Определение необходимой полосы пропускания линейного тракта приёмника.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Устройства приема и обработки сигналов»

Руководитель Студент

____

(ф.и.о.) (ф.и.о.)

______________________ _______________________ (подпись) (дата) (подпись) (дата)

 

________ гр.12-р _______

(группа или шифр)

 

Работа защищена (дата)

 

с оценкой

 

 

Н.Новгород 2016

СОДЕРЖАНИЕ

1.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.................................................................... 3

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ................................................................... 4

3.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ПРИЁМНИКА................................. 5

4.РАСЧЁТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ................................................................... 10

5.РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТЫ........................................ 18

6.РАСЧЁТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ....................................... 23

7.РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ.............. 27

8.РАСЧЁТ ДЕТЕКТОРА............................................................................ 31

9.РАСЧЁТ АРУ............................................................................................ 33

10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................... 35

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Произвести расчёт приёмника АМ сигналов со следующими техническими характеристиками:

1. Диапазон частот 7,1....7,3 МГц

2. Диапазон звуковых частот 0,06....5,5 кГц

3. Чувствительность 25 мкВ

4. Избирательность по соседнему каналу 40 дБ

5. Избирательность по зеркальному каналу 24 дБ

6. Избирательность по промежуточной частоте 38 дБ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

2.1. Назначение: связной приёмник с амплитудной модуляцией.

2.2. Диапазон частот: f_min=7,1 МГц, f_max=7,3 МГц, f_пр=465±2 кГц.

2.3. Количество поддиапазонов и коэффициент перекрытия по частоте: , т.е. данный диапазон не разбивается на поддиапазоны.

2.4. Чувствительность приёмника Е_а=25 мкВ, минимальное значение ЭДС сигнала, создающееся в приёмной антенне, при которой обеспечивается нормальный приём сигналов.

2.5. Избирательность по соседнему каналу, задаётся величиной ослабления сигнала соседней станции Se_ск=40 дБ при расстройке 25 кГц, обеспечивается контурами промежуточной частоты. Избирательность по зеркальному каналу Se_зк=24 дБ при расстройке ∆f=2∙f_пр=2∙465=930 кГц, обеспечивается контурами тракта радиочастоты. Избирательность по промежуточной частоте Se_пч=38дБ.

2.6. Полоса частот модулирующего сигнала F_н=60 Гц, F_в=5,5 кГц.

2.7. Коэффициент частотных искажений приёмника М≤3 дБ.

2.8. Для супергетеродинного приёмника используем автоматическую регулировку усиления (АРУ). Система АРУ, определяет динамический диапазон, должна обеспечить изменение выходного напряжения не более чем на 12 дБ при изменении уровня входного сигнала на 30 дБ.

2.9. Антенна – внешняя штыревая.

2.10. Вид питания: от аккумуляторных батарей Е_п=10 В.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ПРИЁМНИКА

Определение необходимой полосы пропускания линейного тракта приёмника.

Ширина полосы пропускания (ПП) ВЧ тракта определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика, а также нестабильностью частоты передатчика и гетеродина приёмника.

, (3.1)

где ∆F_c - ширина спектра для АМ сигнала,

;

запас полосы за счёт нестабильности частот сигнала, гетеродина и неточности настройки приёмника,

(3.2)

где - нестабильность частоты сигнала;

нестабильность частоты гетеродина;

неточность настройки гетеродина, принимаем δf_Н=0 [1,с.12];

неточность настройки УПЧ.

.

По формуле (3.1) рассчитаем полосу пропускания ВЧ тракта:

.

Будем считать, что в процессе работы оператор имеет возможность подстраиваться по принимаемому сигналу, тогда полосу пропускания линейного тракта можно считать равной ширине спектра принимаемого сигнала, т.е. П=11 кГц. Это сделано!

Выбор средств обеспечения избирательности приёмника.

В соответствии с методикой [1, с.20], определяем обобщённую расстройку зеркального канала при верхней настройке гетеродина:

, (3.7)

где f_пр- промежуточная частота, f_пр=465 кГц;

f_c- максимальная частота принимаемого диапазона, f_c=7300 кГц;

d_эр- эквивалентные затухания контуров преселектора с учётом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой, d_эр=0,02 - принимаем [1, с.20].

.

По графикам нормированных частотных характеристик преселекторов для больших обобщённых расстроек [1, с.22], находим, что преселектор можно реализовать по схеме рис.1, что согласуется с предыдущими рассуждениями.

Рис.1.

Поскольку требуемое ослабление соседнего канала не менее 40 дБ, для обеспечения заданной избирательности рационально применить ФСИ. Подробный расчёт фильтра приведён в разделе 6.2. (есть)

РАСЧЁТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ

Расчёт оконечного каскада.

Принципиальная схема оконечного каскада показана на рис.13.

Рис.13.

Вычислим максимальный коэффициент усиления каскада с ОЭ К_уст:

, (7.1)

где .

.

Находим минимально допустимое с точки зрения стабильности формы частотной характеристики отношение эквивалентной ёмкости контура каскада к ёмкости, вносимой в контур транзисторами а:

, (7.2)

где - относительное изменение входной и выходной ёмкостей транзистора, b=0.3 - принимаем [1, с.274];

f_п- промежуточная частота, f_п=465 кГц;

μ- вспомогательный коэффициент, μ=1 - принимаем [1, с.274];

П- полоса пропускания усилителя, П=100 кГц.

.

Принимаем а=1.5. Полагаем коэффициент включения контура в коллекторную цепь m₁=1.

Определяем необходимое эквивалентное затухание контуров, обеспечивающее заданную полосу пропускания d_э:

, (7.3)

где ψ(1)=1 - берём из таблицы [1, с.272].

.

Вычисляем критические значения эквивалентного затухания контура d΄ и d˝:

, (7.4)

где d- собственное затухание катушки, d=0.01 - принимаем [1, с.275];

С_вх- входная ёмкость детектора, С_вх=10 пФ;

g_вх- входная проводимость детектора, g_вх=50 мкСм - задаёмся.

.

. (7.5)

Находим коэффициент включения контура в цепь детектора m₂:

. (7.6)

Определяем эквивалентную ёмкость контура С_э:

. (7.7)

Рассчитываем коэффициент усиления каскада на частоте настройки контура К_0к:

. (7.8)

Полученный коэффициент усиления К_0к больше чем устойчивый коэффициент усиления, поэтому переходим к каскодной схеме. Найдём устойчивый коэффициет усиления каскодной схемы К_{к уст}:

. (7.9)

По формулам (7.4)-(7.5) вычисляем критические значения эквивалентного затухания контура d΄ и d˝, подставляя в формулы Y-параметры составного транзистора: g_22к=g_12э=3 мкСм, С_22к=С_12э=3.95 пФ.

.

.

Определяем коэффициент включения контура в цепь детектора m₂ по формуле (7.6):

.

По формуле (7.7) находим эквивалентную ёмкость контура С_э:

.

Вычисляем коэффициент усиления каскада на частоте настройки К_0к по формуле (7.8):

.

Полученный коэффициент усиления больше устойчивого - переходим к режиму фиксированного усиления, полагая К_ф=800.

Находим коэффициент включения контура в цепь детектора m₂:

. (7.12)

Для получения заданной полосы к контуру нужно подключить шунтирующий резистор с проводимостью:

. (7.13)

Рассчитываем индуктивность контурной катушки L:

, (7.14)

где f₀- частота настройки контура, f₀=465 кГц;

L измеряется в микрогенри, С_э - в пикофарадах, f₀ - в килогерцах.

Определяем ёмкость конденсатора настройки контура С:

. (7.15)

Вычисляем индуктивность катушки связи L_св:

, (7.16)

где k_св=0.8 - задаёмся [1, с.282].

.

Полученный в результате расчёта коэффициент усиления по напряжению оконечного каскада УПЧ обеспечивает необходимый коэффициент усиления линейного тракта приёмника. Окончательный вариант оконечного каскада УПЧ показан на рис.14.

Рис.14.

Элементы цепей питания и термостабилизации рассчитываем по формулам (5.1)-(5.9), в этом разделе приведём только окончательные результаты расчётов: R_э=470 Ом; R_ф=330 Ом; С_ф=56 нФ; С_э=0.36 мкФ; R₁=120 кОм; R₂=43 кОм.

8. РАСЧЁТ ДЕТЕКТОРА

 

Применяем последовательный диодный детектор, работающий в режиме линейного детектирования при входном напряжении сигнала 1 В. Принципиальная схема детектора показана на рис.15.

Рис. 15.

Выбираем для детектора диод Д2Б. Параметры диода сведены в таблицу 8.1.1.

Таблица 8.1.1.

Uпр, В	Iпр, мА	Ri, Ом	Uобр max, В	Iобр, мкА	Rобр, МОм	Сд, пФ	fmax, МГц, не более
0.9	5.5				0.1

Зададимся входным сопротивлением детектора R_{вх д}=16 кОм. Подсчитываем сопротивление нагрузки R_н:

, (8.1)

где R_обр- обратное сопротивление диода, R_обр=100 кОм.

.

Рассчитываем эквивалентную ёмкость нагрузки С_н из условия отсутствия нелинейных искажений:

, (8.2)

где m_max- максимальный коэффициент модуляции, m_max=0.8;

F_max- максимальная модулирующая частота, F_max=10 кГц.

.

Рассчитываем эквивалентную ёмкость нагрузки С_н из условия допустимых частотных искажений:

, (8.3)

где R_iд- динамическое внутренне сопротивление детектора, R_iд=2 кОм - находим из графика [1, с.369];

М_в- коэффициент частотных искажений, М_в=1.05 - принимаем [1, с.368];

.

Принимаем эквивалентную ёмкость нагрузки равной С_э=2.4 нФ.

По графику [1, с.369] находим коэффициент передачи детектора К_д=0.95.

Рассчитываем сопротивление R₂:

, (8.4)

где R_{б max}- максимально допустимое сопротивление в цепи базы следующего транзистора, R_{б max}=10 кОм.

.

Рассчитываем сопротивление R₁:

. (8.5)

Определяем ёмкость конденсатора С₂:

, (8.6)

где С_м2- ёмкость монтажа входной цепи УНЧ, С_м2=15 пФ.

.

Находим ёмкость конденсатора С₁:

. (8.7)

Вычисляем ёмкость конденсатора С_б:

. (8.8)

Принимаем значение ёмкости С_б=1.5 мкФ.

9. РАСЧЁТ АРУ

 

С помощью АРУ будем регулировать УРЧ чтобы избежать нелинейных искажений. Схема включения цепи АРУ показана на рис.16.

Рис.16.

Из условия насыщения оконечного каскада УПЧ находим максимальный коллекторный ток I_{к max}=5 мА.

Находим минимальный коллекторный ток .

Изменение коллекторного тока: .

Проводимости транзистора в первом приближении прямо пропорциональны , а емкость C₁₂ мало зависит от него.

Сопротивление фильтра АРУ: .

Емкость фильтра АРУ: .

Полагая В, а коэффициент передачи цепи управления К_ц=0,8, коэффициент управления:

.

.

.

.

.

.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проектирование радиоприёмных устройств. Под ред. А.П. Сиверса: Учебное пособие для ВУЗов. М., «Советское радио», 1976.

2. Горшелев В.Д. и др. Основы проектирования радиоприёмников. Л., «Энергия», 1977.

3. Арсланов М.З. Рябков В.Ф. Радиоприёмные устройства: Учебное пособие для ВУЗов. М., «Советское радио», 1972.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине

«Устройства приема и обработки сигналов»

Руководитель Студент

____

(ф.и.о.) (ф.и.о.)

______________________ _______________________ (подпись) (дата) (подпись) (дата)

 

________ гр.12-р _______

(группа или шифр)

 

Работа защищена (дата)

 

с оценкой

 

 

Н.Новгород 2016

СОДЕРЖАНИЕ

1.ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.................................................................... 3

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ................................................................... 4

3.ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ПРИЁМНИКА................................. 5

4.РАСЧЁТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ................................................................... 10

5.РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТЫ........................................ 18

6.РАСЧЁТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ....................................... 23

7.РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ.............. 27

8.РАСЧЁТ ДЕТЕКТОРА............................................................................ 31

9.РАСЧЁТ АРУ............................................................................................ 33

10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................... 35

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Произвести расчёт приёмника АМ сигналов со следующими техническими характеристиками:

1. Диапазон частот 7,1....7,3 МГц

2. Диапазон звуковых частот 0,06....5,5 кГц

3. Чувствительность 25 мкВ

4. Избирательность по соседнему каналу 40 дБ

5. Избирательность по зеркальному каналу 24 дБ

6. Избирательность по промежуточной частоте 38 дБ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

2.1. Назначение: связной приёмник с амплитудной модуляцией.

2.2. Диапазон частот: f_min=7,1 МГц, f_max=7,3 МГц, f_пр=465±2 кГц.

2.3. Количество поддиапазонов и коэффициент перекрытия по частоте: , т.е. данный диапазон не разбивается на поддиапазоны.

2.4. Чувствительность приёмника Е_а=25 мкВ, минимальное значение ЭДС сигнала, создающееся в приёмной антенне, при которой обеспечивается нормальный приём сигналов.

2.5. Избирательность по соседнему каналу, задаётся величиной ослабления сигнала соседней станции Se_ск=40 дБ при расстройке 25 кГц, обеспечивается контурами промежуточной частоты. Избирательность по зеркальному каналу Se_зк=24 дБ при расстройке ∆f=2∙f_пр=2∙465=930 кГц, обеспечивается контурами тракта радиочастоты. Избирательность по промежуточной частоте Se_пч=38дБ.

2.6. Полоса частот модулирующего сигнала F_н=60 Гц, F_в=5,5 кГц.

2.7. Коэффициент частотных искажений приёмника М≤3 дБ.

2.8. Для супергетеродинного приёмника используем автоматическую регулировку усиления (АРУ). Система АРУ, определяет динамический диапазон, должна обеспечить изменение выходного напряжения не более чем на 12 дБ при изменении уровня входного сигнала на 30 дБ.

2.9. Антенна – внешняя штыревая.

2.10. Вид питания: от аккумуляторных батарей Е_п=10 В.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ ПРИЁМНИКА

Определение необходимой полосы пропускания линейного тракта приёмника.

Ширина полосы пропускания (ПП) ВЧ тракта определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика, а также нестабильностью частоты передатчика и гетеродина приёмника.

, (3.1)

где ∆F_c - ширина спектра для АМ сигнала,

;

запас полосы за счёт нестабильности частот сигнала, гетеродина и неточности настройки приёмника,

(3.2)

где - нестабильность частоты сигнала;

нестабильность частоты гетеродина;

неточность настройки гетеродина, принимаем δf_Н=0 [1,с.12];

неточность настройки УПЧ.

.

По формуле (3.1) рассчитаем полосу пропускания ВЧ тракта:

.

Будем считать, что в процессе работы оператор имеет возможность подстраиваться по принимаемому сигналу, тогда полосу пропускания линейного тракта можно считать равной ширине спектра принимаемого сигнала, т.е. П=11 кГц. Это сделано!