Реферат: Радиоприёмные устройства

/>/>/>/>

Исходные данные :

1. Диапазон волн - СВ : 525 — 1607 кГц

2. Чувствительность - /> В

3. Селективность по соседнему каналу - /> дБ, что составляет 39,811 раза

4. Селективность по зеркальному каналу - /> дБ, что составляет 63,096 раза

5. Полоса пропускания приёмника - /> Гц

6. Неравномерность ослабления в полосе

пропускания приёмника - /> дБ, что составляет 1,884 раза

7. Коэффициенты действия АРУ - a = 900 раз

- b = 2 раза

раза

Гц

раза

раз

раза

Гц — нижняя частота диапазона

Гц — верхняя частота диапазона

Гц — промежуточная частота

Структурная схема приёмника ( общий вид ) :

Оглавление.

1. Предварительныйрасчёт и составление структурной схемы

1.1.Определениенеобходимости использования УРЧ

1.2.Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ

1.3.Предварительноераспределение усиления по трактам ВЧ и ПЧ

2. Электрическийрасчёт каскадов приёмника

2.1. Входнаяцепь

2.2. Усилительрадио частоты (УРЧ)

2.3. Преобразовательчастоты

2.4. УсилителиПЧ

2.5. Детекторсигнала

3.Литература

Задание:

Iчасть : Счётчик прямогосчёта .

М= 13; триггеры типа JK.

Коддвоичный, возрастающий;

Используютсясостояния: а0, а1 … а12 .

IIчасть : Интерфейс ЗУ .

Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB.

IIIчасть : Подпрограмма .

Сложитьтри положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3, представленные вкоде BCD и хранящиеся всекторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .

Поместитьполученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта наслучай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .

Предполагается,что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.

Это– задача с двойным (вложенным) циклом.

Блок– схема алгоритма:

1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы.

1.1. Определение необходимости использования УРЧ .

Так как у нас /> дБ, то примем />= 3 дБ, что составляет 1,413 раза

раза, что составляет 36,766 дБ

раза

раза, что составляет 32.522 дБ

Так как у нас /> > /> , то нам не надо использовать УРЧ .

Тогда, примем :

раза, что составляет 32.522 дБ Определим эквивалентные затухания контура :

При расчётах надо помнить, что существует предельно допусимые добротности, так называемые — конструктивные, выше которых нельзя сделать .

— конструктивная добротность для диапазона СВ

— конструктивное затухание

следовательно необходимо использовать УРЧ

Тогда получим :

раза, что составляет 16.506 дБ

Примем /> = /> = 6.688 раза

раза, что составляет 16.506 дБ Проверим, какая получилась неравномерность в полосе пропускания приёмника :

раза, что составляет приблизительно 0 дБ

1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ .

Так как нам необходимо исп — ть УРЧ, то примем: /> = /> = 5.5 дБ, что сост. 1,884 раза

раза

Как правило в качестве фильтрующих элементов используются двухконтурные фильтры, настроенные на частоту 465 кГц, но с различным фактором связи - b .

Возьмём фактор связи b = />

Тогда максимально допустимая добротность по полосе пропускания, допустимая для получения заданного /> , может быть расчитана по формуле :

где /> - число фильтров

Минимально допустимая добротность, необходимая для обеспечения заданной селективности по соседнему каналу, можно расчитать по формуле :

где /> = 10 кГц

Примем /> = 2, тогда:

раза

Т.е. получили /> > /> , тогда выберем /> как среднее ариф. между /> и />

раза, что составляет 38.380 дБ

Таким образом, нам необходимо 2 фильтра для получения заданной селективности .

1.3. Предварительное распределение усиления по трактам .

