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: 1 из 3

Пояснительная записка к курсовому проекту

Приемник радиовещательный
Введение
Целью проекта является разработка радиовещательного приемника, принимающего передачи в диапазоне УКВ с характеристиками согласно техническому заданию.

Радиоприемное устройство является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. В настоящее время для радиоприемных устройств является характерным их большое разнообразие, определяемое различием систем, в состав которых они входят. Несмотря на разнообразие, все радиоприемные устройства связывает общность построения структурной схемы. Это позволяет в основу расчета положить раздельное рассмотрение блоков, входящих в состав любого приемника независимо от его назначения.

Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения сигналов.

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются: 1) тип схемы; 2) вид принимаемых сигналов; 3) назначение приемника; 4) диапазон частот; 5) вид активных элементов, используемых в приемнике; 6) тип конструкции приемника.

Применение радиосигнала с ЧМ-модуляцией позволяет достичь на порядок большей помехозащищенности по сравнению со случаем использования АМ-радиосигнала. Это возможно за счет использования более широкой полосы радиосигнала (до 150 кГц), и за счет того, что уровень ЧМ-сигнала относительно постоянен во времени. Однако с расширением полосы соответственно увеличивается и уровень внешних шумов.

1. Расчет структурной схемы радиоприемника

частота приемник колебательный

Курсовое проектирование состоит из двух этапов: эскизного расчета и электрического расчета.

Целью эскизного расчета является составление полной структурной схемы приемника и определение требований к каждому его функциональному узлу в соответствии с заданием на курсовой проект. К расчету структурной схемы приемника приступают после анализа задания и определения недостающих для проектирования данных. Тип структурной схемы, число и тип избирательных систем, число каскадов в приемнике определяются тремя важнейшими показателями: полосой пропускания, избирательностью и чувствительностью.
1.1 Предварительный расчет полосы пропускания приемника
1. Полоса пропускания радиоприемного устройства определяется выражением [1, стр. 22]: Пушкарев В.П. УП и ОС. Учебное методическое пособие. - Томск, 2007. - 174 с.
, (1.1)
где - эффективная ширина спектра;

- доплеровское смещение частоты сигнала;

- запас полосы пропускания, обусловленной нестабильностью технических характеристик и неточностью настройки радиоприемного устройства.

Эффективная ширина спектра принимаемого сигнала определяется видом модуляции.

Для приема и обработки сигналов УКВ ЧМ монофонического звукового вещания с угловой модуляцией эффективная ширина спектра определяется выражением: стр. 23 Пушкарев В.П. УП и ОС. Учебное методическое пособие. - Томск, 2007. - 174 с.
, (1.2)
- девиация частоты (наибольшее отклонение частоты от среднего значения, при частотной модуляции) или фазы (приемник звукового УКВ-ЧМ моновещания, кГц), стр. 23

кГц - верхняя граничная частота спектра модулирующего сигнала (согласно ТЗ).

Доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью, определяется выражением: стр. 24 Пушкарев В.П. УП и ОС. Учебное методическое пособие. - Томск, 2007. - 174 с.
, (1.3)
где - радиальная скорость перемещения источника радиосигналов;

м/сек - скорость распространения радиоволн;

- частота принимаемого радиосигнала.

Примем скорость перемещения источника радиосигналов равной нулю, т.е. .

Запас полосы пропускания радиоприемного устройства, обусловленной нестабильностью и неточностью настройки радиоприемного устройства, на этапе проектировании принимается не более . Стр. 24

Произведём расчёт полосы пропускания: стр. 23
кГц.
Введём К_АПЧ с коэффициентом автоматической подстройки частоты равным 15. Стр. 24Пушкарев В.П. УП и ОС. Учебное методическое пособие. - Томск, 2007. - 174 с.

Автоматическая подстройка частоты используется для уменьшения ошибки настройки, повышения качества приема сигнала. Стр. 24 Пушкарев В.П. УП и ОС. Учебное методическое пособие. - Томск, 2007. - 174 с.
кГц;

кГц.
1.2 Выбор и обоснование колебательной системы по критерию избирательности по соседнему каналу
Коэффициент прямоугольности избирательной системы радиоприемного устройства, определяющий избирательность по соседнему каналу: стр. 44
.
где ∆fсос - Величина отстройки по частоте принимаемого канала относительно несущей полезного принимаемого сигнала. (согласно ТЗ)

П-Полоса пропускания радиоприёмного устройства.

Из [1] (табл. 2.4) могут быть выбраны следующие избирательные системы, обеспечивающие избирательность по соседнему каналу (согласно ТЗ дБ):

два каскада с двумя связанными контурами, настроенных на одну частоту при предельной связи;

один каскад с четырехконтурными ФСС;

один пятиконтурный каскад ФСС.

По совокупности требований и по сложности реализации выбираем второй вариант, имеющий следующие параметры:

§ количество избирательных систем - 1;

§ число колебательных контуров избирательной системы - 4;

§ функция расширения y(1), связывающая полосу пропускания одного контура и полосу пропускания всей системы, равна - 0.38.

Полоса пропускания одного контура избирательной системы:
кГц.
Эквивалентная добротность одного контура системы на максимальной частоте рабочего диапазона частот: стр. 44
.
Анализ физической реализуемости избирательной системы с расчетной добротностью, обеспечивающей избирательность по соседнему каналу с перестройкой в диапазоне 80…88 МГц, показывает невозможность построения приемника прямого усиления. Для обеспечения избирательности по соседнему каналу необходимо произвести расчет структурной схемы супергетеродинного радиоприемного устройства.

