Реферат: Приёмник радиовещательный переносной

--PAGE_BREAK--2. Проектирование структурной схемы линейного тракта приёмника


Строгое выполнение блок-схемы ПРМ без детального расчёта отдельных каскадов затруднительно, особенно для высокочастотных диапазонов волн. Поэтому в некоторых случаях уже при расчёте структурной схемы может потребоваться конкретизация активных элементов ПРМ, схем их включения и др.
2.1 Расчёт необходимой полосы пропускания


Полоса пропускания линейного тракта ПРМ, форма основных характеристик (АЧХ, ФЧХ) в пределах полосы частот принимаемого сигнала должны удовлетворять требованиям допустимых искажений. Необходимая полоса пропускания (ПП) определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала <img border=«0» width=«29» height=«24» src=«ref-1_1804743929-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">; доплеровским смещением частоты сигнала, которое в данном случае можно положить равном нулю, т.к. имеем дело с малыми скоростями <img border=«0» width=«54» height=«25» src=«ref-1_1804744049-164.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027"> и запасом <img border=«0» width=«34» height=«24» src=«ref-1_1804744213-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">, зависящим от нестабильности частот принимаемого сигнала и гетеродинов приёмника, а так же погрешностей в настройки отдельных контуров и всего приёмника. Таким образом
<img border=«0» width=«159» height=«25» src=«ref-1_1804744344-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029"> (1)
Ширина спектра принимаемого сигнала при АМ определяется как удвоенная верхняя частота модуляции, т.е. <img border=«0» width=«78» height=«24» src=«ref-1_1804744643-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> (2)

Запас по полосе в данном случае можно определить по следующей формуле: <img border=«0» width=«12» height=«23» src=«ref-1_1804744820-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
<img border=«0» width=«178» height=«33» src=«ref-1_1804744893-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">, (3)
где <img border=«0» width=«24» height=«25» src=«ref-1_1804745411-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">  — относительная погрешность и нестабильность частоты настройки контуров тракта промежуточной частоты (<img border=«0» width=«145» height=«25» src=«ref-1_1804745525-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"><img border=«0» width=«65» height=«24» src=«ref-1_1804745923-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">кГц), <img border=«0» width=«28» height=«23» src=«ref-1_1804746088-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">  — температурная нестабильность высокой частоты, которая определяется как
<img border=«0» width=«156» height=«24» src=«ref-1_1804746207-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">, (4)
где ТКЧ — температурный коэффициент нестабильности частоты настройки контуров гетеродина (для кварцевого гетеродина ТКЧ=10-6 1/град), <img border=«0» width=«47» height=«24» src=«ref-1_1804746491-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">  — статистический разброс температур окружающей среды между приёмником и передатчиком, <img border=«0» width=«18» height=«24» src=«ref-1_1804746638-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">  — частота принимаемого сигнала.
<img border=«0» width=«159» height=«24» src=«ref-1_1804746738-400.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">, (5)
где <img border=«0» width=«25» height=«18» src=«ref-1_1804747138-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">  — диапазон рабочих температур проектируемого приёмника.

Таким образом, получим <img border=«0» width=«247» height=«24» src=«ref-1_1804747247-413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">Гц
<img border=«0» width=«281» height=«31» src=«ref-1_1804747660-648.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043"> Гц, <img border=«0» width=«137» height=«24» src=«ref-1_1804748308-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044"> кГц,

<img border=«0» width=«162» height=«21» src=«ref-1_1804748565-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> кГц.
Так как из-за увеличения полосы ухудшается избирательность по соседнему каналу и отношение сигнал/шум, то следует выбирать полосу фильтра не более рассчитанной, но и не на много уже. Исходя из этого, ограничимся полосой в 12,5кГц, и выберем пьезокерамический фильтр УПЧ типа ПФ1П-2 465кГц <img border=«0» width=«33» height=«45» src=«ref-1_1804748837-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> 12,5кГц, который обеспечивает селекцию по соседнему каналу при расстройке ±9кГц более 40дБ, что и требуется по техническому заданию.
2.2 Распределение усиления по каскадам


Необходимое усиление сигналов в линейном тракте следует обеспечить при достаточной устойчивости каскадов (возможно меньшее их число), используя экономичные приборы. С другой стороны, во избежание сильной перегрузки каскадов при большом динамическом диапазоне входных сигналов, их число должно быть таким, чтобы на каждый каскад приходилось АРУ не более 10…15дБ.

Коэффициент усиления линейного тракта определяется следующим образом: <img border=«0» width=«113» height=«25» src=«ref-1_1804748994-247.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">, (6)

где — заданная чувствительность ПРМ, UАД — минимальное (с точки зрения допустимых искажений) напряжение на входе АД (для диодного детектора <img border=«0» width=«54» height=«25» src=«ref-1_1804749241-151.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">в. Таким образом, <img border=«0» width=«189» height=«25» src=«ref-1_1804749392-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">раз.
<img border=«0» width=«132» height=«260» src=«ref-1_1804749873-2551.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">

Рис.2. Проходная характеристика транзистора КП305Д.
Для линейной части ПРМ в качестве активного усилительного элемента выберем транзистор КП305Д:

Общие сведения: кремниевый планарный полевой с изолированным затвором и встроенным каналом n-типа, предназначен для работы во входных каскадах высокочастотных усилителей с высоким входным сопротивлением.

Основные параметры:

Крутизна характеристики (мА/В): <img border=«0» width=«70» height=«24» src=«ref-1_1804752424-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> <img border=«0» width=«80» height=«23» src=«ref-1_1804752599-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">

Ёмкость входная (пФ): <img border=«0» width=«69» height=«23» src=«ref-1_1804752788-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">

Ёмкость проходная (пФ): <img border=«0» width=«70» height=«23» src=«ref-1_1804752953-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">

Коэффициент шума (дБ): <img border=«0» width=«54» height=«23» src=«ref-1_1804753123-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">

Для средней крутизны справедливо: <img border=«0» width=«232» height=«28» src=«ref-1_1804753265-439.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> (7)
<img border=«0» width=«229» height=«241» src=«ref-1_1804753704-3346.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">

Рис.3. Зависимость крутизны от входного напряжения для транзистора КП305Д.
Данный транзистор имеет квадратичную характеристику при нулевом смещении и близкую к линейной при смещении в пределах <img border=«0» width=«65» height=«23» src=«ref-1_1804757050-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">В.

Определим устойчивые коэффициенты усиления для этого транзистора на частотах сигнала и промежуточной.
Имеем равенство: <img border=«0» width=«155» height=«51» src=«ref-1_1804757310-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> (8). Тогда на частоте <img border=«0» width=«80» height=«24» src=«ref-1_1804757744-185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">МГц:  <img border=«0» width=«296» height=«51» src=«ref-1_1804757929-736.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">, а на промежуточной частоте: <img border=«0» width=«289» height=«51» src=«ref-1_1804758665-717.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">. Таким образом, положим <img border=«0» width=«62» height=«24» src=«ref-1_1804759382-156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">, <img border=«0» width=«56» height=«25» src=«ref-1_1804759538-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">, <img border=«0» width=«59» height=«24» src=«ref-1_1804759690-153.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">, <img border=«0» width=«64» height=«23» src=«ref-1_1804759843-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">, тогда <img border=«0» width=«340» height=«48» src=«ref-1_1804760003-707.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">. Значит, будем использовать 3 каскада УПЧ с коэффициентами усиления <img border=«0» width=«70» height=«24» src=«ref-1_1804760710-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">.

Для обеспечения заданной АРУ необходимо иметь не менее трёх каскадов усиления (по 10дБ на каскад). Следовательно, будем охватывать АРУ каскад УРЧ и два первых каскада УПЧ.
<img border=«0» width=«546» height=«77» src=«ref-1_1804760880-2088.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">

Рис.4. Структурная схема ПРМ по усилению
Таким образом, структурная схема ПРМ по усилению имеет вид, приведённый на рис.4.
    продолжение
--PAGE_BREAK--2.3 Проверка возможности осуществления регулировок


АРУ обеспечивает требуемое относительное постоянство выходного напряжения ПРМ в условиях изменения мощности принимаемых сигналов. АРУ современных ПРМ осуществляются путём:

а) изменения крутизны характеристики электронных приборов;

б) регулировки междукаскадных связей (обычно в транзисторных ПРМ);

в) регулируемых обратных связей в каскадах или группе каскадов.
Существует большое разнообразие схем АРУ, применяемых в современных ПРМ. Подавляюще большинство из них относятся к классу инерционных систем АРУ с обратной связью. Проверим возможность осуществления автоматических регулировок путём изменения крутизны характеристик транзисторов в усилителях. В этом случае изменение крутизны характеристик электронных приборов регулируемых каскадов должно удовлетворять неравенству: <img border=«0» width=«99» height=«91» src=«ref-1_1804762968-499.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070"> (9) где Si— значение крутизны в исходной рабочей точке i-ого регулируемого каскада, Si,min — значение крутизны при максимальном регулирующем напряжении для i-ого регулируемого каскада, Д и В — заданные исходные данные системы АРУ согласно формулам (9) и (10) (смотри ГОСТ).


<img border=«0» width=«96» height=«47» src=«ref-1_1804763467-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> (10) <img border=«0» width=«83» height=«47» src=«ref-1_1804763791-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072"> (11)

Таким образом, имеем: <img border=«0» width=«137» height=«67» src=«ref-1_1804764076-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073"> => <img border=«0» width=«59» height=«21» src=«ref-1_1804764577-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">.
Значит требуемая АРУ вполне обеспечивается.
2.4 Расчёт допустимого и реального коэффициента шума и чувствительности ПРМ


В диапазонах СВ, ДВ и КВ чувствительность приёмников ограничена внешними помехами (промышленными и атмосферными) и собственными шумами, причём обычно в этих диапазонах уровень внешних помех на входе ПРМ оказывается больше приведённого к входу уровня шумов ПРМ даже без УРЧ. Поскольку эти ПРМ относительно узкополосны, в первом приближении можно считать, что внешние помехи имеют такой же характер, на выходе селективной системы, как собственные шумы. В этом случае для получения требуемой чувствительности со входа внешней антенны коэффициент шума ПРМ не должен превышать значения, рассчитываемого по нижеследующей формуле: <img border=«0» width=«175» height=«48» src=«ref-1_1804764737-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">, (12), где ЕСА — заданная чувствительность,<img border=«0» width=«28» height=«23» src=«ref-1_1804765221-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">  — заданное отношение сигнал/шум на входе ПРМ, <img border=«0» width=«93» height=«24» src=«ref-1_1804765334-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">Дж/К — постоянная Больцмана, Т0 — абсолютная температура, <img border=«0» width=«85» height=«23» src=«ref-1_1804765543-186.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">  — шумовая полоса пропускания линейного тракта ПРМ, — эквивалентное сопротивление антенны. Таким образом, получим: <img border=«0» width=«321» height=«51» src=«ref-1_1804765729-901.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">. Теперь посчитаем реальный коэффициент шума проектируемого ПРМ по формуле: <img border=«0» width=«275» height=«48» src=«ref-1_1804766630-627.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080"> (13). Так как справедливы следующие равенства: <img border=«0» width=«103» height=«45» src=«ref-1_1804767257-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">, <img border=«0» width=«104» height=«24» src=«ref-1_1804767532-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">, то <img border=«0» width=«199» height=«41» src=«ref-1_1804767758-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">, что много меньше допустимого.

Таким образом, при данном коэффициенте шума будет обеспечиваться чувствительность, рассчитываемая по выражению (14).
<img border=«0» width=«303» height=«26» src=«ref-1_1804768172-606.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> (14)
В данном выражении — это относительная шумовая температура антенны, которая зависит от внешних помех (положим <img border=«0» width=«108» height=«26» src=«ref-1_1804768778-297.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">). Тогда,
<img border=«0» width=«419» height=«29» src=«ref-1_1804769075-790.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">мкВ


Таким образом, имеем большой запас по чувствительности.

3. Расчёт входной цепи


Входной цепью называют часть ПРМ, связывающую антенно-фидерную систему со входом первого каскада, которым в данном случае является УРЧ.

В зависимости от вида антенны ВЦ классифицируются как ВЦ при ненастроенной и настроенной антенне. Первые предназначены работать с различными антеннами, внутреннее сопротивление которых комплексно, а параметры заранее не известны (вещательные приёмники); вторые используются в случае работы от антенны с известным активным внутренним сопротивлением (профессиональная связь, СВЧ приёмники). По диапазонам различают ВЦ ДВ, СВ, КВ, метрового диапазона, в которых используются контуры с сосредоточенными параметрами, и ВЦ более коротковолновых диапазонов, в которых применяются коаксиальные, полосковые, микрополосковые и полые резонаторы. По числу селективных элементов ВЦ делятся на одноконтурные, двухконтурные, многоконтурные; по виду связи антенны (фидера) с ВЦ на ВЦ с непосредственной, трансформаторной (автотрансформаторной), емкостной и комбинированной связью.
<img border=«0» width=«251» height=«125» src=«ref-1_1804769865-1072.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">

Рис.5. АЧХ избирательной системы ВЦ.
Основное требование к ВЦ — высокая селективность, чтобы обеспечить заданное ослабление по зеркальному каналу и промежуточной частоте.

Рассчитаем обобщённую расстройку по зеркальному каналу:
<img border=«0» width=«149» height=«51» src=«ref-1_1804770937-443.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088"> (15)

<img border=«0» width=«283» height=«24» src=«ref-1_1804771380-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">МГц
Положим<img border=«0» width=«48» height=«21» src=«ref-1_1804771814-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">, тогда
<img border=«0» width=«199» height=«48» src=«ref-1_1804771953-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">
<img border=«0» width=«389» height=«226» src=«ref-1_1804772503-2493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">

Рис.6. Расчётная электрическая схема ВЦ.
При такой расстройке одноконтурная избирательная система обеспечивает ослабление сигнала на 20дБ. Так как это значительно больше заданного, то используем одиночный колебательный контур в ВЦ.

Выберем ВЦ с индуктивной связью с антенной, так как при этом коэффициент передачи по всему поддиапазону постоянен (при <img border=«0» width=«96» height=«24» src=«ref-1_1804774996-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">).

Параметры для расчёта: =50Ом RВХ=500кОм С
L
=4пФ СВХ=3,5пФ


САМАХ=50пФ САМИН=25пФ СМ=8пФ
LАМИН
=2мкГн
1.                 Индуктивность катушки связи: <img border=«0» width=«223» height=«45» src=«ref-1_1804775214-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094"> (16)

где <img border=«0» width=«103» height=«47» src=«ref-1_1804775697-287.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">, тогда
<img border=«0» width=«365» height=«48» src=«ref-1_1804775984-806.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">мкГн


2. Наибольшее значение коэффициента связи между катушками при допустимой расстройке входного контура:
<img border=«0» width=«473» height=«85» src=«ref-1_1804776790-1692.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> (17)
коэффициент поддиапазона — <img border=«0» width=«257» height=«25» src=«ref-1_1804778482-452.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098"> (18)

эквивалентное затухание катушки связи — <img border=«0» width=«189» height=«24» src=«ref-1_1804778934-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> (19)

3. Наименьшее значение оптимального коэффициента связи между катушками: <img border=«0» width=«376» height=«28» src=«ref-1_1804779248-871.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100"> (20)

затухание антенной цепи —
<img border=«0» width=«484» height=«48» src=«ref-1_1804780119-1406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> (21)
4. Так как <img border=«0» width=«80» height=«25» src=«ref-1_1804781525-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">, то коэффициент связи выбираем
<img border=«0» width=«197» height=«25» src=«ref-1_1804781726-350.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> (22)
5. Коэффициент включения входа электронного прибора к контуру, гарантирующий заданное эквивалентное затухание: (23)
<img border=«0» width=«542» height=«120» src=«ref-1_1804782076-2303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">
активная входная проводимость электронного прибора на максимальной частоте поддиапазона — gвх мах=2,33мкСм (будет рассчитан далее).

Так как оказалось, что <img border=«0» width=«44» height=«23» src=«ref-1_1804784379-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">, то полагаем <img border=«0» width=«44» height=«23» src=«ref-1_1804784514-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">. В этом случае необходимо последовательно в контур включить добавочное сопротивление:
<img border=«0» width=«533» height=«116» src=«ref-1_1804784645-1581.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">

<img border=«0» width=«364» height=«103» src=«ref-1_1804786226-1206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">Ом (24)
6. Проверим осуществимость минимальной эквивалентной ёмкости:
<img border=«0» width=«508» height=«25» src=«ref-1_1804787432-894.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">пФ (25)
7. Индуктивность контурной катушки:
<img border=«0» width=«329» height=«59» src=«ref-1_1804788326-873.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">

<img border=«0» width=«541» height=«53» src=«ref-1_1804789199-1335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">мкГн (26)
8. Действительное значение эквивалентного затухания контура:
<img border=«0» width=«324» height=«64» src=«ref-1_1804790534-933.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> (27)

<img border=«0» width=«556» height=«48» src=«ref-1_1804791467-1086.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">
Таким образом, действительное затухание контура соответствует выбранному ранее.

9. Полоса пропускания ВЦ: <img border=«0» width=«253» height=«25» src=«ref-1_1804792553-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">кГц (28)

10. Коэффициент передачи ВЦ:
<img border=«0» width=«392» height=«52» src=«ref-1_1804792988-1152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115"> (29)
11. Ёмкость блокировочного конденсатора: <img border=«0» width=«193» height=«24» src=«ref-1_1804794140-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">нФ (30)
<img border=«0» width=«395» height=«29» src=«ref-1_1804794472-897.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">нФ (31)
Таким образом, <img border=«0» width=«48» height=«23» src=«ref-1_1804795369-139.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118"> нФ.

На этом расчёт ВЦ можно считать законченным.

    продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по коммуникациям