Радиоприемные устройства (стр. 2 из 8)
Приемник многоканальных сигналов с временным уплотнением должен преобразовывать радиоимпульсы в видеоимпульсы; разделить видеоимпульсы, служащие для передачи сообщений по различным каналам, и преобразовать видеоимпульсы, следующие с тактовой частотой, в модулирующее напряжение. После линейного тракта радиоимпульсы промежуточной частоты поступают на входе демодулятора (ДРИ), который в свою очередь преобразует их в видеоимпульсы. Т.е. Uпор ≥Uп При приеме сигналов с ШИМ в качестве ДРИ может выступать амплитудный детектор. Радиоимпульсы синхронизации также преобразуются ДРИ в видеоимпульсы. Они, как правило, отличаются большой длительностью, что позволяет с помощью интегратора (И) и пороговой схемы (ПС) выделить их. Они поступают на ждущий мультивибратор (МВ), который при этом запускается и открывает каскад совпадения (КС), который пропускает соответствующий канал на время приема импульса. Срез импульса МВ1 запускает МВ2, который открывает следующий канал и т.д. Затем приходит следующий синхроимпульс и все повторяется. Для демодуляции сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) необходимо пропустить видеоимпульсы через ФНЧ с граничной частотой Fв, где 0.5Fи>Fв>Fmax. Для ослабления помех нужно использовать двухсторонний ограничитель (ДО) или электронное реле, которое будет перебрасываться во время прохождения напряжения через некоторое пороговое напряжение. Уровень ограничения следует выбрать из условия Uпор ≈ 0.5Uи, где Uи – амплитуда видеоимпульсов. В этом случаи уровень ограничения попадает на участок наибольшей крутизны фронта импульсов, и действие помех станет минимальным. ДО необходимо включить между КС и ДРИ, тем самым уменьшая необходимое число активных элементов. В итоге структурная схема приемника будет выглядеть как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Структурная схема многоканального приемника с ШИМ и временным уплотнением.
При расчёте структурной схемы необходимо определить число преобразователей частоты, определить промежуточные частоты и частоты гетеродинов, к-ты передачи блоков УРС, ПЧ и УПЧ, чтобы обеспечить на выходе тюнера достаточный уровень сигнала для работы усилителя.
3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ
3.1. Расчёт полосы пропускания
Расчёт полосы пропускания приёмника сигналов ШИМ можно вести как для обычного приёмника непрерывных сигналов с АМ, так как ширина спектра определяется верхней частотой информационного сообщения.
Исходные данные:
Fq = 200 – 3000 Гц – ширина спектра информационного сообщения
f0 = 4.565 Мгц – частота несущей принимаемого сигнала
Расчёт числа преобразователей частоты:
Необходимо проверить выполнение условия:
(4.1.1)где:
fc – частота несущей принимаемого сигнала – fc = f0 = 4.5 МГц
Sзк – требуемая избирательность по зеркальному каналу, число раз 90дБ = 31622раз.
Q – конструктивная добротность избирательных систем. Для LC контуров принимаем Q=100.
∆F – ширина спектра информационного сообщения.
∆F = 2Fmax =6000 (4.1.2)
n – число избирательных систем.
Покажем, что условие (4.1.1) выполняется для n =3 :
(4.1.3)Действительно 360.9кГц меньше 600кГц. Теперь, зная ширину спектра сигнала, можно определить промежуточную частоту (ПЧ). Причем мы не должны забывать об некоторых условиях, которые накладываются на ПЧ:
1) ПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;
2) ПЧ не должна совпадать с частотой какого либо мощного передатчика;
Существует ряд стандартных значений ПЧ, причем нужно из этого ряда выбрать такую, которая будет попадать в диапазон между 360.9кГц и 600кГц
(4.1.4)В этот диапазон как раз попадает стандартное значение fпч = 465 кГц. Зная fпч, можно определить частоту гетеродина. Поскольку условие (4.1.1) выполнилось, то одного преобразования частоты будет достаточно. Следовательно, в схеме будет только один гетеродин и один преобразователь частоты. В качестве гетеродина используем цифровой синтезатор частоты со встроенной петлёй ЧАП. Это обеспечит высокую стабильность частоты (нестабильность частоты составит не более 10
) и облегчит перестройку гетеродина.Поскольку значение ПЧ меньше минимальной частоты диапазона, преобразование будет нижним, и частота гетеродина определится как:
(4.1.5)Подставляя значения в формулу (4.1.5), получим:
4.565Мгц – 0.465MГц = 4.1MГц (4.1.6)Разработка структурной схемы закончена. Далее следует определить требуемое усиление, рассчитать полосу принимаемого сигнала.
Ниже приведены результаты разработки структурной схемы:
· Диапазон принимаемых частот - (4.438 – 4.650) МГц
· Промежуточная частота Fпч = 465кГц
· Частота гетеродина – 4.1МГц
· Число избирательных систем приселектора – n = 2
3.2. Определение ширины полосы пропускания ВЧ тракта
Полоса пропускания высокочастотного тракта с системой ЧАП определяется формулой:
(4.2.1)где:
- ширина спектра принимаемого сигнала, Dfсп=6 кГц,dс ,dг - относительная нестабильность несущей частоты сигнала dс=0 и частоты гетеродина,dг=10-6 (цифровой синтезатор с кварцевой стабилизацией)
dпр=10-3, относительная нестабильность собственной частоты контуров тракта ПЧ приемника,
dн=10-3, относительная погрешность установки при беспоисковой настройке,
Fд мах=0, доплеровский сдвиг частоты (приемник является стационарным устройством и доплеровский сдвиг не образуется).
Fпч= 465 кГц, промежуточная частота.
КЧАП – коэффициент подстройки системы ЧАП, КЧАП=15,
Необходимую полосу пропускания приемника находим, подставляя значения в формулу (4.2.1):
(4.2.2) 
= 7.2 кГц (4.2.3)Для расчётов также необходима эффективная шумовая полоса системы, рассчитываемая как
(4.2.4)Где 1.1 – коэффициент расширения. Получим значение :
(4.2.5)3.3.Выбор числа усилительных каскадов
Определим требования к коэффициенту шума первого усилительного каскада преселектора, остальными мы пренебрегаем виду малого оказываемого ими влияния.
(4.2.5) 
=16.96где
- входное отношение сигнал помеха, необходимое для нормальной работы схемыЕа – минимальное напряжение полезного сигнала в антенне
К=1.38·10-23 Дж/град – постоянная Больцмана;
Пш»1.1·П=8кГц – шумовая полоса линейного тракта;
Т0=293 К – стандартная температура приемника;
RA»50 Om – сопротивление антенны;
EП=1мкВ/м – средний уровень помех днем;
- действующая высота антенны, где 
длина волны сигналаТак как уровень помех превысил значение мин. значение сигнала в антенне, в схеме приемника необходим транзисторный УРС. Для облегчения производства и производственной унификации все блоки приёмника будем строить на транзисторах одной серии. Это позволит применять в усилительных каскадах однотипные схемы смещения, а также обеспечит согласование каскадов по шумам.
Выберем по справочной литературе малошумящий биполярный pnp – транзистор КТ 375Б, отечественного производства, обладающий следующими характеристиками:
| Параметр | Значение |
| Макс.мощность на коллекторе Pk, Вт | 0.3 |
| Uкбо, В | 30 |
| Uкэо, В | 30 |
| Uэбо, В | 5 |
| С11, пФ | 120 |
| С22, пФ | 20 |
| g11, mСм | 10 |
| g22, mСм | 0.02 |
| h21э | 50 – 280 |
| Кш на 10^5 кГц, дБ | не более 5 |
| Iб, мкА | 50 |
| ft, МГц | 250 |
Требуемое усиление линейного тракта находим как
(4.2.6)
(4.2.7)где Uупч=1В, напряжение на выходе последнего каскада УПЧ, необходимое для нормальной работы детектора;
Е=100мкВ/м – заданная по ТЗ чувствительность;
- действующая высота антенны, где 
длина волны сигнала