Разработать радиоприемник с внешними параметрами

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский  государственный университет 
 

Факультет: ПС

Кафедра: РТС 
 

ЗАДАНИЕ

по курсовому  проектированию 

студенту группы ПС-462 Шеметову Павлу Евгеньевичу 

Разработать радиоприемник  с внешними параметрами:

1. Диапазон частот ………………….………...………… 52-100МГц
2. Вид принимаемых сигналов ………………………….…………………. АМ
3. Чувствительность …………………………………………………… 3 мкВ
4. Отношение сигнал/шум ………………………………………………….. 10
5. Избирательность по соседнему каналу …………..…………………..  40 дБ
6. Избирательность по зеркальному каналу ………………..………….  60 дБ
7. Величина сигнала на выходе детектора ……………….…………... 1 В
8. Напряжение источника питания …....................................................... 12 В

 

Содержание расчетно-пояснительной  записки:

1. Выбор и обоснование структурной схемы проектируемого радиоприемника.
2. Разработка полной принципиальной схемы проектируемого радиоприемника.
3. Расчет каскадов радиоприемника: ВЦ, УРЧ, Д.

 

Перечень графического материала:

1. Лист формата А3 – Принципиальная электрическая схема.
2. Лист формата А4 – Структурная схема.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Аннотация 
 

АМ-радиоприемник, Шеметов П.Е., ПС-462, ЮУрГУ, 2010,   с. Литература – 4 наименования, графический материал – 1 лист формата А3, 1 лист формата А4.  
 

     В пояснительной записке рассмотрен процесс проектирования радиоприемника амплитудно-модулированных сигналов. Проектирование ведется в два этапа. На первом осуществляется предварительный расчет – выбирается структурная схема приемника и рассчитываются основные его параметры. На втором этапе разрабатывается полная принципиальная схема и выполняется расчет отдельных каскадов приемника. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Содержание

Введение 6 
 
 
 

 

Введение 

Радиоприёмник (радиоприёмное устройство) — устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована. Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства предназначенного для воспроизведения сигналов. Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков:

• по основному назначению: радиовещательные, телевизионные, радионавигационные, профессиональные, военные (и пр. специального назначения);
• по роду работы: радиотелеграфные, радиотелефонные, фототелеграфные и т. д.;
• по виду модуляции, применяемой в канале связи: амплитудная, частотная, фазовая;
• по диапазону принимаемых волн, согласно рекомендациям МККР:
• мириаметровые волны — 100-10 км, (3кГц-30кГц), радио
• километровые волны — 10-1 км, (30кГц-300кГц), радио
• гектометровые волны — 1000—100 м, (300кГц-3МГц), радио СВ
• декаметровые волны — 100-10 м, (3МГц-30МГц), радио КВ
• метровые волны — 10-1 м, (30МГц-300МГц), радио УКВ
• дециметровые волны — 100-10 см, (300МГц-3ГГц), радио ДМВ
• сантиметровые волны — 10-1 см, (3ГГц-30ГГц), радио
• миллиметровые волны — 10-1 мм, (30ГГц-300ГГц), радио
• децимиллиметровые волны — 1-0,1 мм, (300ГГц-3ТГц), радио — дальний ИК свет,
• сантимиллиметровые волны — 100-10 мкм (3ТГц-30ТГц), ИК свет,
• микрометровые волны — 10-1 мкм, (30ТГц-300ТГц), ближний ИК свет — видимый свет,
• приёмник, включающий все широковещательные диапазоны (ДВ, СВ, КВ, УКВ) называют всеволновым.
• по способу построения приёмного тракта: детекторные, прямого усиления, прямого преобразования, регенеративные, сверхрегенераторы, супергетеродинные с однократным, двукратным или многократным преобразованием частоты, цифровые;
• по применённой элементной базе: на кристаллическом детекторе, ламповые, транзисторные, на микросхемах;
• по исполнению: автономные и встроенные (в составе др. устройств);
• по месту установки: стационарные, передвижные, мобильные и т. д.;
• по способу питания: сетевое, автономное или универсальное.

     Некоторые параметры приемников:

• тип: приемник может быть предназначен для работы на одной или нескольких фиксированных частотах или в непрерывном диапазоне частот;

• чувствительность характеризует способность принимать слабые сигналы;

• избирательность характеризует способность выделять полезный сигнал из помех;
• качество воспроизведения – характеризует величину нелинейных, частотных и фазовых искажений.

    Согласно  рекомендации МККР (Международного консультативного комитета по радио) спектр радиосвязи делится на диапазоны. Наиболее широко распространенные приемники работают в диапазоне 30 кГц - 300 ГГц (на волнах 10 км-1мм).

    В качестве активных элементов каскадов приемников, работающих на частотах 30 кГц - 300 МГц, используются полупроводниковые приборы и электронные лампы. Предпочтение отдается полупроводниковым приборам благодаря их преимуществам (малые габаритные размеры и масса; низкие напряжения и токи питания; большой срок службы и механическая прочность).

