Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности

Предварительный расчет радио принимающего устройства

Выбор промежуточной частоты

 

Промежуточная частота выбирается из условий, что она:

• должна быть вне диапазона рабочих частот приемника;

• должна обеспечивать заданное ослабление зеркального канала;

• должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить необходимое устойчивое усиление приемника при наиболее простых и дешевых электронных приборах и избирательных системах;

• иметь одну из следующих стандартных величин: 110 кГц; 625 кГц; 0.9 МГц; 1.6 МГц; 2.5 МГц; 6.5 МГц; 8.5 МГц; 24 МГц; 30 МГц; 60 МГц; 100 МГц.

Для выполнения вышеизложенных условий примем первую промежуточную частоту равной 0,9 МГц, а вторую - 24МГц.

 

Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности

 

Необходимый для обеспечения чувствительности коэффициент усиления тракта высокой частоты (ТВЧ) определяется выражением

 

 

где Ud - напряжение, подводимое к детектору, U_d=0,7B;

E_A - чувствительность приемника, Е_А =4*10^-6В.

.

Усиление тракта высокой частоты обеспечивается входной цепью (с коэффициентом передачи К_Вх), усилителем высокой частоты (с коэффициентом усиления К_увч), преобразователем частоты (с коэффициентом преобразования К_ПР), усилителем промежуточной частоты (с коэффициентом усиления К_УПЧ):

 

К_ТВЧ = К_ВЧ * К_УВЧ * К_ПР1 *К_ПР2* К_УПЧ1 *К_УПЧ2.

 

При этом должно выполняться условие:

К _твч >К' _твч.

Зададимся значениями коэффициентов передачи каскадов ТВЧ: К_ВЧ =2, К_УВЧ =5, К_ПР1 =7, К_ПР2 =7, К_УПЧ =14. Для получения заданного усиления будем использовать два каскада УПЧ, тогда получим:

Ктвч =2*5*7*7*14*14 = 96040.

Таким образом, требуемое условие Ктвч >К'твч выполняется.

 

Разработка принципиальной схемы приемника

Выбор схемы каскада УВЧ

 

Усиление радио частотных колебаний в приемнике осуществляется с подошью УВЧ. Схема УВЧ собрана на транзисторе с общим эмиттером. Для достижения высокой избирательности необходимо сохранить за счет изменения коэффициента включения контура LC в коллекторную цепь.

К УВЧ прежде всего предъявляется требование постоянства коэффициента усиления по диапазону. Коэффициент усиления на резонансной частоте зависит в основном от крутизны характеристики транзистора и резонансного сопротивления контура. Резонансное сопротивление зависит от частоты, поэтому коэффициент усиления зависит также от частоты.

Резонансные УВЧ повышают избирательность по зеркальному и усиливают сигнал, способствуя повышению чувствительности приемника. Поэтому для обеспечения наибольшей чувствительности и избирательности будем применять резонансный усилитель (рисунок 4.2).

 

Рисунок 4.2 - Схема электрическая принципиальная УВЧ

 

Выбор УПЧ

Основные требования, предъявляемые к усилителям промежуточной частоты (УПЧ), - обеспечение избирательности по соседнему каналу, формирование полосы пропускания, обусловливающей необходимую точность воспроизведения на выходе передаваемого сообщения, и основное усиление принимаемого сигнала до детектора.

Частотная избирательность УПЧ определяется крутизной ската резонансной кривой, а полоса пропускания - шириной этой кривой на заданном уровне. Избирательность усилителя иногда характеризуют коэффициентом прямоугольности резонансной характеристики.

Из предварительного расчета выяснилось, что для реализации необходимого усиления используем два УПЧ. Апериодический усилитель промежуточной частоты выполнен на резисторах и приведен на рисунке 4.5. У резонансного усилителя нагрузкой является резонансная система.

 

Рисунок 4.5 Схема электрическая принципиальная апериодического УПЧ.

 

Выбор детектора

 

Детектирование частотно-модулированных сигналов производится с помощью частотных детекторов. К частотным детекторам предъявляются следующие основные требования: 1) изменение выходного напряжения во времени должно по возможности более точно повторять закон изменения частоты подводимого на вход сигнала; 2) коэффициент передачи напряжения должен быть возможно большим; 3) выходное напряжение должно оставаться по возможности постоянным при изменении амплитуды входного сигнала.

