1 К ₀

0,8

0,6

До ₁

0,4

До ₂ u _р1 u _р2 U, мВ

10 100 1000

Рісунок.8 Регулювальна характеристика УПЧ для ІС К174ХА2

Наявна в нашому розпорядженні регулювальна характеристика є нелінійною. Найбільш часто при аналізі та розрахунку систем АРУ користується її кусково-лінійною апроксимацією. У переважній більшості випадків для інженерного розрахунку виявляється цілком допустима апроксимація трьома відрізками прямої (рис.8). Основним параметром регулювальної характеристики є її крутість S _р. Вимоги до ефективності системи АРУ визначаються завданням коефіцієнтів:

; .

У процесі роботи системи АРУ посилення каскадів приймача, охоплених ланцюгом регулювання, змінюється від максимального значення К _о до деякого мінімального значення К _min, що визначається найбільшим рівнем вхідного сигналу. Відносне зміна посилення представляє собою глибину регулювання

Вона визначається тільки регульованими каскадами. Коефіцієнти D і В визначають необхідні вимоги до глибини регулювання, а тим самим і до виду регулювальної характеристики.

У нашому випадку:

, Тому що , То робота системи АРУ буде проходити на «хвості» регулювальної характеристики з меншим значенням її крутизни і великим регулюючим напругою. При такому режимі роботи необхідну ефективність системи АРУ можна реалізувати за допомогою додаткового посилення в ланцюзі регулювання. Вимоги до посилення в ланцюзі регулювання, тобто до твору коефіцієнта передачі детектора АРУ До _д і коефіцієнта посилення підсилювача АРУ К _у можна знайти:

, Де:

В = 1,995 - з ТЗ

U _{m вих min} - напруга на виході останнього каскаду, охопленого ланцюгом регулювання, при вхідному сигналі приймача, відповідному його чутливості. З [5] знаходимо, що U _{m вих min} ≈ 63 мВ.

Таке посилення (К _у) повинен забезпечити підсилювач АРУ, реалізований в мікросхемі К174ХА2. Очевидно, що таке посилення досяжно, тобто забезпечена задана глибина регулювання.

У використовуваної мікросхемі охоплені регулюванням n = 3 каскаду УПЧ.

Динамічні властивості системи АРУ з ОС визначаються, з одного боку, постійними часу фільтрів і інших інерційних елементів ланцюга регулювання, а з іншого деяким узагальненим параметром системи М = К _д К _у S _р u _{m вх.} Швидкодія системи АРУ буде мати місце при найбільшому значенні зазначеного параметра, яке наближено для n ≤ 6 можна вважати рівним:

Оскільки нам не задані вимоги до тривалості перехідного процесу t _АРУ, а є вимоги до рівня нелінійних спотворень у вигляді коефіцієнта гармонік До _г = 0,12, то при виборі постійної часу фільтра АРУ будемо виходити з забезпечення До _р. У приймачах АМ сигналів АРУ є причиною зв'язку (ОС) за обвідної вхідного сигналу, особливо на її НЧ складових та їх гармоніках. Така ОС викликає зміна коефіцієнта модуляції сигналу, вносить додаткові фазові та нелінійні спотворення. Ступінь цих змін залежить від постійної часу фільтра і М _max. Тому для АРУ 1 ^го порядку постійну часу вибирають за формулою:

;

Нехай З _Ф = 5 ∙ 10 ^-6 Ф, тоді .

ВИБІР СХЕМИ УНЧ

Для забезпечення малих масогабаритних показників приймача, підвищення його надійності, забезпечення необхідних в ТЗ параметрів і одержання додаткових можливостей в регулюваннях використовуємо як УНЧ мікросхему К174УН7. Це поширена ІС, її застосування обгрунтовано як технічно, так і економічно.

Даний підсилювач складається з трьох каскадів. Вхідним каскадом підсилювача є складовою емітерний повторювач (VT 1 і VT 2). Вхідний опір цього каскаду більше 50 кОм. У колектор транзистора VT 2 включена динамічне навантаження, побудована на транзисторі VT 3. Цей транзистор є генератором постійного струму. Стабілізація струму забезпечується транзисторами VT4 і VT5. Вхідний каскад дає велике посилення. Сигнал з колектора транзистора VT2 проходить через складовою емітерний повторювач VT 6, VT 7, VT 8, VT 10. Далі сигнал надходить на крайовий двотактний каскад, транзистори VT 14, VT 16 якого утворюють одне плече, а транзистори VT 15 і VT 17 - інше. Цей каскад забезпечує вихідний струм підсилювача. Для стабілізації робочої точки служить складовою каскад на VT 11 і VT 12.

