МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По дисциплине: «Устройства приема радиосигналов»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Казань 200_ г.

 

Содержание  работы: 

1.Анализ исходных данных……………………………………………………… .. 3

2.Выбор обработки  сигнала и разработка структурной  схемы

   2.1. Синтез  функциональной схемы ПРМ……………………………………… 5

  3. Расчет входной цепи………………………………………………………… 9

  4.  УРЧ ……………………………………………………………………………….

  5.1 Расчет ФСС…………………………………………………………………… 12

  5.2. Расчет УПЧ…………………………………………………………………... 15

  6. Преобразователь частоты.

    6.1. Расчет балансного смесителя……………………………………………… 17

7. Расчет импульсного детектора…………………………………………………… 21

8. Расчет пьезоэлектрического фильтра…………………………………………….. 23

9. Расчет УНЧ………………………………………………………………………… 27

10. Расчёт АРУ……………………………………………………………………… 29

11. Заключение……………………………………………………………………….. 33

12. Список использованной литературы……………………………………………. 34

 

1. Анализ исходных  данных 

    Исходные данные формируются в процессе разработки системы, в которую входит приемник и состоит из следующих условий: 

• полоса  частот принимаемого сигнала ΔF = 0.620÷ 0.625 ГГц
• чувствительность приемника P_ч = - 120 дБ
• избирательность по соседнему каналу S_ск = 60 дБ
• количество каналов связи  n =10
• избирательность по зеркальному каналу S_зк = 80 дБ
• динамический диапазон входного сигнала D_вх =70 дБ
• вид сигнала – ИМП
• вид модуляции – ИМ
• отношение сигнал/шум на выходе приемника 
• амплитуда выходного сигнала U_вых = 5 В
• длительность импульса τ =5* 10⁶ с
• относительная нестабильность частоты

     Основываясь на ТЗ, можно выбрать способ обработки  сигнала и структурную схему  с перспективой её корректировки.

 

2. Выбор обработки  сигнала и разработка структурной схемы.

На  данный момент существует два способа  обработки сигналов:

• цифровой
• аналоговый

     Особенности цифрового метода  обработки сигналов:

• дискретизация сигнала во времени
• квантование значений
• преобразование дискретных выборок в числа (цифровой код)

Далее все операции с сигналом ведутся  над числами. Данный метод используется в сложных схемах, поэтому воспользуемся  аналоговым методом обработки информации. Теперь, когда мы определились с методом обработки, составим структурную схему РПУ: на выходе антенны поставим «Входную цепь», которая служит как для согласования антенны и детектора ПРМ, так и для частичной фильтрации помех. Далее ставим «Усилитель радиочастоты», необходимость наличия которого определяется позже. Это зависит от расчетов полученных в синтезе функциональной схеме РПУ. После УРЧ ставим смеситель, который переводит сигнал из ВЧ области в НЧ область. Далее ставим «Усилитель промежуточной частоты» и «Детектор». Описанная схема схематически показана на рис.1.

Рис.1 Структурная схема РПУ.

 

2.1. Синтез функциональной  схемы ПРМ.

2.1.1. Расчет полосы  пропускания линейного  тракта.

ΔF = ƒ_MAX  - ƒ_MIN = 0.65 – 0.64 = 10 МГц - полоса пропускания, которую

         необходимо    обеспечить;

Δƒ = Δƒ_СП + ΔF_Н + 2Δƒ_ДП - полоса пропускания линейного тракта ПРМ;

- полоса, занимаемая спектром  сигнала;

- полоса частот, связанная с  нестабильностями частот и настроек в тракте,

где  Δƒ_С  и Δƒ_Г  - нестабильность частоты сигнала ƒ_С   и гетеродина ƒ_Г  ,

 а  Δƒ_Н  и Δƒ_П  - неточности настроек  частот гетеродина и УПЧ.