Наибольшее применение в приемниках получил детектор отношений. Один из вариантов схемы детектора отношений приведен на рисунке 2.6. По сравнению с другими частотными детекторами он обладает следующими преимуществами: 1) работает при более слабых входных сигналах; 2) подавляет паразитную амплитудную модуляцию при более слабых входных сигналах и в более, широкой полосе частот.

 

Рисунок 4.6 Схема электрическая принципиальная дробного детектора.

 

Выбор УНЧ

 

Тракт низкой частоты состоит из усилителя напряжения низкой частоты и усилителя мощности низкой частоты. Основное требование, предъявляемое к ТНЧ, - получение необходимой мощности при заданных допустимых искажениях сигнала и максимальном КПД. УННЧ представляет собой апериодический усилитель, схема которого приведена на рисунке 7. В качестве УМНЧ используем схему апериодического усилителя (рисунок 4.7), нагрузка которого - активное сопротивление, для согласования с динамиком применяем трансформатор.

 

Рисунок 4.7 - Схема электрическая принципиальная УМНЧ.

 

Схемы выбранных каскадов соединяем в одну единую схему приемника, при этом обеспечиваем единое питание всех каскадов постоянным напряжением равным 12В (см. Приложение). А также составляем перечень элементов, номиналы которых рассчитаем в следующем пункте.

 

 

Заключение

 

В данном курсовом проекте было разработано радиоприемное устройство по супергетеродинной схеме, которая обеспечивает необходимое усиление тракта сигнальной частоты.

Радиоприемник обладает достаточной избирательностью и чувствительностью. Чувствительность ограничивается лишь собственными шумами. Основное усиление в приемнике обеспечивают каскады УПЧ, а усиление по мощности дает УНЧ.

Выполнен анализ функциональных узлов и сделан выбор конкретных решений их реализации, на основании которого сформирована принципиальная схема приемника.

 

Литература

 

1. Расчет узлов каналообразующих устройств. Часть 1. Расчет узлов и каскадов радиоприемника: Методические указания для курсового и дипломного проектирования. / Б.А. Богосов; РГУПС, Ростов н/Д, 1994.

. Б.А. Богосов, Х.Ш. Кульбикаян, М.М. Скрыпник: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Предварительный расчет приемников железнодорожной радиосвязи».

. Р.М. Терещук, К.М. Терещук, А.Б. Чаплинский:» Малогаборитная радиоаппаратура» - справочник радиолюбителя. Киев 1972 г.

. В.Г. Борисов: «Юный радиолюбитель» - Москва «Радио и связь» 1986 г.

Предварительный расчет радио принимающего устройства

Выбор промежуточной частоты

 

Промежуточная частота выбирается из условий, что она:

• должна быть вне диапазона рабочих частот приемника;

• должна обеспечивать заданное ослабление зеркального канала;

• должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить необходимое устойчивое усиление приемника при наиболее простых и дешевых электронных приборах и избирательных системах;

• иметь одну из следующих стандартных величин: 110 кГц; 625 кГц; 0.9 МГц; 1.6 МГц; 2.5 МГц; 6.5 МГц; 8.5 МГц; 24 МГц; 30 МГц; 60 МГц; 100 МГц.

Для выполнения вышеизложенных условий примем первую промежуточную частоту равной 0,9 МГц, а вторую - 24МГц.

 

Определение количества каскадов для обеспечения заданной чувствительности

 

Необходимый для обеспечения чувствительности коэффициент усиления тракта высокой частоты (ТВЧ) определяется выражением

 

 

где Ud - напряжение, подводимое к детектору, U_d=0,7B;

E_A - чувствительность приемника, Е_А =4*10^-6В.

.

Усиление тракта высокой частоты обеспечивается входной цепью (с коэффициентом передачи К_Вх), усилителем высокой частоты (с коэффициентом усиления К_увч), преобразователем частоты (с коэффициентом преобразования К_ПР), усилителем промежуточной частоты (с коэффициентом усиления К_УПЧ):

 

К_ТВЧ = К_ВЧ * К_УВЧ * К_ПР1 *К_ПР2* К_УПЧ1 *К_УПЧ2.

 

При этом должно выполняться условие:

К _твч >К' _твч.

Зададимся значениями коэффициентов передачи каскадов ТВЧ: К_ВЧ =2, К_УВЧ =5, К_ПР1 =7, К_ПР2 =7, К_УПЧ =14. Для получения заданного усиления будем использовать два каскада УПЧ, тогда получим:

Ктвч =2*5*7*7*14*14 = 96040.

Таким образом, требуемое условие Ктвч >К'твч выполняется.