Основні параметри підсилювача: напруга живлення 15В; струм споживання без вхідного сигналу 20 мА; коефіцієнт гармонік для вихідної потужності 4,5 Вт; вихідна потужність 4,5 Вт; смуга частот 40 - 20000 Гц; вхідний опір 50 кОм; коефіцієнт посилення 40 d У .

Практично схема підсилювача приведена на рис.9.

Вихідна потужність підсилювача на навантаженні 8 Ом складає 1,5 Вт; коефіцієнт гармонік не більше 1%; діапазон частот від 50 до 12000 Гц; чутливість підсилювача 20 мВ. Тембр регулюється потенціометром R 4: при зменшенні R 4 знижується рівень високочастотних складових; при збільшенні R 4 знижуються низькочастотні складові.

Рісунок.9. Схема включення мікросхеми К174УН7.

Зарубіжні аналоги A 210 K, TBA -810, TBA -810 S

Підсилювач потужності низької частоти з номінальною вихідною потужністю 4,5 Вт при навантаженні 4 Ом. Мікросхема конструктивно оформлена в корпусі типу 238.12-1. Призначення висновків: / - харчування (+ U І.П); 4 - висновок, 5 - корекція; 6 - зворотній зв'язок; 7 - фільтр, 8 - вхід; 9 - корпус (- U І.П); 10 - емітер вихідного транзистора; 12 - вихід. Мікросхему не можна застосовувати без додаткового тепловідводу при потужності в навантаженні більше 0,27 Вт Теплові опору мікросхеми: R _{пер-окр} = 100 ° С / Вт; R _{пер-окр} = = 20 ° С / Вт. Мікросхема працює стійко від джерела сигналу з внутрішнім опором R 15 кОм. При виникнення нии паразитної генерації рекомендується підбирати ємності С4 і С5 (згідно типовою схемою включення).

При зниженні напруги живлення і використанні навантаження з опором понад 4 Ом вихідна потужність зменшується.

Техніко-економічне обгрунтування ПРОЕКТУ

Ціна готових покупних виробів

Таблиця 1

Відомо, що питома вага покупних виробів для приймальної апаратури становить 25% собівартості. Тоді собівартість виробу становить.

Список використаних джерел

1. Проектування радіоприймальних пристроїв: Навчальний посібник для ВНЗ / За ред. А. П. Сіверса. М: Сов.радіо, 1976. 488 с.: Іл.

2. Лузін В.І., Нікітін М.П. Проектування радіоприймальних пристроїв: Методичні вказівки. Свердловськ: УПІ, 1990. 20 с.

3. Бобров Н.В., Максимов Г.В., Мічурін В.М. Розрахунок радіоприймачів. М: Воениздат, 1971, 180с. : Іл.

4. Горшелев В.Д., Красноцветова З.Г., Федорцев Б.Ф. Основи проектування радіоприймачів. М: Енергія, 1977. 384с. : Іл.

5. Горшков Б.І. Елементи радіоелектронних пристроїв. Довідник. М: "Радіо і зв'язок", 1988 316с.

ВИСНОВОК

У ході даного проектування був зроблений ескізний розрахунок супергетер-один приймач. На основі ескізного розрахунку була складена при-нціпіальная схема приймача, який відповідає вимогам технічного-ського завдання і проведений повний розрахунок підсилювача проміжної частоти. Також були розраховані елементи всіх контурів приймача.

Додаток 1

Технічні дані мікросхеми К174УН7

Рісунок.10. Розташування та призначення висновків ІМС К174УН7

Рісунок.11. Корпус 201.12-1

Рісунок.12. Залежність коефіцієнта нерівномірності Залежність коефіцієнта гармонік

АЧХ від частоти вхідного сигналу для ІМС К174УН7 від вихідної потужності для ІМС К174УН7

Рісунок.13. Залежність коефіцієнта гармонік від частоти вхідного сигналу в типовій схемі включення ІМС К174УН7

Технічні дані мікросхеми К174ХА2

Схема посилення сигналів високої та проміжної часто ти з системою АРУ, перетворення сигналів високої частоти в сигнали проміжної частоти. Призначена для використання в радіомовних супергетеродинних при мачів 1 ... 3 класів з амплітудною модуляцією.

Рісунок.14. Функциональ ва схема

1 - УВЧ; 2 - гетеродин; 3 - змішувач; 4 - УПЧ; 5 - УПТ АРУ УВЧ; 6 - УПТ АРУ УПЧ

Pucунок.15 Габарити мікросхема К174ХА2