Приемник радиовещательный КП (2). Пояснительная записка к курсовому проекту

• Название: Пояснительная записка к курсовому проекту
• Дата: 26.04.2022
• Размер: 483.4 Kb.
• Имя файла: Приемник радиовещательный КП (2).docx
• Тип: Пояснительная записка; #497414
• страница: 2 из 3

1.5 Расчет коэффициента усиления линейного тракта
Расчет общего коэффициента передачи радиоприемного устройства, а также его элементов и узлов производится после сравнительного анализа расчета структурной схемы по критерию избирательности, технического задания на проект и расчета допустимого коэффициента шума для данного диапазона частот.

Под линейной (высокочастотной) частью приемника понимается часть структурной схемы, которая находится до детектора или до ограничителя амплитуды, или до входа микросхемы на которой собран УПЧ и детектор.

Коэффициент усиления высокочастотного тракта приемника
, или дБ, (1.6)
где мВ - амплитуда сигнала на входе микросхемы;

мкВ - э.д.с. в антенне, равная реальной чувствительности радиоприемника (при заданном отношении сигнал/шум на входе);

- коэффициент запаса усиления, необходимый на случай разброса параметров базовых усилительных элементов (принимается равным 2…5).

Общий коэффициент усиления высокочастотного тракта приемника состоит из произведения коэффициентов усиления: входной цепи, усилителя частоты сигнала, преобразователя частоты, коэффициента усиления ФСС и вычисляется по формуле:
. (1.7)
При этом коэффициент передачи входной цепи в первом приближении (согласно [8] стр. 51):
. (1.8)
где В-коэффициент (для одноконтурной цепи с транзистором );

- эквивалентное затухание контуров преселектора.

В преселекторе имеет смысл построить каскад УРЧ на полевом транзисторе, так как, не смотря на то, что полевые транзисторы имеют малую крутизну характеристик, они обладают меньшими по сравнению с биполярными транзисторами значениями межэлектродных проводимостей и меньшим коэффициентом шума. При этом контура преселектора меньше шунтируются усилительным прибором и полоса пропускания преселектора может быть получена уже при больших коэффициентах включения.

Подходящим вариантом является транзистор КП341Б, который имеет следующие параметры: S=24 мА/В, пФ, пФ, пФ, дБ на частоте 200 МГц.

Коэффициент усиления каскада усилителя радио частоты не может быть больше коэффициента устойчивого усиления . Коэффициент устойчивого усиления каскада усилителя на полевом транзисторе в схеме с общим истоком определяется выражением (согласно [8] стр. 52):
. (1.9)
Коэффициент усиления преселектора (ВЦ и УРЧ):
.
Коэффициент усиления ФСС = 0.5 раз или -6 дБ.

Таким образом, исходя из требуемого , усиление остальных каскадов приемника должно составлять:
раз.

Согласно справочным данным, при напряжении входного сигнала 10 мкВ, амплитуда выходного сигнала составляет 60 мВ, что соответствует коэффициенту усиления в 6000 раз. Проверим будет ли перегрузка преобразователя частоты:
мкВ > мкВ.
Таким образом, рассчитываемый приемник обладает запасом по усилению и перегрузки преобразователя частоты не произойдёт.
1.6 Обоснование электрической принципиальной схемы
В качестве смесителя, гетеродина, УПЧ и детектора в данной курсовой работе предлагается использовать специализированную микросхему фирмы Philips TDA7088 (SC1088). Необходимая селективность достигается с помощью активных RC-фильтров. Сигнал, принимаемый по зеркальному каналу, а также слабые сигналы подавляются схемой бесшумной настройки, которая может быть выключена. В этом случае чувствительность приемника несколько улучшается.