    Приемники конструктивно выполняются из отдельных (навесных) активных и пассивных элементов с печатным или объемным монтажом или из готовых интегральных микросхем, представляющих собой каскады, узлы приемников и даже целые приемники.

     Проектирование  радиоприемников обычно состоит  из 3 этапов: эскизное проектирование, техническое проектирование и изготовление и испытание готовых образцов. В данном курсовом проекте придерживаются этой методики. 
 
 
 
 

Выбор и обоснование  структурной схемы  приемника 

     Частотный диапазон, указанный в ТЗ составляет 52-100 МГц. В этом диапазоне целесообразно применить супергетеродинный прием.

     По  сравнению с супергетеродинными, приемники прямого преобразования имеют малую чувствительность и селективность, которые ухудшаются с ростом частоты сигнала. Селективность можно поднять, используя большее число перестраиваемых в диапазоне контуров. Но эта возможность ограничена, так как в этом случае резко возрастает трудность настройки из-за взаимного влияния контуров. Повышение чувствительности ограничено шумами.

     Для супергетеродинных приемников нет  сильной связи между чувствительностью и частотой принимаемого сигнала, так как основное усиление производится на промежуточной частоте (ПЧ). Обычно промежуточная частота значительно ниже несущей (существуют стандартные ПЧ), и на этой частоте легче реализовывать усилительные каскады.

     Структурная схема супергетеродинного приемника приведена на рис.1.

     

Рис. 1 Типовая Блок-схема супергетеродинного приемника АМ-сигналов

     ВЦ  – входная цепь

     УРЧ – усилитель радиочастоты

     СМ – смеситель

     Г – гетеродин

     УПЧ – усилитель промежуточной частоты

     Д – детектор

     УНЧ – усилитель низкой частоты

     ОУ – оконечное устройство

     Эта схема является типовой и применяется в большинстве используемых на практике приемников. Сейчас уже разработаны интегральные микросхемы, которые играют роль целых узлов приемника и всего приемного устройства в целом. Применение таких интегральных схем позволяет упростить проектирование приемников, повысить их надежность, снизить стоимость, массу, габариты, увеличить технологичность их производства.  
 

Предварительный расчет полосы пропускания 

     Полосу  пропускания высокочастотного линейного тракта супергетеродинного приемника без системы автоматической подстройки частоты можно определить по формуле:

       где:

     П_сп – ширина спектра принимаемого сигнала, составляющие которого, с учетом допустимых искажений, не должны выходить за пределы полосы пропускания приемника. Для двухполосного одноканального АМ сигнала, при передаче речи относительно низкого качества:

     

 

     где F_в - верхняя частота модуляции сигнала.

     П_д – изменение несущей частоты сигнала за счет доплеровского эффекта. Примем, что приемник и передающая станция неподвижны относительно друг друга, тогда доплеровское смещение частоты .

     П_нест – величина на которую необходимо расширить полосу пропускания приемника для учета нестабильности частот передатчика и гетеродина приемника, а также погрешностей в настройке отдельных контуров и всего приемника в целом.

        (3)

     где:

      _с – относительная нестабильность частоты сигнала f_c

      _г – относительная нестабильность частоты гетеродина приемника f_г;

      _н – относительная погрешность установки частоты приемника при беспоисковой настройке, отнесенной к частоте сигнала f_с.

      _пр – относительная погрешность и нестабильность настройки контуров тракта промежуточной частоты, отнесенная к промежуточной частоте f_пр.

     Примем  относительную нестабильность сигнала  равной

     Выберем многокаскадный гетеродин с кварцевой стабилизацией. Выберем согласно таблице [1, с. 11].

     

       Для него можно принять . Значение коэффициента главным образом зависит от температурного коэффициента катушек контуров, настраиваемых на промежуточную частоту и, как правило, колеблется от 0,0003 до 0,003 [1, с. 12]. Пусть . Величина _н обычно равна 0,003…0,01 и определяется в основном точностью настройки контура гетеродина, механизмом перестройки или погрешностью установки частоты настройки приемника по его шкале. В нашем случае применяется перестройка приемника оператором по принимаемым сигналам, то естественно величину _н следует брать равной нулю.

     Что же касается промежуточной частоты, то для нее характерно:

1. С увеличением промежуточной частоты:
• увеличивается избирательность по зеркальному каналу;
• уменьшается избирательность по соседнему каналу;
• уменьшаются входное и выходное сопротивления электронных приборов;
• уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника;
• уменьшаются размеры контуров и блокировочных элементов.
2. С уменьшением промежуточной частоты:

• увеличивается избирательность по соседнему каналу;

• уменьшается избирательность по зеркальному каналу;
• понижается коэффициент шума.

     Значение  промежуточной частоты выберем  стандартное для данного диапазона волн (52 - 100 МГц). .