ƒ_Г  = ƒ_С  - ƒ_П , где , ƒ_Г  = 0.645-0.0645=0.641ГГц

  Для транзисторного гетеродина  с кварцевой  стабилизацией,  получим:

  Δƒ_Г  = 10 ^–5 ·ƒ_Г = 10 ^–5 ·0.641·10⁹ = 6.41 КГц

  Δƒ_С  = 10 ^–5 ·ƒ_С = 10 ^–5 ·0.645·10⁹ = 6.45 КГц

      Определим нестабильность частоты, связанная  с неточностью начальной установки:

     ƒ_П  = 0.2 ·ƒ_СП  = 30МГц

      Δƒ_Н  = 10 ^–5 ·ƒ_Г = 10 ^–5 ·0.641·10⁹ = 6.41 КГц - частоты гетеродина при настройке;

      Δƒ_П  = 10 ^–4 ·ƒ_П = 10 ^–4 ·30*10⁶ = 3 КГц - частоты и долговременной нестабильностью частоты фильтров;

Итак,       

Так как для  неподвижных систем Δƒ_ДП = 0, то легко находим полосу пропускания линейного тракта ПРМ: Δƒ  =0.15*10⁶ + 10800+2·0 =0.162 МГц

Проверим нужно ли нам АПЧ .

Полоса пропускания  линейного тракта ПРМ  должна быть не шире полосы частот поддиапазона , т.е. ,0.162 МГц <0.2 МГц. АПЧ применять не надо. 
 
 
 
 

2.1.2 Обеспечение чувствительности приемника.

  Чувствительность  приемника в Вт; 

   ; ;  

      Найдем  допустимый коэффициент шума:

   , где

P_ч - чувствительность приемника Вт;

g_ВЫХ = 10 - соотношение сигнал/шум на выходе приёмника;

d = 1 – коэффициент, характеризующий уменьшение отношения сигнал/шум по мощности на детекторе (для ИМ d = 1÷3).

k =1.38×10^-23 Дж /град - постоянная Больцмана;

Т₀ = 290 К - температура по Кельвину;

Δƒ_Ш ≈ 1.1× Δƒ = 1.1× 0,162 =0,1782МГц - эффективная шумовая полоса приемника;

, где  шумовая температура антенны, которая находится из графика, (рис.2.)

Находим допустимый коэффициент шума:

  

После этого приступаем к расчету реального коэффициента шума:

   , где   ,

а  К_{Р ВХ Ц} = 0.5 - коэффициент шума и коэффициент передачи по мощности входной цепи, для несимметричной микрополосковой линии с диэлектрической подложкой;

 

  К_{Р УРЧ} = 10, а N_УРЧ = 8

    К_{Р ПЧ} = 0,1, а N_ПЧ = 5

   ;

      Отсюда  найдём N₀ : 

2.1.3. Выбор средств обеспечения избирательности приемника

        
 

Определим количество резонаторов: =70 дБ,

;

;

Количество  резонаторов равно n = 4 
 

2.1.4. Расчет коэффициента  усиления линейного  тракта приемника. 

Коэффициент усиления линейного тракта приемника может быть найден по формуле: , где

 = 1 В - амплитуда на выходе УПЧ (на входе детектора);

R_а = 75 Ом - сопротивление антенного тракта на входе приемника;

При выборе средств обеспечения усиления начинают с определения коэффициента усиления преселектора.

В супергетеродинном  приемнике СВЧ коэффициент усиления преселектора по мощности равен:

, где

К_{Р ВХ.Ц.} = 0.5 - коэффициент передачи по мощности входной цепи;

К_{Р УРЧ} = 10 - коэффициент передачи по мощности УРЧ;

n = 4 - число каскадов УРЧ;

К_{Р ПЧ} = 0.1 - коэффициент передачи по мощности преобразователя частоты;

Найдем  амплитуду напряжения промежуточной  частоты на выходе преселектора (на входе УПЧ);

, где

- входное сопротивление первого  каскада;

После определения коэффициента усиления преселектора определяется коэффициент усиления по напряжению УПЧ;

  Для расчета УПЧ необходимо выбрать  схему его построения, то есть, конкретизировать распределение усиления и избирательности внутри схемы. УПЧ разделяют на два типа: УПЧ с распределенной избирательностью и УПЧ с фильтрами сосредоточенной избирательности (ФСИ). Т.к. построение УПЧ с ФСИ имеет некоторые преимущества, то воспользуемся им.