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
/>
В/>
/>
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/>
разаТ.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:
/>
Ф/>
/>
В диапазоне СВ ёмкость /> состоит из /> - подстроечный конденсатор и /> - паразитный конденсатор ( /> = /> + /> ) .
Тогда/>
где /> Ф — ёмкость монтажа
/> Ф — входная ёмкость
/> Ф — ёмкость катушек
/>
Ф/>
Теперь мы можем найти подстроечную ёмкость :/>
/>
/>
Ф/>
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:
/>
/>
/>
ГнТо есть получили /> = 2,658 мГн
/>
/>
Гц Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи :/>
Гн/>
Ф/>
ГнПервые 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,)
/>
/>
/>
/>
Ф/>
/>
Гн( Так как /> )
Таким образом, все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) :/>
/>
/>
Гн/>
Гн/>
/>
Ф/>
/>
Гн/>
Ф/>
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 /> :
/>
/>
Гнгде /> = 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 />
/>
Омкоэффициент 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 .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 :/>
Ф , тогда :/>
Ф/>
Ф/>
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 :/>
/>
Ом