Реферат: Расчет супергетеродинного приемника
--PAGE_BREAK--2.2 Выбор промежуточной частоты
Так как для реализации своих исходных данных я выбрал схему супергетеродинного приемника, то большое значение для обеспечения постоянства его качественных показателей на заданном уровне, приобретает правильный выбор промежуточной частоты fпр.
При выборе промежуточной частоты необходимо руководствоваться следующими соображениями. Промежуточная частота должна находиться вне диапазона принимаемых частот и не должна совпадать с частотами мощных радиостанций, в противном случае сигнал будет подавлен сигналами этих радиостанций.
Промежуточная частота должна иметь стандартное значение, установленное ГОСТом, поскольку на таких частотах мощные радиостанции не работают.
Выбранная промежуточная частота должна иметь такое значение, при котором наиболее эффективно можно будет обеспечить хорошую избирательность как по соседнему, так и по зеркальному каналу.
Для обеспечения более высокой избирательности по зеркальному каналу Seз, промежуточная частота должна быть по возможности выше (зеркальный канал отстает от полезного на 2fпр), а для обеспечения избирательности по соседнему каналу Sез — как можно ниже (соседний канал отстает от полезного на величину 10 кГц). Однако с увеличением fпр ухудшается добротность избирательной системы фильтра сосредоточенной селекции (ФСC), а следовательно не произойдет обеспечение высокой избирательности по соседнему каналу, в следствии чего на нагрузке радиоприемного устройства (РПУ) будет выделяться сигнал с частотой fпр 10 кГц. Поэтому, чтобы этого не случилось необходимо, чтобы ФСC обладал достаточно высокой избирательностью, а это возможно только при достаточно низкой fпр, так как при уменьшении fпр увеличивается добротность.
При большой fпр добротность ФСC меньше, его АЧХ имеет более пологие скаты и более широкую полосу пропускания, в
которую входит сигнал с соседнего канала. В случае, если fпр меньше — добротность ФСC больше, полоса пропускания меньше и сигнал с соседнего канала в эту полосу не входит.
Возникло противоречие: с одной стороны нужно увеличить fпр для обеспечения высокой Sез, с другой стороны нужно уменьшить Sпр для обеспечения высокой Sез. Поэтому чтобы удовлетворить эти два условия нужно выбрать необходимую fпр.
Следуя ГОСТу видно, что промежуточная частота для ДВ, СВ и КВ диапазонов равна 465 кГц, для УКВ диапазонов 10,7 МГц, а для радиолокационных РПУ fпр = 100 МГц.
Исходя из выше написанного, сделаем вывод, что для данного приемника промежуточная частота равна 465 кГц, так как данный приемник длинноволновый.
Так же необходимо обеспечить избирательность по промежуточной частоте. Если на частоте равной промежуточной будет работать передатчик, то смеситель преобразователя для этой частоты будет являться резонансным усилителем и из-за некоторых резонансных свойств тракта ВЧ в нагрузке РПУ мы будем слышать на ряду с полезным сигналом сигнал-помеху на fпр. Ослабить этот побочный канал можно включением в цепь антенны фильтра «пробка».
Из вышесказанного следует, что избирательность по побочным каналам, а так же другие показатели РПУ зависят от правильного выбора промежуточной частоты.
2.3 Выбор параметров избирательной системы тракта ВЧ
Избирательные системы тракта высокой частоты (ТВЧ) представляют собой резонансные системы. Они ставятся во входных цепях и каскадах усилителей ВЧ и обеспечивают избирательность по зеркальному каналу.
Количество резонансных систем берется исходя из требований к избирательности по зеркальному каналу.
Так как моя избирательность Slзер = 25 дБ, а при fпр =
465 кГц (для моего диапазона принимаемых частот
150-400 кГц) избирательность одного резонансного контура Slзер =25-40 дБ, то в тракте ВЧ ориентировочно достаточно одного контура.
Исходными данными для определения параметров избирательной системы тракта ВЧ является заданная избирательность Sезер и полоса пропускания тракта ВЧ (2DFтвч).
Добротность контуров тракта ВЧ (Qэ) необходимо рассчитать так, чтобы одновременно удовлетворить двум условиям: обеспечить избирательность по зеркальному каналу и пропустить полосу частот не уже 2DFтвч.
Таким образом, исходя из условия обеспечения избирательности, рассчитываем добротность Qэи по формуле (2.2)
6444448
Sl
зер
_*_
fmax
_?
Ö
_ fmax+2f
пр
________
Qэи= ìfmax+2f
пр
_ fmax__ü
î fmax fmax+2fпрþ, (2.2)
где n — количество ориентировочно выбранных контуров;
Slзер — заданное значение избирательности по зеркальному каналу, дБ;
Smax — максимальная частота диапазона, кГц;
Sпр — промежуточная частота моего диапазона, кГц.
Из моих исходных данных Sезер = 25 дБ = 17,8, fmax = 400 кГц, fпр = 465 кГц, n = 1.
17,8*0,4__
_ 0,4+(2*0,465)________ 5,35____
Qэи = ì0,4+(2*0,465)_ ____0,4______ü= 3,325-0,3 = 1,77.
î 0,4 0,4+(2*0,465)þ
Затем рассчитываем добротность Qэп, исходя из условий обеспечения заданной полосы пропускания по формуле (2.3)
====¬¬
fmin Ö
1-?
Ö
(Мк)?
Qэп = 2DFтсч * ?Ö(Мк) , (2.3)
где fmin — минимальная частота принимаемого диапазона, кГц;
2DFтcч — полоса пропускания ТСЧ;
Мк — коэффициент частотных искажений.
В данном случае fmin = 150 кГц, n = 1, Мк выбирается в пределе 0,7 — 0,9, в данном случае Мк выбрано равным 0,8.
2DFтcч рассчитывается по формуле (2.4)
2DFтcч = 2*(DF+Dfсопр+Dfг), (2.4)
где DF — полоса воспроизводимых частот;
Dfсопр — допустимая неточность сопряжения настроек контуров, кГц;
Dfг— возможное отклонение частоты гетеродина, кГц.
Для моего диапазона Dfсопр = 1-5 кГц, выбираем 1 кГц.
DF = Fв — Fн = 4,9 кГц.
-3
Dfг = 1 * 10 * fmin = 0,15 кГц.
Подставляем данные числовые значения и получаем:
2DFтcч = 2*(4,9+1+0,15) = 12,1 кГц.
———
Qэп = (150/12,1)*((v1-0.8?)0,8) = 12,4*0,75 = 9,3.
Искомая добротность должна удовлетворять условию (2.5)
Qэп > Qэ > Qэи. (2.5)
Лишь в этом случае можно получить резонансную кривую контура, обеспечивающую данную избирательность и полосу пропускания.
9,3 > Qэ > 1,77.
В данном случае Qэ = 2. Эту добротность приравнивают к Qэmax — добротность контуров тракта ВЧ на максимальной частоте.
Qэ должно быть практически осуществимо. Конструктивная добротность контура (Q), из-за шунтирования входным сопротивлением транзистора, уменьшается. Поэтому значение Qэ не должно превышать 0,8*Q, а значение Q для моего приемника не должно превышать 100. Зададимся Q = 2,5.
Рассчитываем Qэmin — добротность на минимальной частоте по формуле (2.6)
Qэmin = 1/dэmin, (2.6)
dэmin = d+(dэmax-d)*(fmin/fmax), (2.7)
dэmax = 1/Qэmax, (2.8)
где Q — конструктивная добротность контуров,
Qэmax — добротность контура на максимальной частоте диапазона.
Исходя из формул и моих данных вычислим Qэmin :
dэmax = 1/2 = 0,5.
dэmin = 1/2,5 + (0,5 — (1/2,5))*(0,15/0,4)=0,44.
Qэmin = 2,3.
Полученные добротности должны выполняться в условиях неравенств: Qэп > Qэmin; Qэmax > Qэи. Условие неравенств выполняются, следовательно расчет добротностей произведен верно.
Теперь необходимо проверить, возможно ли обеспечить заданную избирательность при полученных значениях Qэmin и Qэmax.
Избирательность по зеркальному каналу на минимальной частоте рассчитывается по формуле (2.9)
ìfmin+2fпр _ fmin__ ü
Slзер(min) = Qэmin * î fmin fmin+2fпр þ*
ìfmin+2fпр ü
* î fmin þ, (2.9)
где Qэmin — добротность контуров тракта ВЧ на минимальной частоте.
Из моих исходных данных fmin = 150 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmin = 2,3, n = 1 можно вывести следующее:
ì0,15 + (2 * 0,465)_ _ 0,15_ _____ü
Slзер(min) = 2,3 * î 0,15 0,15 + (2 * 0,465)þ*
ì0,15 + (2 * 0,465)ü
* î 0,15 þ= 2,3 * (7,2 — 0,14) * 7,2 =
= 116,9 = 40 дБ.
Избирательность по зеркальному каналу на максимальной частоте рассчитывается по формуле (2.10)
ìfmax+2fпр _ fmax__ ü
Slзер(max) = Qэmax * î fmax fmax+2fпр þ*
ìfmin+2fпр ü
* î fmin þ, (2.10)
Из моих исходных данных fmax = 400 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmax = 2, n = 1 можно вывести следующее:
ì0,4 + (2 * 0,465)_ 0,4 ______ü
Slзер(max) = 2 * î 0,4 0,4 + (2 * 0,465)þ*
ì0,4 + (2 * 0,465)ü
* î 0,4 þ= 2 * (3,325 — 0,3) * 3,325 = 26 дБ
Далее рассчитываем избирательность тракта ВЧ по соседнему каналу по формуле (2.11)
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Slтсч= [Ö1 + ((2Df/fmax) * Qэmax)?]?, (2.11)
где Df — стандартная расстройка, кГц.
Из моих исходных данных fmax = 400 кГц, из главы 2.3
Qэmax = 2, n = 1, Df = 9 кГц можно найти Slтсч:
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ¾¾¾¾¾¾
Slтсч = Ö1 + ((2*9/400) * 2)? = Ö1 + 0,0081 = 1 = 0 дБ.
Далее находим вносимые частотные искажения Мтсчна заданной полосе пропускания приемника 2Df:
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Мтсч= 1 / (Ö1 + ((Qэmin * (2Df/fmin))?) , (2.12)
Из моих исходных данных fmin = 150 кГц, fпр = 465 кГц и из главы 2.3 Qэmin = 2,3, n = 1, Df = 9 кГц можно вывести следующее:
¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾
Мтсч= [1/ (Ö1 + (2,3 * (2*9/150))?) = 1/1,037 = 1 = 0 дБ.
Рассчитаем избирательность приемника по промежуточной частоте по формуле (2.13)
Slпр = (Qэmin(fпр/fо — fо/fпр))? * fпр/fо, (2.13)
где fо — крайняя частота поддиапазона, наиболее близка к промежуточной fпр;
Qэ — добротность контуров по частоте fо;
n — число однотипных контуров ТСЧ.
Полученное значение Slпр оказалось больше заданного, фильтр-пробка не нужен.
2.4 Распределение частотных искажений по трактам РПУ
Частотные искажения вносят все тракты приемника. Необходимо рассчитать конкретные значения частотных искажений каждого тракта, так как значение допустимых частотных искажений, заданное в исходных данных коэффициентом М, должно быть распределено по всему тракту приемника.
Коэффициент частотных искажений тракта РЧ — Мтрч рассчитывается по формуле (2.14)
Мвч = М — Мнч, (2.14)
где М — заданный коэффициент частотных искажений приемника, дБ;
Мнч — коэффициент частотных искажений тракта ЗЧ, дБ.
Из моих исходных данных М = 5 дБ, Мнч задается в пределах 3-6 дБ. Я выбираю Мнч = 3 Дб.
Мвч = 5 — 3 = 2 дБ.
Полученное значение Мвч состоит из частотных искажений трактов сигнальной и промежуточной частот.
Используя коэффициент частотных искажений ТСЧ Мтсч получаем частотные искажения ТПЧ
Мтпч = Мвч — Мтсч, (2.15)
где Мвч - коэффициент частотных искажений высокочастотной части (ВЧ), дБ;
Мтсч — коэффициент частотных искажений тракта сигнальной частоты (ТСЧ), дБ.
Исходя из моих данных
Мтпч = 2 — 0 = 2 дБ.
2.5 Выбор избирательной системы тракта ПЧ
Избирательная система тракта промежуточной частоты (ТПЧ) обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу и вместе с трактом сигнальной частоты формирует резонансную характеристику приемника.
Значение избирательности Slр, по которому рассчитывают избирательную систему, определяют исходя из запаса на 15-20% (в относительных величинах), что позволяет обеспечить заданные требования при ухудшении избирательности, вызванном неточностью сопряжения настроек контуров.
Следует учесть также значение избирательности по соседнему каналу в ТСЧ, который существенно влияет на избирательность на длинных волнах. Таким образом, расчетная избирательность
(1,5-1,2)S
l
Slр= Slтсч , (2.16)
где Sl— заданная избирательность по соседнему каналу, дБ;
Slтсч— избирательность по соседнему каналу тракта ВЧ, дБ.
Из исходных данных Sl= 24 дБ = 15,9; из формулы (2.11)
Slтсч= 1,004 можно вывести следующее:
1,2*15,9
Slр= 1,004 = 19 = 25,5 дБ.
Избирательной системой ТПЧ служит система фильтров сосредоточенной избирательности. Количество звеньев ФСC в радиовещательных радиоприемных устройствах редко превышает 5, а в некоторых профессиональных приемниках оно достигает 9-13.
Число звеньев ФСС выбирается в соответствии с Slтпч из расчета 10-12 дБ на одно звено. В данном случае число звеньев ФСC равно трем. Но так как первое звено ФСС тракта промежуточной частоты (ПЧ) шунтируется выходным сопротивлением транзистора-усилителя ПЧ, то следовательно добротность первого и последнего звена падает, поэтому я буду делать ФСС из четырех звеньев, чтобы обеспечить заданную избирательность.
2.6 Определение числа каскадов тракта РЧ и распределение усиления по каскадам
Для того, чтобы определить число каскадов тракта радиочастоты необходимо задать величину напряжения на выходе детекторного каскада (Ud) из расчета обеспечения режима линейного детектирования. Для детекторного каскада, выполненного на полупроводниковом диоде, это напряжение должно быть 0,5 — 1 В.
Необходимый коэффициент усиления тракта радиочастоты с 1,5 — 2 кратным запасом, учитывающим разброс параметров усилительных элементов, равен:
(1,5-2)U
d
К’вч= Ö2 Ea , (2.17)
где Ud— напряжение на выходе детекторного каскада, В;
Ea— чувствительность по техническим данным, мкВ.
Из моих исходных данных Еа=0,15 mВ/м. Величину Ud, выбираемую в пределах (0,5 — 1)В, в моем случае равна 1 В.
__ -3
К’вч= 2*1/(Ö2 *0,15*10 ) = 9524.
При использовании схемы тракта промежуточной частоты, настроенной по принципу сосредоточенной избирательности, при внешней антенне коэффициент усиления тракта радиочастоты рассчитывается по формуле (2.18)
n-1
Квч = Квх ц * Кувч * Кпр * Капч* Кшпч1* Кшпч2, (2.18)
где n— количество контуров в тракте ВЧ;
Квх ц— коэффициент усиления входной цепи с внешней антенной;
Кувч— коэффициент усиления каскада высокой частоты;
Кпр— коэффициент усиления преобразователя частоты;
Капч— коэффициент усиления апериодического каскада промежуточной частоты;
Кшпч1— коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя промежуточной частоты;
Кшпч2— коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя на входе детектора.
Коэффициент усиления входной цепи (Квх ц) выбирают в пределах 0,1-0,4, в данном случае 0,1. Коэффициент усиления апериодического каскада промежуточной частоты (Капч)выбирают в пределах 10-40, в данном случае 10. Коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя промежуточной частоты (Кшпч1)выбирают в пределах 20-30, в данном случае 20. Коэффициент усиления одноконтурного широкополосного усилителя на входе детектора (Кшпч2) выбирают в пределах 30-150, в данном случае 50.
Квч = 0,1*12*20*50*10 = 12000.
После расчетов должно выполняться условие Квч >К’вч. По полученным результатам расчета составляем структурную схему тракта радиочастоты, изображенную на рисунке (2.4)
<img width=«645» height=«168» src=«ref-1_743408667-3718.coolpic» v:shapes="_x0000_s1089 _x0000_s1063 _x0000_s1062 _x0000_s1061 _x0000_s1076 _x0000_s1074 _x0000_s1081 _x0000_s1073 _x0000_s1080 _x0000_s1070 _x0000_s1072 _x0000_s1071 _x0000_s1078 _x0000_s1067 _x0000_s1075 _x0000_s1077 _x0000_s1085 _x0000_s1058 _x0000_s1057 _x0000_s1056 _x0000_s1088 _x0000_s1086 _x0000_s1087 _x0000_s1082 _x0000_s1055 _x0000_s1083 _x0000_s1069 _x0000_s1059 _x0000_s1060 _x0000_s1079 _x0000_s1068 _x0000_s1066 _x0000_s1065 _x0000_s1084 _x0000_s1064"> продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по коммуникациям
Реферат по коммуникациям
Разработка фотоприемного устройства волоконно-оптической системы передачи информации ВОСПИ
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Система частотной автоподстройки
2 Сентября 2013
Реферат по коммуникациям
Проектирование приемного устройства
2 Сентября 2013