2.3 Расчет максимального и минимального значений промежуточной частоты
При реализации избирательной системы в тракте промежуточной частоты на сосредоточенных элементах (при единичной добротности при физической реализации эквивалентной добротности единичного контура в пределах 60…80) максимальное значение промежуточной частоты будет: стр. 44
МГц.
При реализации избирательной системы на основе ультразвуковых фильтров, добротность контура которых составляет 300…400, максимальное значение промежуточной частоты будет: стр. 45
МГц.
Используем последний вариант, так как промышленностью выпускаются пьезокерамические фильтры, удовлетворяющие данным требованиям.

Для радиоприемников диапазонного типа используют для обеспечения избирательных свойств и заданного диапазона перестройки только одиночные колебательные контуры. Величина полосы пропускания преселектора не должна влиять на АЧХ радиоприемного устройства. На этапе расчета структурной схемы преселектора по критерию избирательности по дополнительным каналам приема (зеркальном, прямом) необходимо обеспечение следующих условий. стр. 40

.
где - полоса пропускания преселектора на минимальной частоте диапазона принимаемых частот;

- минимальная частота диапазона принимаемых частот;

- полоса пропускания одного колебательного контура на минимальной частоте диапазона принимаемых частот.

Рассчитаем полосу преселектора:
кГц.
Полоса преселектора более чем в три раза превышает полосу приёмника, следовательно не влияет на . Избирательные свойства радиоприемного устройства по дополнительным каналам приема определяются избирательными цепями преселектора, свойства которых определяются минимальным значением промежуточной частоты. Минимальное значение промежуточной частоты определяется физической реализацией избирательных цепей преселектора. Для диапазонных приемников целесообразно использовать одиночные колебательные контуры.

Минимальное значение промежуточной частоты для преселектора с одиночными колебательными контурами определяется выражением (для случая использования и во входной цепи и в УРЧ):стр. 45
МГц,

f_0max-максимальная частота настройки радиоприёмного устройства. σ_зерк-заданная избирательность по зеркальному каналу.

где

эквивалентная добротность контура входной цепи при использовании полевого транзистора в УРЧ или преобразователе. Значения и - коэффициент шунтирования определили по таблицам 2.5 и 2.6 из [1];

- число контуров в преселекторе, включая контур входной цепи;

- параметр рассогласования контура входной цепи при работе с настроенной антенной.

Данный вариант реализации преселектора удовлетворяет условию представленному на рисунке 2.3, а из [1], поэтому в состав преселектора включаем два одиночных колебательных контура (ВЦ и УРЧ). Таким образом, производим выбор промежуточной частоты в диапазоне 4.76…15 МГц. Остановим свой выбор на значении промежуточной частоты равной стандартному значению МГц. Остановим свой выбор на пьезокерамическом фильтре, выпускаемом промышленностью ФСС ПФ1П-049а.

Структурная схема радиоприемного устройства супергетеродинного типа, полученная на основе расчета и выбора промежуточной частоты, представлена на рисунке 2.2. Для обеспечения заданной избирательности по соседнему каналу выбран УПЧ с сосредоточенной избирательностью, т.е. избирательностью, обеспечиваемой одним узлом - фильтром сосредоточенной селекции (ФСС). Фильтр сосредоточенной селекции представляет собой четырёхконтурную колебательную систему, выполненную на основе пьезокерамического фильтра ПФ1П-049а.


Рисунок 1.2 - Структурная схема супергетеродинного радиоприемного устройства
1.4 Расчет допустимого коэффициента шума для обеспечения заданной чувствительности
В задании указано, что реальная чувствительность выбирается согласно ГОСТ 5651-82 в соответствии с группой сложности. Для разрабатываемого приёмника выберем вторую группу сложности, для которой сказано, что чувствительность стационарных устройств, ограниченная шумами, не хуже 5 мкВ.

Перейдем к выбору первых каскадов приемника, обеспечивающих требуемую чувствительность. Так как по заданию реальная чувствительность определена в виде величины э.д.с. сигнала в антенне, то вычислим допустимый коэффициент шума из условия:
(1.4)
где - шумовая полоса линейного тракта;

Дж/град - постоянная Больцмана;

К - стандартная температура приемника;

- активная составляющая комплексного сопротивления антенны;

- коэффициент различимости приёмника ЧМ - сигналов;

- относительная шумовая температура антенны.

Коэффициент различимости для радиоприемных устройств ЧМ - сигналов из [1] выражение (2.14):
, (1.5)
где - отношение сигнал/шум на выходе детектора ([1] таблица 2.1);

- отношение максимального напряжения управляющего сигнала к действующему;
кГц - полоса пропускания УНЧ;
- максимальный коэффициент модуляции сигнала ([2] таблица 3.4);

кГц - шумовая полоса линейного тракта.

Расчётное отношение сигнал/шум на входе получилось меньше единицы, для дальнейших расчётов примем его равным 5.

Согласно ТЗ в качестве антенно-фидерной системы задан полуволновой вибратор. Сопротивление излучения симметричного полуволнового вибратора 73.2 Ом, тогда Ом.

Будем полагать, что антенна воспринимает внешние шумовые помехи, и её относительная шумовая температура . Подставляя принятые исходные данные в (2.4), получаем:

.

На основе расчета допустимого коэффициента шума производится выбор усилительного элемента и схемы усилительных каскадов по шумовым характеристикам. При величине допустимого коэффициента шума в 2…5 раз следует учитывать шумовые характеристики входной цепи, усилительного элемента первых каскадов радиоприемного устройства, его схемы включения и способа формирования амплитудно-частотной характеристики.

Чувствительность приемного устройства в диапазоне метровых и менее длин волн в режиме согласования при заданном отношении сигнал/шум на выходе линейного тракта определяется выражением:


мкВ.
Требование ТЗ выполнено, так как чувствительность радиоприемного устройства не превышает заданного значения 5 мкВ.