Реферат: Проектирование радиоприёмника

1.  ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮРАБОТУ.

     

  Необходимо рассчитать радиоприёмник супергетеродинного типа на основанииданных, приведённых в таблице 1.

                                                                                                             Таблица 1.

вар

Вид

принимаемого

сигнала

Диапазон

(МГц)

Выход.

мощ-ть

(Вт)

3 ТЛГ, ОБП 14,0 – 14,35 12

Чувствительность:

 Чувствительность приёмниказависит, в первую очередь, от рабочего диапазона РПУ.

Значения чувствительности приёмника на данной частоте,приведённы в табл. 2.

                                                                                                            Таблица 2.

Чувствительность приёмника, мкВ Диапазон, м 20 В городе 2,6 В пригороде 0,54

Считается, что используется настроенная антенна ссопротивлением 75 Ом. 

Условные обозначения:

-    ТЛГ –амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц;

-    ОБП –телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц;

   Дополнительные данные: Односигнальная селективность:

СелективностьРПУ по соседнему каналу представляет собой ослабление сигнала при расстройкеприёмника на ±9 кГц и составляет не менее 26 дБ.

Подавления зеркального канала:  его необходимо ослабить для КВ по меньшей мере на  10 дБ.

Типфункциональной схемы радиоприемника:

 

В данной работе проектируется приемник 4 класса и строитсяпо схеме с плавным первым гетеродином.

Полосапропускания и коэффициент прямоугольности:

Полоса пропускания общегорадиотракта приемника определяется реальной шириной спектра принимаемогосигнала  и составляет 3 кГц для телефонного однополосного сигнала с подавленнойнесущей и 100 Гц для амплитудной телеграфии. Коэффициент прямоугольностичастотной характеристики радиотракта  лежит в пределах 1, 7 … 2, 5.

Количествопреобразований:

 

НаКВ диапазоне требуется двойное преобразование частоты.

Распределениеизбирательности и усиления по трактам:

 

Коэффициент усиления в тракте сигнальнойчастоты (до 1-го смесителя):

            /> ,       

где: /> - допустимое напряжение на входепреобразователя частоты, которое можно положить равным 100…200 мВ

Еа- чувствительность приемника.

В тракте первой промежуточной частотыкоэффициент усиления />  берется не выше10…20. Коэффициент усиления в тракте 2-й промежуточной частоты должен довестиусиление сигнала до нормального уровня, необходимого для детектированиярадиосигналов в наилучших условиях, и выбирается по формуле:

/>,

/>где: К З<sub/>=10…20 –запас усиления на случай старенияэлементной базы,

/>
Величина  U дет равнанормальному значению напряжения на входе детектора и выбирается в зависимостиот типа детектора. Для АМ детектора эта величина составляет 0,5…1 В (диоднаясхема);  0,1…0,2 В (транзисторная схема). Для однополосного детектора 0.02….0.04 В.

2. Состав и назначение элементов  РПУ.

2.1      Данноерадиоприемное устройство построено по супергетеродинной схеме с двойнымпреобразованием частоты и имеет фильтры в тракте звуковой частоты. Эти фильтрыпредназначены для: ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП –телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц .

Питается данное РПУ отдвухполярного источника питания, который в свою очередь питается от сетипеременного напряжения 220В., 50Гц.

2.2      Функциональнаясхема РПУ.

/> <td/> />
Функциональнаясхема РПУ представлена на рисунке 1.

Рис.1.

Всостав РПУ входит:

· Входная цепь –предназначена для выделения несущей частоты и согласования антенны споследующими каскадами схемы. Также, входная цепь обеспечивает подавлениесигнала по зеркальной частоте.

·Усилитель высокой частоты – обеспечивает нужное усиление несущей дляпоследующих преобразований.

·Смеситель и гетеродин – обеспечивают понижение частоты для последующейфильтрации, т.к. на более низких частотах добротность фильтров намного выше,чем на высоких частотах.

·Полосовой фильтр –  осуществляет избирательность по соседнему каналу.

·Усилитель промежуточной частоты и автоматическая регулировка частоты — –обеспечивает автоматическое усиление промежуточной частоты  для последующейдешифрации.

· Детектор  — выделяет полезный сигнал звуковой частотыиз высокочастотного.

· Фильтрнизкой частоты — предназначен для фильтрации нанизких частотах (ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП –телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ).

· Усилительзвуковой частоты – предназначен для конечного усиления звуковой частоты дозначения мощности, пригодной для воспроизведения через громкоговорители.

3.Расчетыцепей РПУ.

 

1)   Входная цепь :

 

Частотанесущей:  />;

Исходя изразличных схем построения РПУ на частотах близких к 14 МГц, емкостьконденсаторов в контурах входных цепей приблизительно равна 40 пФ ,  Þ  индуктивность будет равна  3,23.10-6Гн. Селективность  по зеркальному каналу не менее — 26 дБ.

2)  УВЧ:

Коэффициент усиления в тракте сигнальнойчастоты (до 1-го смесителя):

            />        

где: /> - допустимое напряжение на входе преобразователячастоты, которое можно положить равным 100…200 мВ

Еа- чувствительность приемника, равнаядля города 2,6 мкВ.

Ксч »/>

Параметры полевого транзистора даны вприложение 1.

3)   Смеситель игетеродин:

 

 Гетеродини смеситель первой промежуточной частоты построены на специализированной ИМСК174ПС1. Колебательный контур подключенный к этой ИМС собран по трехточечнойсхеме и настроен на частоту 12 мГц. На выходе ИМС образуется перваяпромежуточная частота 2 мГц. Гетеродин и смеситель второй промежуточной частотыпостроены на транзисторе V2. Этот каскад является неперестраивавым истабилизирован кварцевым резонатором. Частота гетеродина составляет 1,35 МГц.

Врезультате образуется вторая промежуточная частота равная 465 кГц.  Также  в тракте первойпромежуточной частоты коэффициент усиления />  равен10…20, за счет усиления на V2.

Параметрыспециализированной ИМС К174ПС1 и биполярных транзисторов V2,V3  даныв приложение 2и 3соответственно.

4)   Полосовой  фильтр:

 Полосовой  фильтрпредставляет собой конструктивно законченную систему пъезокерамических иликварцевых резонаторов связанных между собой. Что бы полосовой фильтр работалнормально нужно согласовать его вход и выход с предыдущими и последующими каскадами.У  П.Ф. низкое входное сопротивление. Низкое входное сопротивление первогофильтра согласовано с низким выходным сопротивлением первого смесителя. А вотдля согласования второго П.Ф. с выхода второго смесителя сигнал промежуточнойчастоты цоступает на вход эмиттерного повторителя, собранного на транзистореVT3. Он согласует высокое выходное сопротивление смесителя собранного набиполярном транзисторе с низким входным сопротивлением пьезокерамическогофильтра ZQ2. Полосовые фильты определяют селективность по соседнему каналу.Селективность по соседнему каналу составляет 40 дБ.

ПараметрыП.Ф. даны в приложение 4.

5)  Усилитель промежуточной частоты:

 Усилитель промежуточнойчастоты выполнен на ИМС К157ХА2.

 Коэффициентусиления в тракте 2-й промежуточной частоты должен довести усиление сигнала донормального уровня, необходимого для детектирования радиосигналов в наилучшихусловиях, и выбирается по формуле:

/>,

где: К З<sub/>=10…20 –запас усиления на случай старенияэлементной базы,

/>


Для АМ />
величина  U дет детектора  составляет 0,01…0,02 В.

/>

/>


ПараметрыИМС К157ХА2 даны вприложение 5.

6)   ОБПи ТЛГ детектор:

Для неискаженного детектирования максимальная амплитудаоднополосного или телеграфного сигнала на входе детектора должна быть порядка20 мВ. Для детектирования ОБП с подавленной несущей, в его цепь включен третийгетеродин, настроенный на частоту второй промежуточной частоты – 465 КГц. Вкачестве детектора  в данном РПУ используется ИМС дифференциальный усилитель –К175УВ4.

ПараметрыК175УВ4 даны в приложение: 6.

7)   Фильтрнизких частот:

 

ФНЧпредназначен для фильтрации на низких частотах (ТЛГ – амплитудная телеграфия сполосой 100 Гц и ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей сполосой 3 кГц ). Он собран на ИМС К140УД1А представляющей из себядифференциальный усилитель. Резонансная частота полосыпропускания определяетсяиз отношения :

/>;

При заданных частотах конденсаторы имеют следующие емкости:

C32 = 3.67 мкФ для f=100Гц, и С31 =4 нФ для f=3кГц.

 Также наэтой ИМС может производится предварительное усиление сигнала. Коэффициентусиления ее равен отношению сопротивлений R21 к R18 соответственно.

Параметры ИМС К140УД1А  даны в приложение: 7.

8)  Усилительзвуковых частот предназначен для конечного усиления звуковой частоты дозначения заданной мощности: Pвых=12Вт. Усилитель звуковых частотсобран на микросхеме К174УН11. Питание у этой микросхемы – двухполярное. Параметрыэтой МС даны в приложение.

 

Параметры К174УН11даны в приложение: 8.

4.Описание работы РПУ.

Колебательный контур, выделяет радиосигнал  с частотой  14МГц из множества радиосигналов наводимых в антенне. Этот колебательный контуримеет плавную перестройку по частоте с помощью блока переменных емкостейвходящих в него. Он же производит селекцию по зеркальному каналу. Далее сигналусиливается до нужного значения усилителем высоких частот. После усиления,сигнал попадает на смеситель, на котором происходит преобразование сигналавысокой частоты в более низкую. Так получается первая промежуточная частота.Затем сигнал попадает на  полосовой фильтр для селекции по соседнему каналу.После этого происходит еще одно подобное преобразование, после которогополучается вторая промежуточная частота.  Затем она усиливается усилителемпромежуточной частоты до нужного значения, усиление которого контролируетсяАРУ. После происходит детектирование промежуточной частоты с помощьюспециализированной микросхемы. Затем сигнал звуковой частоты попадает наактивный фильтр собранный на операционном усилителе. Этот фильтр имеетпереключатель режимов приема радиосигналов (ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП –телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ). Послеэтого сигнал попадает на усилитель звуковых частот,

 предназначенный для конечногоусиления звуковой частоты до значения мощности, пригодной для воспроизведениячерез громкоговорители.

 Принципиальнаясхема  РПУ представлена в приложение 9.

5.Блокпитания.

Дляпитания  данного РПУ требуется двухполярный источник питания, т.к. в его составвходит УЗЧ с двухполярным питанием.

Нарисунке приведена схема простого преобразователя, который позволяет получать отисточника ~220 В, стабилизированноенапряжение -12 В. Ток нагрузки по цепи -12В может быть до 150мА.

Он состоит из понижающего трансформатора T1, двух полупериодных выпрямителей VD1,VD2и двцух интегральных стабилизаторов DA1 и DA2. Емкости С1-С4 служат для сглаживания пульсацийнапряжения.

Принципиальная схема  блока питания представлена в приложение10.

Приложение 1.

КП303А.

Транзистор полевой P-типа, маломощный, среднечастотный, предназначен дляиспользования в усилителях, в генераторах, и т.д.

Тип
прибора

Структура

Предельные значения параметров
при Т=25°С

Значения параметров
при Т=25°С

Тк.макс.

°С

Корпус

Uкэ.мах
(Uкэ.и.мах.)
В

Iк.мах.
(Iк.и.мах.)
мА

Рк.мах.
(Рк.и.мах.)
мВт

fгр.

мГц

h21Э


Кш

дБ

Iк.обр.
(Iэ.обр.)
мкА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 КП303А p 60 130 (230) 250 150 160...2800 16 0,07 (13) -40...+85 ТО-18

Приложение 2.

К174ПС1

Большой универсальностьюобладает функциональная микросхема К174ПС1. Она может работать в широкомдиапазоне частот, ее можно использовать не только в низкочастотнойрадиоаппаратуре, но и в радиовещательных и телевизионных устройствах.

Она представляет собойбалансный смеситель, обладающий следующими основными техническимихарактеристиками. 

Крутизна преобразования,мА/В, не менее… 4,5
Коэффициент шума, дБ, не более… 8
Напряжение стабилизации, В, не более… 1
Входное напряжение, В, не более… 1
Верхняя частота входного сигнала, МГц, не менее… 200
Напряжение питания, В 9±10 %
Потребляемый ток, мА, не более… 2,5
Предельные допустимые напряжения питания. В,
при токе нагрузки, мА:
2,5, не менее… 4,5
4,5, не более… 15
Масса в корпусе 201.141, S г, не более,… 1,5

/>

Приложение 3.

КТ3102А

Транзистор биполярный, n-p-nтипа, маломощный, высокочастотный, предназначен дляиспользования в усилителях высокой частоты, в генераторах, и т.д.

Тип
прибора

Прово-
димость

Предельные значения параметров
при Т=25°С

Значения параметров
при Т=25°С

Тк.макс.

°С

Корпус

Uкэ.мах
(Uкэ.и.мах.)
В

Iк.мах.
(Iк.и.мах.)
мА

Рк.мах.
(Рк.и.мах.)
мВт

fгр.

мГц

h21Э


Кш

дБ

Iк.обр.
(Iэ.обр.)
мкА

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 КТ3102А n-p-n 50 100 (200) 250 300 100...250 10 0,05 (10) -40...+85 КТ-26

Приложение 4.

Полосовой фильтрФПП-056.

Технические характеристики ФПП-056 Средняя полоса пропускания, кГц 2 МГц ± 2 Полоса пропускания по уровню –6 дБ, кГц 3,5 Неравномерность в полосе пропускания не более, дБ 1,4 Избирательность при расстройке от средней частоты  ± 9 кГц не менее, дБ 50 Вносимое затухание в полосе пропускания не более,  дБ 16,5 Вес неболее, г 3

Полосовой фильтрФПП-023.

Технические характеристики ФПП-023 Средняя полоса пропускания, кГц 465 ± 2 Полоса пропускания по уровню –6 дБ, кГц 9,5 Неравномерность в полосе пропускания не более, дБ 2 Избирательность при расстройке от средней частоты  ± 9 кГц не менее, дБ 40 Вносимое затухание в полосе пропускания не более,  дБ 9,5 Вес неболее, г 3

Приложение 5.

К174ХА2

Микросхема К174ХА2 предназначена для использования в радиовещательныхсупергетеродинных приемниках I-IV классов с амплитудноймодуляцией. Эта микросхема содержит следующие узлы: усилитель промежуточнойчастоты и АРУ.

Основные технические характеристики

Напряжение питания. В, не более 12 Ток потребления, мА 6… .13

Чувствительность при соотношения сигнал/шум 20 дБ
на частоте 1060 кГц. мкВ, не более…

20 Выходное напряжение, мВ… . 60

Предельные эксплуатационные данные

Напряжение питания, В 16 Частота входного сигнала, МГц 30 Ток потребления, мА 16 Температура окружающей среды, °С -25… +56



Приложение 6.

К175УВ4

К175УВ4 — дифференциальный  усилитель. МикросхемаК175УВ4 предназначена для использования в предусилителях высокой частоты.

Основные технические характеристики

Напряжение питания. В, не более 12 Ток потребления, мА 9… .18

Чувствительность при соотношения сигнал/шум 20 дБ
на частоте 1060 кГц. мкВ, не более…

45 Выходное напряжение, мВ… . 85

Приложение 7.

К140УД1Б

К140УД1Б- операционный усилитель средней точности.

Электрические параметры:ХАРАКТЕРИСТИКА ЗНАЧЕНИЕ Номинальное напряжение 12,6 В. Потребляемый ток 12 мА Коэффициент усиления напряжения 1000-1200 Напряжение смещения нуля 7 мВ Температурный коэффициент 20мкВ / ° С Входной ток 8000 нА Разностный входной ток 1500 нА

Коэффициент ослабления

синфазного сигнала

60 дБ Частота единичного усиления 8 МГц

Скорость наростания выходного

напряжения

0,5 В/мкс

Наибольшая амплитуда выходного

напряжения

5,7 В. Входное сопротивление 0,004МОм.

Приложение 8.

/> <td/> />
Микросхема представляетсобой усилитель мощности звуковой частоты с номинальной выходной мощность 15 Втна нагрузку 4 Ома. Имеет защиту выходного каскада от короткого замыкания иперегрузок. Аналог микросхемы TDA2020. Содержит 150 интегральный элемента.Конструктивно оформлена в корпусе типа 201.14.-12. Масса не более 1,5 гр.1 Номинальное напряжение питания (двухполярное) ± 17В ± 10% 2

Ток потребления при Uп = ± 17 В, Uвх = 0 В не более

100 мА 3

Выходная мощность при Uп = ± 17 В, Rн = 4 Ома, Кг = 1%

15 Вт

4

Коэффициент гармоник при Uп = ± 17 В, Rн = 4 Ома,
Рвых = 0,15…15 Вт


£ 1 %

5

Максимальное входное напряжение при Uп = ± 17 В,
Рвых = 10 Вт не более


250 мВ

6

Напряжение шумов на выходе при Uп = ± 17 В, Rн = 4 Ома

£ 1,0 мВ 7 Коэффициент подавления пульсаций частотой 100 Гц ³ 45 Дб 8

Входное сопротивление при Uп = ± 17 В, fвх = 1 кГц

³ 100 кОм

Предельно допустимые режимы эксплуатации

1 Напряжение питания ± 5 … ± 18 В 2

Максимальный ток нагрузки при Uп = ± 17 В, Rн = 0,1 Ома

2,4 А 3 Максимальное входное напряжение £ 10 В

4

Тепловое сопротивление:
кристалл-среда


70°С/Вт

5 Температура окружающей среды — 10 …+ 55°С 6 Температура кристалла + 150 °С
еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике