Основные стадии проектирования

Согласно ЕСКД проектирование включает в себя составление технического задания, технического предложения, эскизного и технического проектов.

Техническое задание (ТЗ) составляется на стадии проектирования связной или радиолокационной системы в целом. При учебном проектировании оно задается преподавателем. В ТЗ содержатся общие характеристики приемного устройства, характеристики принимаемых сигналов и помех, электрические характеристики приемника, конструктивные и эксплуатационные требования.

На стадии технического предложения выполняют анализ ТЗ, осуществляют подбор необходимой литературы, приводят и сравнивают различные варианты структурных схем радиоприемного устройства. При учебном проектировании техническое предложение завершается представлением черновых материалов преподавателю.

На стадии эскизного проектирования выбирают и обосновывают функциональную схему радиоприемного устройства, составляют принципиальную схему и производят ее расчет, разрабатывают конструкции отдельных узлов и всего радиоприемного устройства. При учебном проектировании эту стадию целесообразно разделить на два этапа: этап эскизного и этап рабочего проектирования. Первый этап относится к составлению и расчету структурной схемы, второй - к составлению и расчету принципиальной схемы. Стадия эскизного проектирования завершается разработкой конструкции.

При создании технического проекта составляют рабочие чертежи деталей, узлов и самого приемника, приводят методику настройки и регулировки, климатических и механических испытаний, а также контроля параметров, составляют техническую документацию, содержащую технический паспорт, описание и инструкцию по эксплуатации радиоприемного устройства.

Радиовещательные приемники

Основное назначение радиовещательных приемников ─ высококачественное воспроизведение музыкальных и речевых передач.

Радиовещательный прием осуществляется в километровом (150…300 кГц), гектометровом (300…3000 кГц), и метровом (66…108 МГц) диапазонах радиочастот. Для звукового вещания выделены определенные области частот, которые традиционно характеризуют как диапазоны длинных волн ДВ, средних волн СВ, коротких волн КВ и ультракоротких волн УКВ. Коротковолновый диапазон разбивается на ряд поддиапазонов, расположенных вблизи волн с длиной 75, 49, 41, 31, 25, 19, 16, 13 и 11 метров.

В зависимости от условий эксплуатации радиоприемные устройства подразделяются на стационарные, переносные, автомобильные и миниатюрные. По электроакустическим параметрам и по комплексу потребительских удобств они делятся на четыре группы сложности: 0, 1, 2 и 3.

Аналоговые сигналы звукового вещания имеют следующие виды модуляции: АМ, ЧМ, ЧМ - стерео и АМ - стерео. В развитых странах наряду с аналоговыми используются цифровые сигналы. В России Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) приняла решение об организации в ряде регионов опытных зон экспериментального цифрового звукового радиовещания стандарта DRM в диапазоне 3,95 ─ 26,1 МГц.

Приемники должны иметь достаточно высокие качественные показатели, обладая приемлемой стоимостью. Они должны также иметь простое управление и отличаться высокой надежностью, так как эксплуатируются неквалифицированными пользователями.

Для измерения чувствительности АМ - приемников используется модулированный гармоническим колебанием сигнал с глубиной модуляции несущей m = 0,3 и частотой модуляции F = 400 или 1000 Гц. Стандартную выходную мощность принимают равной 50 мВт для приемников с выходной мощностью больше 150 мВт и 5 мВт для приемников с выходной мощностью не превышающей 150 мВт. Требуемое отношение сигнал/шум на выходе приемника составляет 20 дБ.

Для ЧМ - приемников ультракоротковолнового диапазона в качестве испытательных используют сигналы с девиацией частоты 15 кГц (при пиковой девиации 50 кГц, которая принимается в диапазоне частот 64…74 МГц) или 22,5 кГц (при пиковой девиации 75 кГц, которая принимается в диапазоне частот 88…108 МГц). Отношение сигнал/шум на выходе приемника должно быть не менее 26 дБ.

Для характеристики односигнальной (линейной) селективности используют следующие параметры:

1. Селективность по соседнему каналу. Частота соседнего канала отличается от частоты настройки в диапазонах АМ на ± 9 кГц (в Европе) или
± 10 кГц (в США и Японии), а в диапазонах ЧМ на ± 180 или ± 300 кГц.

2. Селективность по зеркальному каналу. Частота зеркального канала выше частоты настройки на удвоенное значение промежуточной частоты (при верхней настройке гетеродина).

3. Селективность по промежуточной частоте.

4. Селективность по дополнительным каналам приема, образованным взаимодействием гармоник частоты сигнала и частоты гетеродина. Наиболее опасные из них располагаются между соседним и зеркальным каналами приема.

Ширина спектра принимаемого сигнала в случае АМ равна удвоенной верхней частоте модуляции, в случае ЧМ она составляет 180 кГц в отечественном УКВ - диапазоне и 250 кГц в зарубежном FM - диапазоне.

Современные радиовещательные приемники, как правило, строятся по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты. Прямое усиление используется лишь в миниатюрных переносных приемниках с низкими показателями качества, а двукратное ─ в дорогих приемниках, приближающихся по показателям к профессиональным.

Станции, работающие в ДВ и СВ - диапазонах, принимаются на встроенную ферритовую (магнитную) антенну. Программы КВ и УКВ - диапазона принимаются на штыревую (телескопическую) антенну. В приемнике может быть предусмотрена работа и от внешней антенны.

На рис. 1 приведена типовая структурная схема радиовещательного приемника сигналов с частотной модуляцией.

Сигнал фиксации настройки

ССН

ВЦ

УРЧ

См

УПЧ

ЧД

Г

СтД

Л

АРУ

БшН

АПЧ

П

Сигнал индикации режима «стерео»

Напряжение настройки

 

Рис. 1. Структурная схема радиоприемного тракта вещательного приемника: БшН ─ бесшумная настройка, ССН ‑ схема слежения за настройкой, СтД ─ стереодекодер, ВЦ ─ входная цепь, УРЧ ─ усилитель радиочастоты, См ─ смеситель, УПЧ ─ усилитель промежуточной частоты, ЧД ─ частотный детектор, Г ─ гетеродин, АРУ ─ автоматическая регулировка усиления, АПЧ ─автоматическая подстройка частоты

 

Сигнал от антенны поступает на входную цепь, представляющую собой узкополосный фильтр, и далее на усилитель радиочастоты. После преобразования частоты сигнал усиливается в усилителе промежуточной частоты, детектируется и поступает на усилитель звуковых частот. Радикальным методом улучшения звучания радиоприемного устройства является переход к стереофоническому вещанию. Разделение сигналов левого и правого каналов происходит в стереодекодере. Автоматическая подстройка частоты обеспечивает точность и стабильность настройки на станцию. Автоматическая регулировка усиления обеспечивает стабильность уровня сигнала на входе демодулятора. Паразитная амплитудная модуляция устраняется за счет применения схемы частотного детектора, нечувствительной к ней. Для удобства слушателя вводятся дополнительные схемы: схема бесшумной настройки и схема слежения за настройкой.

При приеме АМ - сигналов промежуточная частота чаще всего выбирается равной 465 кГц, при приеме ЧМ - сигналов ─ 10,7 МГц. В стереовещании используются сигналы с полярной модуляцией и с пилот-тоном.

Для современных радиовещательных приемников наиболее характерны следующие особенности: улучшение основных показателей качества, отказ от механических и электромеханических узлов и деталей, применение цифровых систем управления, синтезаторов частот и микропроцессоров, а также повышение требований к дизайну.

Улучшение показателей качества осуществляется за счет применения современной элементной базы и схемотехники. Существует большое число транзисторов, устойчиво работающих на высоких частотах, имеющих большие коэффициенты усиления, малые собственные шумы, хорошую линейность характеристик. Применяются электронные системы настройки с помощью варикапов и всевозможные устройства подавления помех. Выпускается широкая номенклатура специализированных интегральных микросхем и больших интегральных микросхем (БИС), на которых выполняются любые блоки радиоприемного устройства и даже практически весь тракт приемника.

Бытовой радиоприемник должен иметь хорошие эргономические характеристики и удовлетворять требованиям художественной эстетики.