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 |
Гц — нижняя частота диапазона |
Гц — верхняя частота диапазона |
Гц — промежуточная частота |
Структурная схема приёмника ( общий вид ) : |
Оглавление.
1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы
1.1.Определение необходимости использования УРЧ
1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ
1.3.Предварительное распределение усиления по трактам ВЧ и ПЧ
2. Электрический расчёт каскадов приёмника
2.1. Входная цепь
2.2. Усилитель радио частоты (УРЧ)
2.3. Преобразователь частоты
2.4. Усилители ПЧ
2.5. Детектор сигнала
3. Литература
Задание:
I часть : Счётчик прямого счёта .
М = 13; триггеры типа JK.
Код двоичный, возрастающий;
Используются состояния: а0, а1 … а12 .
II часть : Интерфейс ЗУ .
Lпзу = 11 KB; Lозу = 4 KB.
III часть : Подпрограмма .
Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3, представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .
Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай 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, 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 |
раза, что составляет 16.506 дБ |
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 |
Как правило в качестве фильтрующих элементов используются двухконтурные фильтры, настроенные на частоту 465 кГц, но с различным фактором связи — b . |
Тогда максимально допустимая добротность по полосе пропускания, допустимая для получения заданного , может быть расчитана по формуле : |
Минимально допустимая добротность, необходимая для обеспечения заданной селективности по соседнему каналу, можно расчитать по формуле : |
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 |
Расчитаем число каскадов УПЧ : |
где — коэффициент усиления одного каскада УПЧ |
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 : |
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 ( = + ) . |
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 : |
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: |
То есть получили = 2,658 мГн |
Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи : |
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 m менялся 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,) |
Таким образом, все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) : |
Расчитаем коэффициент передачи входной цепи . |
Неравномерность коэффициента передачи ВЦ : |
Неравномерность увеличилась, следовательно характеристика входной цепи ухудшилась . |
Элементы контура , , такие же как и во ВЦ. Здесь таже комбинированная связь, что и во ВЦ. |
где = 13 пФ — суммарная паразитная ёмкость |
Теперь расчитаем комбинированную связь контура с транзистором преобразователя : По аналогии с расчётами выше имеет : |
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 : |
Ф — чтобы не влияли различные паразитные ёмкости |
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 : |
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 : |
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 |
коэффициент усиления каскада УПЧ |
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 2 раза : |
Расчёт УПЧ делается по тойже методике, что и выше. Контур тотже самый, следовательно элементы такие же . |
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 ) . |
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: = 0,2и = 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 |
Коэффициент передачи диодного детектора при линейно ломанной апроксимации ВАХ определяется углом отсечки Q тока через диод ( ) : |
радиан, что составляет приблизительно 16 градусов |
С учётов резистивного делителя в цепи нагрузки : |
Для правильного подключения диода к последнему контуру УПЧ определим входное сопротивления диодного детектора. При последовательной схеме : |