Микросхема сохраняет работоспособность в диапазоне питающих напряжений 1.8 В…5 В. Типовое значение напряжения питания равно 3 В. Диапазон рабочих частот - 0.5…110 МГц. Реально же микросхема может работать и на частотах до 130 МГц с незначительной потерей чувствительности. В приемниках с TDA7088 предусмотрены два режима настройки электронная - сканирование, посредством изменения управляющего напряжения на варикапе и механическая - конденсатором переменной емкости с возможностью использования АПЧ (автоподстройки частоты). Сканирование в типовом включении микросхемы может быть только однонаправленным - с меньших частот к большим, при достижении верхней границы настройки необходимо произвести сброс, т.е. нажать кнопку «Reset». Типовая схема включения микросхемы представлена на рисунке 1.3.


Рисунок 1.3 - Типовая схема включения TDA7088Т
Сигнал с антенны (входа приемника) поступает на входную цепь, далее на вход УРЧ.

Входная цепь и УРЧ осуществляют селекцию принимаемых частот и подавляют паразитные каналы: промежуточный канал и зеркальный канал .

Сигнал из входной цепи поступает на вход смесителя, куда также поступает сигнал с гетеродина. Частота гетеродина определяется резонансной частотой колебательного контура, образованного индуктивностью и емкостями варикапа и включенного последовательно с ним конденсатора С5.

Сигнал ПЧ проходит через активный полосовой фильтр, образованный усилителем с коэффициентом усиления 1 дБ и конденсаторами С7 и С8. С вывода 8 микросхемы сигнал ПЧ поступает на усилитель-ограничитель, с которого напряжение ПЧ подается на частотный детектор. С частотного детектора сигнал звуковой частоты поступает на ключевое устройство устройства бесшумной настройки (БШН) и далее на повторитель напряжения и с него на вывод 2. Микросхемы. Как видно из рисунка 2.3 с усилителя-ограничителя сигнал подается и на амплитудный детектор, с которого напряжение пропорциональное уровню принимаемого сигнала ВЧ поступает на сумматор. На него также поступает постоянное напряжение пропорциональное уровню напряжения ЗЧ. Напряжение, получаемое на выходе сумматора управляет устройствами БШН и захвата частоты.

Блок поиска частоты условно можно разбить на две части - устройства захвата частоты и устройства автоподстройки частоты. Стоит отметить, что автоподстройка частоты работает также и при использовании механической настройки, т.е. отключенном выводе 16 микросхемы. Для этого, как видно из блок-схемы, предусмотрено управление частотой гетеродина в зависимости от постоянной составляющей на выходе ЧМ детектора, т.е. реализована петля АПЧ. В этом случае блок поиска частоты не используется вообще.

Устройство захвата частоты представляет собой генератор линейно нарастающего напряжения, скорость нарастания которого определяется емкостью конденсатора С13. Эта скорость может находиться в пределах 95 до 420 мВ/с, что соответствует скорости сканирования 1.25 и 5.6 МГц/с соответственно. При емкости конденсатора 0.1 мкФ скорость сканирования составляет порядка 2.83 МГц/с.

При нажатии кнопки «Reset» напряжение на конденсаторе С13 близко к нулю. При отпускании ее - напряжение на конденсаторе начинает возрастать до момента захвата частоты какой-либо радиостанции. При захвате частоты радиостанции прекращается уменьшение напряжения настройки на аноде варикапа путем сброса триггера блока поиска частоты. Сигнал логической единицы пройдя через устройство логического «И» поступает на устройство удержания частоты. Устройства захвата и удержания частоты построены таким образом, что теперь даже при изменении несущей частоты радиостанции она не будет потеряна. Это реализовано путем подачи постоянного напряжения с ЧМ детектора на аналоговый перемножитель одновременно с сигналом высокого уровня. Напряжение с выхода перемножителя управляет генератором тока, который в свою очередь формирует напряжение настройки. При этом нижний по схеме генератор тока находится в выключенном состоянии.

Далее, если нажать кнопку «Run», триггер перейдет в состояние логической единицы. На вход аналогового перемножителя с инверсного выхода триггера поступит напряжение низкого уровня и в результате верхний по схеме генератор тока окажется отключенным. Теперь включенным окажется нижний по схеме генератор тока и будет продолжаться зарядка конденсатора, до тех пор, пока не произойдет захват несущей следующей по диапазону радиостанции. И так далее вплоть до напряжения на конденсаторе С13 равного напряжению питания.

Сигнал с выхода микросхемы TDA7088T подадим на УНЧ TDA7050T. УНЧ нагружен на головные телефоны.
2. Расчет принципиальной схемы
2.1 Расчет входной цепи
Расчет входной цепи будем вести по методике, предложенной в [3 стр. 173]. Коэффициент перекрытия диапазона . При малых коэффициентах перекрытия можно считать, что параметры контура не изменяются при перестройке, поэтому можно ограничится расчетом ВЦ только на средней частоте диапазона.


Рис. 2.1 - Схема входной цепи с индуктивной связью с настроенной антенной
Коэффициент включения фидера:
, (2.1)
где .

МГц - середина диапазона частот,

пФ - для нашего диапазона частот [1] таблица 3.11,

Ом - волновое сопротивление фидера.

Коэффициент включения входа УРЧ:

, (2.2)

где кОм;
- собственное затухание контура и варикапа.

Рассчитаем ёмкость контура:
. (2.3)
Емкость монтажа берем примерно равной пФ, паразитную емкость катушки контура пФ, входную емкость каскада
пФ, тогда емкость контура:
пФ.

Далее найдем индуктивность контура и катушки связи [3, стр. 173]:
мкГн. (2.4)

мкГн. (2.5)
Найдём коэффициент связи катушек и L:


. (2.6)

Коэффициент передачи входной цепи в режиме согласования:
. (2.7)
Для подстройки начальных емкостей контуров радиотракта применим подстроечный конденсатор FТ7 с емкостью, изменяемой в пределах пФ.

Определим резонансную проводимость контура
мкСм. (2.8)
Диапазон изменения емкости контура для обеспечения требуемого коэффициента перекрытия:
пФ. (2.9)

пФ. (2.10)

где пФ.
В цепи перестройки будем использовать варикапную матрицу КВС 111А, которая имеет следующие параметры: емкость пФ, добротность на частоте 50 МГц, мкА.


Рисунок 2.2 - Нормализованная зависимость емкости варикапа от напряжения смещения


Рисунок 2.3 - Схема включения варикапа в контур
Как следует из расчета контуров преселектора и гетеродина при перестройке приемника емкость варикапа должна изменяться в пределах 11.8..14.6 пФ. Чтобы обеспечить диапазон изменения контурной емкости варикапной матрицей КВС 111А, включим дополнительную емкость пФ. Сопротивление резистора должно быть больше контура, при этом шунтирование контура по цепи управления варикапом практически не сказывается. Чтобы во входной цепи было меньше шумов, рассчитаем шунтирующие сопротивление и поставим его параллельно , его номинал должен быть больше контура.

Из вольтфарадной характеристики варикапа находим пределы изменения напряжения настройки: U_max = 10 В; U_min = 7 В. Это напряжение будем подавать через резистивный делитель. Питание для делителя будет отлично от питания всей схемы приемника.


Рисунок 2.4 - Схема резистивного делителя для подачи напряжения смещения на варикап
Сопротивление резистора положим R1=300 кОм, при этом шунтирование контура по цепи управления варикапом практически не сказывается. Положим сопротивление резистора R2=10 кОм, тогда:
кОм,
где - необходимый минимальный коэффициент передачи делителя.

Полоса пропускания ВЦ определится выражением:
МГц. (2.11)
Таким образом, был проведён расчёт входной цепи. Полоса пропускания ВЦ намного превышает полосу пропускания приёмника, т.е. не оказывает на неё влияния.