Общий коэффициент усиления складывается из следующих величин :

где /> - коэффициент усиления входной цепи

/> - коэффициент усиления УРЧ

/> - коэффициент усиления преобразователя частоты

/> - коэффициент усиления УПЧ

Общий коэффициент усиления можно расчитать по формуле :

В — напряжение на детекторе сигнала

Предварительно примем :

Тогда :

Расчитаем число каскадов УПЧ :

где /> - коэффициент усиления одного каскада УПЧ

Примем

Если число контуров /> , то число фильтров с точки зрения усиления :

В итоге наших вычислений получили, что /> > /> . Примем /> = /> = 2, но нам теперь необходимо добавить апериодический каскад, который только усиливает, с коэффициентом усиления /> = 5… 10, и не влияет на селективность.

По полученым расчётным данным структурная схема приёмника выглядит следующим образом :

2. Электрический расчёт каскадов приёмника .

2.1 Входная цепь .

Определим тип переменного конденсатора .

Найдём коэффициент перекрытия по частоте :

С другой стороны, коэффициент перекрытия по ёмкости :

где /> Ф, а /> Ф, т.е.

Тогда коэффициент перекрытия по частоте, который даёт данный конденсатор равен :

Так как мы получили большую величину, чем нужно, то нам нужно укоротить /> :

Откуда, выражая /> , получаем:

В диапазоне СВ ёмкость /> состоит из /> - подстроечный конденсатор и /> - паразитный конденсатор ( /> = /> + /> ) .

Тогда

где /> Ф — ёмкость монтажа

/> Ф — входная ёмкость

/> Ф — ёмкость катушек

Теперь мы можем найти подстроечную ёмкость :

Таким образом, получили /> = 20,73 пФ

Определим индуктивность контура /> :

Гн

Таким образом, получили /> = 175,3 мкГн

Теперь найдём индуктивность связи /> .

Для этого сначала необходимо определить /> - максимальную резонансную частоту антенны :

где /> = 50 пФ — минимальная паразитная ёмкость антенны

/> = 10 мкГн — минимальная паразитная индуктивность антенны

Так как /> выражена через /> , то вычислим коэффициент удлиннения :

или после преобразования получим :

где /> - неравномерность коэффициента передачи ВЦ

Тогда искомая величина /> равна:

Гн

То есть получили /> = 2,658 мГн

Гц Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи :

Гн

Первые два варианта схем по разному влияют на /> . При перестройке от /> к /> при автотрансформаторной связи увеличивается затухание ( т.е. /> уменьшается ) и уменьшается m при увеличении частоты, а при внутриёмкостной связи уменьшается затухание ( /> увеличивается ), причём довольно резко ( в 27 раз ). Необходимо скомпенсировать рост добротности с одновременным уменьшение m, для этого будем использовать комбинированную связь. Будем поддерживать /> ) .

Рассчитаем оптимальный вид связи между антенной и ВЦ ( комбинированная связь )

Потребуем, чтобы коэффициент включения mменялся так, чтобы/> = /> . Это возможно только при комбинированной связи .

Определим затухание в контуре, которое необходимо на верхней частоте диапазона :

Определим коэффициент включения на верхней и нижней частоте :

где /> = 1 кОм — входное сопротивление транзистора УРЧ.

Используя полученные значения /> и /> , вычислим :

Теперь найдём

1.)

2,)

3,)

Гн

( Так как /> )

Таким образом, все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) :

Гн

Расчитаем коэффициент передачи входной цепи .

где />

Неравномерность коэффициента передачи ВЦ :

Проверим :

Неравномерность увеличилась, следовательно характеристика входной цепи ухудшилась .

2.2. Расчёт УРЧ

Элементы контура /> , /> , /> такие же как и во ВЦ. Здесь таже комбинированная связь, что и во ВЦ.

Найдём /> :

Гн

где /> = 13 пФ — суммарная паразитная ёмкость

Теперь расчитаем комбинированную связь контура с транзистором преобразователя :

По аналогии с расчётами выше имеет :

Гн Расчитаем трансформаторную связь контура УРЧ с коллектором транзистора :

Оптимальное рассогласование

где /> = 35 кОм

Определим коэффициент связи между контуром и коллекторной цепью :

Теперь рассчитаем коэффициент усиления УРЧ на верхней и нижней частотах :

где r — характеристическое сопротивление контура

/> = 0,25 А/В — максимальная крутизна выходной ВАХ .

/> - входная проводимость

/> - выходная проводимость

Для УРЧ существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости :

где /> - коэффициент устойчивости ,

/> = 1,8 пФ — паразитная ёмкость коллекторного перехода

следовательно нам необходимо уменьшать /> до тех пор, пока /> не будет равняться 0,6*/> , т.е. /> .

Таким образом примем /> , тогда:

2.3. Преобразователь частоты

Амплитуда крутизна первой гармоники при угле отсечки 90 градусов можно вычислить по формуле :

где /> = 0,25 — максимальная крутизна преобразующего элемента

/> = 0,04 — минимальная крутизна преобразующего элемента

Крутизна преобразования равна :

Расчитаем элементы контура фильтра, настроенного на частоту 465 кГц :

Примем :

Ф — чтобы не влияли различные паразитные ёмкости Тогда :

Гн

Определим коэффициенты включения, необходимые для того, чтобы с учётом /> и /> была обеспечена заданная величина /> = 0.012

- конструктивная добротность ФПЧ

— конструктивное затузание ФПЧ

— характеристическое сопротивление контура

Определим коэффициент усиления преобразователя :

мА/В

МГц

пФ Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости :

Получили, что /> > /> , следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения /> и /> , так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше, чем 0,6*/> , т.е. чтобы выполнялось неравенство /> .

Уменьшим коэффициенты включения /> и /> в 1,5 раза :

Тогда

2.4. Усилители промежуточной частоты

Число фильтров УПЧ равно :

следовательно у нас будет один контур УПЧ, и он будет нерегулируемый. Значит его рабочую точку необходимо установить в положение />

Расчитаем эго параметры :

Где /> - входное сопротивление детектора сигнала, оно равно половине сопротивления нагрузки ( /> ), а сопротивление нагрузки, в свою очередь равно 0,4 /> , а /> , следовательно получили, что />

Ом

коэффициент усиления

каскада УПЧ

Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости :

Уменьшим коэффициенты включения /> и /> в 2 раза :

Расчёт УПЧ делается по тойже методике, что и выше. Контур тотже самый, следовательно элементы такие же .

2.5. Детектор сигнала .

Используем последовательный амплитудный детектор на полупроводниковом диоде :

Обычно в качестве диода включают D9, D18, D20. Выберем один из них, например D18 .

Его характеристики :

/> А/В — крутизна прямой ветви ВАХ

/> А/В — крутизна обратной ветви ВАХ

/> Ф — паразитная ёмкость

Входное сопротивление УНЧ выбирают в пределах 10 — 50 кОм ( обычно 20-30 кОм ) .

Примем :

Ом

Общую величину сопротивления нагрузки по постоянному току /> определяют из условия получения минимальных нелинейных искажений. Для этого сопротивление цепи по постоянному и переменному току должны быть примерно одинаковыми .

Допустим, что отклонение между ними составляет 20 %, т.е. /> .

Если считать, что /> =2,5 МОм >> /> , то

/> = /> { A } .

Для получения достаточного коэффициента передачи детектора обычно берут:

/> = 0,2/> и /> = 0,8/> { B }.

Совместное решение { A } и { B } дают результат : /> = 7500 Ом

/> = 2000 Ом

/> = 10000 Ом

Общую ёмкость нагрузки /> определяют из условия получения минимальных искажений вследствии избыточной постоянной времени цепи нагрузки:

где /> - верхняя частота модуляции /> = 3.8 кГц

Ёмкость нагрузки для улучшения фильтрации колебаний ПЧ обычно поровну делят м/у /> и /> , т.е. /> = /> = 0,5/>

Примем :