Курсовой по приемникам

 Содержание:

Введение………………………………………………………………………….3                                                                                                                    

1. Обоснование  схемы электрической структурной………….………………4                                  

2. Эскизный  расчёт………………………………………………………………6                                                                                                       

3. Выбор  и обоснование схемы  электрической принципиальной…………...21                           

4. Электрический расчет схемы приемника…………..……………………...22                                                                                            

5. Список  используемых источников………………………………...………..28                                                                                                  

 

Введение

 

    На  основе достижений современной  физики в настоящее время широкое  развитие получила полупроводниковая  электроника. В конце 40-х и  начале 50-х годов были созданы  первые полупроводниковые усилительные  приборы: точечные транзисторы  (1948 г.) и плоскостные (1949-1950 гг.), отличающиеся от электронных ламп малыми геометрическими размерами, незначительной потребляемой электрической энергией и продолжительным сроком службы. Применение получили главным образом разновидности плоскостных транзисторов. В первой половине XX-века практически все приемники работали с амплитудно-модулированным сигналом (являлись АМ-приемниками)

Развитие  техники радиосвязи шло в начале по пути усложнения либо модификации  схем АМ-приемников. Вариантов схем АМ-приемников предлагалось множество: прямого усиления (сигнал проходит через усилители радиочастоты, затем  через детектор и, наконец через УРЧ), рефлексный (УРЧ является одновременно и УЗЧ), супергетеродинный (выделенный сигнал радиочастоты преобразуется в сигнал промежуточной частоты путем перемножения его с немодулированным сигналом ПЧ от отдельного генератора - гетеродина).

Последняя схема построения приемника является наиболее надежной и обладает наилучшими показателями. Практически все современные  АМ-приемники строятся именно по супергетеродинной  схеме.

 Правда, главный их недостаток является  неустранимым – чувствительность  к помехам, содержащимся в спектре  полезного сигнала. Поэтому появились  другие способы модуляции, решающие  эту проблему.

Частотная модуляция 

Но АМ сигнал и в современной технике  прочно держит свои позиции.

Главные его преимущества таковы:

• Простота реализации детектора
• Нечувствительность к «уходу» частоты несущей (Детектор
• АМ-приемника, как правило, просто выделяет огибающую АМ-сигнала, подавляя при этом его ВЧ составляющие.)
• Детектор АМ-приемника работает с узкой  полосой частот, занимаемой одной радиостанцией.

Последнее достоинство особенно актуально  сейчас, когда множеству радиостанций «тесно» в эфире.

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.

 

Раздел 1: Обоснование схемы электрической структурной.

 

        По принципу усиления принимаемого сигнала радиовещательные приёмники делятся на приемники прямого усиления и супергетеродины.

        В приёмнике прямого усиления (рис. 1) сигнал усиливается непосредственно. В его состав входят: входная цепь, которая выделяет сигнал, принятый антенной; усилитель радиочастоты (УРЧ), который усиливает поступившие полезные сигналы из входной цепи и осуществляет дальнейшее ослабление сигналов мешающих станций; детектор, который должен преобразовать модулированное колебание высокой частоты в колебания низкой частоты; усилитель низкой частоты (УНЧ), усиливающий колебания низкой частоты до заданной выходной мощности; нагрузка; и блок питания.

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Структурная  схема приёмника прямого усиления.

 

Приёмник прямого усиления не может обеспечить высокую чувствительность и удовлетворительную избирательность, так как характеристики УРЧ и детектора сильно зависят от частоты несущей, которая к тому же меняется в достаточно широком диапазоне. Для приемника, разрабатываемого в курсовом проекте, такая схема не подходит.

 В  супергетеродинном приемнике выполняется  преобразование радиосигнала в  радиосигнал промежуточной частоты  (ПЧ). Применение такой схемы построения  приемника (являющейся основной  схемой построения АМ-приемников) дает следующие преимущества:

• Повышение чувствительности приёмника, так как при понижении частоты транзистор может обеспечить большее усиление.
• Постоянство параметров приёмника по диапазону, так как промежуточная частота постоянна.
• Повышение избирательности супергетеродина вследствие возрастания относительной расстройки при неизменной абсолютной расстройке колебательной системы, возможность применить на ПЧ сложные фильтры с прямоугольной АЧХ, что также способствует улучшению избирательности.
• Устойчивость супергетеродина обеспечивается в результате распределения усиления по трём каналам частот вместо двух в приёмнике прямого усиления. За счёт существующих паразитных обратных связей уменьшается опасность самовозбуждения усилителей при сокращении числа каскадов, работающих на одной частоте.

 

Структурная схема разрабатываемого приемника  приведена на рисунке 2.

 

Рис. 2. Структурная  схема разрабатываемого приёмника.

 

Сигнал  с антенны проходит через входную  цепь, обеспечивающую выделение выбранной  станции.

Далее он подвергается предварительному усилению с помощью  усилителя радиочастоты (УРЧ).

Смеситель и гетеродин образуют преобразователь частоты. Гетеродин вырабатывает сигнал промежуточной частоты (ПЧ), а преобразование частоты осуществляется в смесителе. На смеситель воздействует два высокочастотных колебания: колебание сигнала, входной радиосигнал и сигнал ПЧ, смеситель осуществляет операцию их перемножения. Для выделения сигнала ПЧ, модулированного полезным сигналом нагрузка смесителя содержит избирательную систему, настроенную на нужную  частоту – промежуточную частоту.

 Последующее  усиление сигнала происходит  на этой частоте. Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) обеспечивает требуемое усиление сигнала до нужного значения, необходимого для корректной работы детектора. Применение УПЧ позволяет получить высокую избирательность и равномерное усиление в полосе пропускания.

Далее продетектированный сигнал усиливается с помощью усилителя низкой частоты (УНЧ) и подается на оконечное устройство.

 

  Раздел 2: Эскизный расчет.

2.1 Эскизный расчет высокочастотной части приемника.

2.1.1 Выбор  транзистора для высокочастотной части приёмника и расчет его параметров.

    Выбираем транзистор  , он подходит по граничной частоте, так как выполняется условие:

fmax=6 МГц < 0,1fгр=0,1*80 MГц    

Данные транзистора:

fгр = 80 MГц                   

h11б = 21,21 Ом

h22б =20 мкСм 

h21э = 10-100

Ск = 7 пФ

rбск  = 500 пс

    - Рассчитываем S, мА/В, по формуле (1).

   S =    (1)

где S - крутизна проходной характеристики.

      h11э – входное сопротивление транзистора. 

   S = = 47.1

    - Рассчитываем входное сопротивление  в схеме с о.э. h11э, по формуле (2).

   h11э = h11б * h21э  (2)

где h11э – входное сопротивление транзистора.

      h21э – входная проводимость.

   h11э =21,21*55 =1166 Ом

    - Рассчитываем сопротивление базы  rб , по формуле (3).

 

 (3)

где rб – сопротивление базы.

 rбСк – постоянная времени цепи обратной связи.

   

- Рассчитываем  коэффициент частотного искажения,  по формуле (4).

  а  = = * (4)

где а  – коэффициент частотного использования  транзистора.

      fmax – максимальная частота рабочего диапазона приёмника.

      fs -  граничная частота по крутизне.

      fгр – граничная частота коэффициента передачи тока.

  

    Транзистор  выбран правильно так как а=0,25 < 0,3.

    - Рассчитаем активную составляющую  входной проводимости g11 , по формуле  (5).

(5)

где g11 –  входная проводимость транзистора.

  

    -Рассчитаем активную составляющую  выходной проводимости g22 , по формуле  (6).

(6)

где g₂₂ – активная составляющая входной проводимости.

h_22б – входная проводимость.

 

            - Рассчитаем активную составляющую входной проводимости в режиме преобразования, по формуле (7).

g11пр = 0,6*g₁₁ (7)

где g11пр – входная проводимость в режиме преобразования.

   g11пр = 0,6*9,61мСм = 5,766 мСм  

    - Рассчитаем активную составляющую  выходной проводимости в режиме  преобразования, по формуле (8).

      g_22пр = 0,6*g₂₂ (8)

где g22пр – входная проводимость в режиме преобразования.

   g22пр = 0,6*2,29мСм = 1,374 мСм

     - Рассчитаем Sпр (мСм), по формуле (9).

   Sпр = 0,6*S  (9)

где Sпр – крутизна проходной характеристики в режиме преобразования.   

S_пр = 0,6*47,1мА/В = 28,26мА/В

 

2.1.2. Определение эквивалентной добротности контуров  преселектора и обоснование необходимости применения УРЧ.

 

Расширяем заданный рабочий диапазон частот по формулам

 

(10)

   (11)

где - максимальная частота рабочего диапазона.

       - минимальная частота рабочего диапазона.

 

 

 максимальная расширенная частота  рабочего диапазона.

 минимальная расширенная частота  рабочего диапазона

 

 Минимальная  эквивалентная добротность контура  Q_эи, обеспечивающая заданную избирательность по ЗК при применении в преселекторе одного колебательного контура определяется по формуле.

(12),

 где   Sезк – заданная избирательность по зеркальному каналу из задания          

Sезк=20дБ=10  раз

используем Sезк в разах.

       - максимальная расширенная частота рабочего диапазона.

       - частота зеркального канала. Её определим по формуле. (12)

                                                                                                (13)

 

 

Расчет Q_эп не производим, так как частотные искажения в диапазоне КВ отсутствуют, М=0. Эффективную добротность контуров преселектора определим из условия

Q_э=(1,1 – 1,2)*Q_зк  (14)

Q_э=1,2*30,57=36,68

Один контур преселектора обеспечивает избирательность по зеркальному каналу, поэтому УРЧ не применяем.

Определяем  конструктивную добротность контура  Q_к

(15)

где Qк – конструктивная добротность контура

 ψ – коэффициент шунтирования контура, учитывающий шунтирующее действие входного сопротивления транзистора. Ψ=0,5

 

Определяем значение добротности  на минимальной частоте по формуле:

 (16)

где Qэ(min) – добротность на минимальной частоте

      dэ(min) – затухание на минимальной частоте и определяется по формуле:

   (17)

       где d – затухание контура, определяется по формуле:

                 (18)

 

      dэ(max) определяется по формуле:

                                              (19)

                 

           

2.1.3. Проверка избирательности на частоте равной промежуточной.

Согласно ГОСТу 20842 – 75 принимаем  промежуточную частоту

fпр = 465 кГц=0,465 МГц.

Для избирательности должно выполняться условие:

  (20)

где Se пр – избирательность по частоте равной промежуточной, дБ

      f_пр – промежуточная частота, МГц

      f_пр=465КГц=0,465МГц.

      –крайняя частота диапазона наиболее близкая к промежуточной, кГц

      n=1

 

Переведем в децибелы:

 

больше  заданного значения (), значит в применении запирающего или пропускающего фильтра, нет необходимости.

2.1.4. Распределение между трактами приемника частотных искажений.

 

В диапазоне  КВ частотные искажения на один контур преселектора               Мсч=0 дБ

 Частотные  искажения низкочастотной части  приемника принимаем 

 Мнч=3 дБ

  Тогда  частотные искажения тракта ПЧ:

(21)

МПЧ =0+4+3=7 дБ           

 

 

 

 

2.1.5 Определение числа поддиапазонов:

 

Требуемый коэффициент диапазона  по частоте определяется по формуле:

 (22)

 

     Коэффициент диапазона, определяемый через емкости

    (23)

          где Сmax – максимальная емкость конденсатора, пФ

         Сmin – минимальная емкость конденсатора, пФ

        Ссх – емкость схемы, пФ.  Для КВ-диапазона принимаем

        Ссх=15 пФ

В соответствии с рекомендациями Методического  пособия для нашего рабочего диапазона  частот (4..6 МГц) выбираем конденсатор переменной емкости КПЕ, предназначенный для работы в КВ-диапазоне (1,5-6,0 МГц). Его параметры должны лежать в пределах:

Сmax=150-250  пФ

 Сmin= 8-12 пФ

Выбираем  конденсатор с переменной ёмкостью марки КПЕ. Его параметры таковы: