Радиоприёмные устройства

Исходные данные :1. Диапазон волн - СВ : 525 - 1607 кГц2. Чувствительность -

В3. Селективность по соседнему каналу -

дБ, что составляет 39,811 раза4. Селективность по зеркальному каналу -

дБ , что составляет 63,096 раза5. Полоса пропускания приёмника -

Гц6. Неравномерность ослабления в полосе пропускания приёмника -

дБ, что составляет 1,884 раза7. Коэффициенты действия АРУ - a = 900 раз - b = 2 раза

раза

Гц

раза

раз

раза

Гц - нижняя частота диапазона

Гц - верхняя частота диапазона

Гц - промежуточная частота

Структурная схема приёмника ( общий вид ) :

Оглавление.

1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы

1.1.Определение необходимости использования УРЧ

1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ

1.3.Предварительное распределение усиления по трактам ВЧ и ПЧ

2. Электрический расчёт каскадов приёмника

2.1. Входная цепь

2.2. Усилитель радио частоты (УРЧ)

2.3. Преобразователь частоты

2.4. Усилители ПЧ

2.5. Детектор сигнала

3. Литература

Задание:

Iчасть : Счётчик прямого счёта .

М = 13 ; триггеры типа JK.

Код двоичный, возрастающий;

Используются состояния : а0 , а1 … а12 .

IIчасть : Интерфейс ЗУ .

Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB .

IIIчасть : Подпрограмма .

Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3 , представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .

Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай 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

Т.е. получили

, тогда выберем

как среднее ариф. между

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 УПЧОбщий 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 :

В диапазоне СВ ёмкость

состоит из

- подстроечный конденсатор и

- паразитный конденсатор (

) .

Тогда

где

Ф - ёмкость монтажа

Ф - входная ёмкость

Ф - ёмкость катушек

Теперь мы можем найти подстроечную ёмкость :

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 антенныТак как

выражена через

, то вычислим коэффициент удлиннения :

или после преобразования получим :

где

- неравномерность коэффициента передачи ВЦТогда искомая величина

равна :

Гн

То есть получили

= 2,658 мГн

Гц

Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи :

Гн

Первые два варианта схем по разному влияют на

. При перестройке от

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

, вычислим :

Теперь найдём 1.) 2,) 3,)

Гн

( Так как

)

Таким образом , все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) :

Гн

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

Гн

где

= 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 элементаКрутизна 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

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

, так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6*

, т.е. чтобы выполнялось неравенство

Уменьшим коэффициенты включения

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

Ом

коэффициент усиления каскада УПЧ

Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости :

Получили , что

, следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения

, так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6*

, т.е. чтобы выполнялось неравенство

Уменьшим коэффициенты включения

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

= 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

, т.е.

= 0,5

Примем :

Ф , тогда :

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