РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА. СПбгут) факультет радиотехнологий связи (ртс) Кафедра радиосвязи и вещания (РСиВ) дисциплина Радиоприёмные устройства

• Название: СПбгут) факультет радиотехнологий связи (ртс) Кафедра радиосвязи и вещания (РСиВ) дисциплина Радиоприёмные устройства
• Анкор: РАДИОПРИЁМНЫЕ УСТРОЙСТВА
• Дата: 15.04.2022
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: Yaichnikova_kp.docx
• Тип: Курсовой проект; #477367
• страница: 1 из 7

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ




ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНОЛОГИЙ СВЯЗИ (РТС)

Кафедра радиосвязи и вещания (РСиВ)

ДИСЦИПЛИНА:

«Радиоприёмные устройства»
















Курсовой проект






















Выполнила:

Студентка группы РПБИ-82

Яичникова Е.А.

Приняла:

Павлова Г.Г.









Санкт-Петербург

2022

КАФЕДРА РСиВ

1. Задание на курсовое проектирование по дисциплине

«Радиоприемные устройства»
Вариант 3 АМ

Студентка___Яичникова Евгения Александровна _________ Группа _РПБИ-82_______

Спроектировать радиовещательный приемник сигналов с амплитудной модуляцией.

Приемник стационарный с питанием от сети переменного тока напряжением 220 В.

1. 
   Диапазон частот от f_МИН = 15,0 МГц до f_МАКС = 20,9 МГц.
   
2. 
   Чувствительность при отношении С/Ш на выходе приемника ζ_ВЫХ=20 дБ
   

не хуже U_{A О} = 40 мкВ.

(Чувствительность определяется при нормальной глубине модуляции m_Н=30% и нормальной выходной мощности P_{ВЫХ Н} = 50 мВт).

3. 
   Избирательность:
   

Ослабление помехи по соседнему каналу при расстройке Δf_СК=+9 кГц

не хуже σ_СК = 40дБ.

Ослабление помехи по зеркальному каналу не хуже σ_ЗК = 26дБ.

Ослабление помехи по каналу ПЧ не хуже σ_ПЧ = 30 дБ.

4. 
   Допустимое значение коэфф. интермодуляционных искажений, 1%.
   

Э.д.с. мешающего сигнала на входе приемника U_{АП 1} = 100 мВ, U_{АП 2} = 300 мВ. Расстройка сигнала помехи : = 800 кГц, = 1000кГц.

5. 
   Приемник должен иметь систему АРУ.
   
6. 
   Полоса воспроизводимых частот: от F_Н = 220 Гц до F_В = 4200 Гц.
   
7. 
   Номинальная выходная мощность: P_ВЫХ = 0,5 Вт.
   
8. 
   Антенна емкостная (короткая). R_A= 60 Ом, C_A = 20 пФ, ΔC_A = ±10 пФ.
   
9. 
   Перестройка варикапом.
   

Руководитель проекта Г.Г.Павлова

2. ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРИЕМНИКА

2.1. Задачи расчета

Типовая структурная схема современного приемника содержит основные узлы, изображенные на рис. 2.1. Там же обозначены коэффициенты передачи отдельных узлов и уровни напряжений на входе каждого из них при задающем напряжении или напряженности поля, равными чувствительности приемника. В результате эскизного расчета все эти величины должны быть заменены численными значениями.



Рис.2.1. Структурная схема приемника

Работу следует начать с выбора приемника-прототипа из приемников, выпускаемых промышленностью [1]. Очевидно, что его основные узлы сохранятся и в проектируемом приемнике. В дальнейшей работе следует опираться на результаты этого изучения, что позволит уменьшить вероятность ошибок при проектировании и, при необходимости, получить дополнительный справочный материал.

Обоснование структурной схемы включает в себя:

- выбор значения промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;

- выбор элемента настройки и обоснование способа настройки;

- выбор детектора приемника;

- выбор активных приборов (АП) ВЧ тракта и проверку возможности удовлетворения требований ТЗ при выбранной элементной базе;

- выбор ИМС УЗЧ и типа динамической головки;

- выбор узлов схемы питания приемника.

2.2. Выбор значения промежуточной частоты

Число преобразований частоты в приемнике и значение промежуточной частоты f_ПЧ выбирается, в первую очередь, из условий обеспечения требований по ослаблению зеркального (σ_ЗК) и соседнего (σ_СК) каналов, а также с учетом других факторов. В проектируемых приемниках эти требования обычно могут быть обеспечены при использовании одного преобразования частоты и стандартного значения f_ПЧ [5]. В бытовой аппаратуре приняты следующие значения f_ПЧ:

- 465 кГц в радиовещательных приемниках АМ сигналов (диапазоны ДВ, СВ, КВ);

2.3. Выбор избирательной системы тракта ПЧ

Основную роль в формировании резонансной характеристики приемника и обеспечении требований ТЗ по ослаблению соседнего канала играет тракт промежуточной частоты. Полоса пропускания приемника (ΔF_ПР) приблизительно равна полосе пропускания тракта ПЧ. Исключение составляют приемники ДВ и СВ диапазонов, где полоса пропускания приемника оказывается более узкой, чем полоса пропускания тракта ПЧ.

Значение ΔF_ПР определяют следующим образом:

ΔF_ПР = ΔF_С + 2 ( Δf_ПЕР + Δf_ПР )=8.4*10³+2*(10+20.9*10³)=50.22 кГц,

где ΔF_С - полоса частот принимаемого сигнала; Δf_ПЕР и Δf_ПР - нестабильности частот передатчика и приемника.

Для АМ сигнала:

ΔF_С = 2 F_В=2*4.2*10³=8.4 кГц;

F_В и F_Н - соответственно верхняя и нижняя частоты полосы воспроизводимых звуковых частот.

Нестабильность частоты вещательных передатчиков (Δf_ПЕР) не превышает 10 Гц в диапазонах ДВ, СВ и КВ и 2000 Гц в диапазоне УКВ. Нестабильность частоты настройки приемника (Δf_ПР) составляет приблизительно 10^-3 _* f₀=20.9 кГц при отсутствии элементов температурной стабилизации контура гетеродина.

Если из-за высокой нестабильности частоты настройки приемника рассчитанное значение ΔF_ПР превышает 1.1ΔF_С=9.24 кГц, то принимают ΔF_ПР = 1.1ΔF_С . В этом случае следует либо применить в приемнике систему АПЧ с коэффициентом автоподстройки



В современных приемниках избирательность тракта ПЧ обеспечивается ФСИ. Выбор ФСИ производят исходя из требований ТЗ по ослаблению соседнего канала (σ_СК) и выбранного значения полосы пропускания приемника. Выбираем ФП1П-61.08: коэффициент передачи на центральных частотах дБ

,

входное сопротивление Ом, выходное сопротивление , относительное затухание равно 40 дБ. Для выбранного ФСИ по указанному затуханию определяют его коэффициент передачи напряжения на центральной частоте K_0Ф:

2.4. Определение числа и типа избирательных систем преселектора

Число избирательных систем преселектора в каждом диапазоне определяют исходя из заданного ослабления зеркального канала (σ_ЗК), которое должно обеспечиваться на максимальной частоте диапазона (f₀ = f_МАКС), т.е. в “худшей точке”.

Задаемся значением конструктивной (максимальной реализуемой на данной частоте) добротности контура преселектора Q_К=180.

Оцениваем значения добротности эквивалентного контура



и его полосы пропускания



Рассчитываем крутизну характеристики избирательности преселектора (в децибелах на декаду), при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаблению зеркального канала:



где 3 дБ - ослабление на границах полосы пропускания.

Рассчитываем число колебательных контуров преселектора

m_ПРЕС = round ( γ_ПРЕС / 20)= round ( / 20)=1

m_ПРЕС = 1 преселектор содержит одноконтурное входное устройство, а УРЧ может отсутствовать. При отсутствии УРЧ, однако могут быть не выполнены требования ТЗ по чувствительности.

Приняв решение о числе колебательных контуров преселектора и значении их добротности, проверяем выполнение требования ТЗ по ослаблению помехи с частотой, равной промежуточной (σ_ПЧ), на частоте диапазона (f₀), ближайшей к f_ПЧ :

дБ,

где

Требования по чуствительности на ПЧ выполняются по техническому заданию.

2.5. Выбор способа и элемента настройки

Проектируемый приемник содержит, как правило, несколько поддиапазонов с различными коэффициентами перекрытия по

частоте

,

где f_МАКС и f_МИН , соответственно, максимальная и минимальная расчетные частоты. В реальном контуре параллельно конденсатору настройки всегда есть некая суммарная емкость C₀, состоящая из паразитных емкостей схемы и, возможно, емкости подстроечного конденсатора. Выбирая элемент настройки общий для всех поддиапазонов, условие выполняется



где K_{Д МАКС} - наибольший коэффициент перекрытия из числа поддиапазонов проектируемого приемника; наименьшее значение C₀ = 20 пФ. Было принято решение использовать варикапную матрицу КВС120 _и

2.6. Выбор детектора сигнала

В качестве детектора АМ сигнала предпочтительно использовать последовательную схему диодного детектора. В этом случае детектор подключают к колебательному контуру последнего каскада УПЧ непосредственно или с помощью трансформаторной связи. Детектор должен работать в режиме сильных сигналов, что обеспечивается при напряжении на входе детектора U_{ВХ Д} = 0.4 В при использовании германиевого.

2.7. Выбор активных приборов ВЧ тракта и распределение усиления по каскадам

2.7.1. Определение требуемого усиления ВЧ тракта

Исходными величинами для расчета требуемого коэффициента усиления ВЧ тракта являются заданное в ТЗ значение чувствительности по напряжению U_А0=40 [мкВ] или полю E_А0 [мкВ/м] и выбранное напряжение на входе детектора U_{ВХ Д}. С учетом производственного разброса параметров и старения элементов необходимо обеспечить



Каскады ВЧ тракта (ВхУ, УРЧ, ПрЧ, ФСИ, УПЧ) должны в совокупности обеспечить усиление не менее K_{0 ТРЕБ}, то есть необходимо иметь:

K_{0 ВХ *} K_{0 УРЧ *} K_{0 ПР *} K_{0 Ф *} K_{0 УПЧ} > K_{0 ТРЕБ} .

2.7.2. Оценка коэффициента передачи входного устройства

Значение K_{0 ВХ} существенно зависит от типа первого активного прибора (АП1). При использовании биполярного транзистора колебательный контур входного устройства подключается ко входу транзистора частично с коэффициентом включения приблизительно 0.1...0.3. Ориентировочные значения K_{0 ВХ}=0.6 при использовании в качестве АП1 биполярного транзистора.

2.7.3. Выбор активного прибора УРЧ и оценка коэффициента передачи УРЧ

Выбираем биполярный транзистор КТ315 с параметрами:

Параметры		КТ315
Режим измерений	IК, мА UКЭ, В	1.0 5.0
C12, пФ		5
C11, пФ		40
C22, пФ		10
r/Б, Ом		75
KШ , дБ		4
gГ ОПТ , мСм		2.5
g11, мСм		3
g22, мкСм		27

Примечание: у биполярных транзисторов при Iк = 1мА y₂₁ = 30 мСм.
,



Во избежание перегрузки преобразователя частоты полагаем

K_{0 УРЧ} = 5.

2.7.4. Выбор активного прибора и оценка коэффициента передачи преобразователя частоты

Преобразователь частоты может быть выполнен как на дискретных транзисторах, так и на ИМС. В последнем случае открывается возможность реализации преимуществ компенсационных схем преобразователей частоты.

Параметры ИМС в режиме преобразования частоты приведены в прил.5. При построении преобразователя частоты на ИМС К174ПС1 обычно не возникает проблем с получением нужного коэффициента усиления. На этапе эскизного расчета рекомендуется принять коэффициент передачи преобразователя частоты K_{0 ПР} = 20 при работе в диапазонах ДВ, СВ и КВ.

2.7.5. Определение структуры тракта УПЧ

Оцениваем требуемое усиление тракта УПЧ:



В приемниках АМ и ОМ сигналов последний каскад УПЧ желательно выполнять по схеме с резонансной нагрузкой. Это позволит ослабить влияние высших гармоник промежуточной частоты на работу детектора. Усиление такого каскада ориентировочно можно принять равным K_{0 УПЧ i} = 80...100. Предварительные каскады УПЧ, с учетом сказанного выше, следует выполнить по схеме с резистивной нагрузкой. Их усиление будет меньшим (K_{0 УПЧ i} = 10...12).



будет не меньше, чем K_{0 УПЧ ТРЕБ}= .

Выбрав структуру тракта УПЧ и определив его усиление, уточняем реализуемый коэффициент усиления высокочастотного тракта в целом:



убеждаемся, что значение K_{0 Р} превышает K_{0 ТРЕБ}=2*10⁴.

2.8. Проверка реализации требуемого отношения сигнал / шум на выходе приемника

Предполагаем, что усиление УРЧ достаточно (K_{0 УРЧ} > 3) и в силу этого можно пренебречь вкладом шумов последующих каскадов в общий уровень шума приемника.

Определяем коэффициент шума первого активного прибора (АП1)



где K_{Ш МИН} и g_{Г ОПТ} (значения минимального коэффициента шума активного прибора и проводимости генератора, при которой он обеспечивается) берутся из справочных данных на АП1; g_Г - проводимость генератора, которую “видит” АП1 в реальной схеме, - принимается равной 3 _* g₁₁. Значение K_{Ш МИН} в формулу должно быть подставлено в разах.

Рассчитываем напряжение шума приемника, приведенное ко входу АП1. Все физические величины здесь и далее имеют размерность основных единиц системы СИ.



Определяем отношение сигнал/шум на входе и выходе приемника при уровне сигнала равном чувствительности:



Вычисляем отношение сигнал / шум на выходе приемника:

- при приеме АМ сигналов ζ_ВЫХ = ζ_{ВХ *} m_Н =184.512*0.3=55.353 , где m_Н - нормальный коэффициент модуляции АМ сигнала (m_Н = 0.3);



Требования выполняются.

Определяем Uш пр. доп, которое понадобится при детальных расчетах:

2.9. Выбор ИМС УЗЧ, динамической головки и узлов блока питания

В качестве УЗЧ выберем ИМС отечественного производства К174УН7. Она имеет следующие параметры: