Технико-экономическое обоснование и расчет структурной схемы приемника.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

« Устройства приема и обработки сигналов »

 

 

Студент Шмыренков С.А.

Группа 311 Специальность 201700

 

2007

Содержание

1. Выписка из ГОСТа

2. Введение

3. Технико-экономическое обоснование и расчёт структурной схемы приёмника

4. Расчет входной цепи

5. Выбор источника питания

6. Заключение

7. Библиографический список

приемник цепь частота гетеродин

Выписка из ГОСТа

 

1. Вид модуляции                                                                        А3J

2.Чувствительность приемника, мкВ                                              1

3. Избирательность приемника по соседнему каналу, дБ             80

4. Избирательность приемника по побочным каналам, дБ        66

5. Избирательность приемника по зеркальному каналу, дБ           66

6. Динамический диапазон входных сигналов, дБ                         60

7. Динамический диапазон выходных сигналов, дБ

8. Диапазон модулирующих частот, Гц                       300-3400 Гц

9. Нестабильность частоты гетеродина                            

10. Сопротивление антенны, Ом                                                             75

 

Введение

 

Радиоприемное устройство – одно из важнейших и необходимых элементов любой радиотехнической системы передачи информации. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, несущего полезные сообщения; усиление мощности полезного радиосигнала; детектирования; усиление мощности сигнала и преобразования его в сообщение, поступающее получателю.

В месте приема существуют посторонние электромагнитные поля, создаваемые источниками радиопомех естественного и искусственного происхождения. Эти радиомагнитные поля искажают полезный сигнал и вызывают ошибки в приеме сообщения. Учитывая, что реальные условия приема сигналов изменяются во времени, структура приемника и режимы его элементов должны оптимизироваться, с целью обеспечить минимальную величину ошибки в приеме сообщений. В приемнике могут предусматриваться автоматические регулировки усиления, избирательности, формы характеристик, обеспечивающие адаптацию приемника к изменяющимся условиям приема сигналов. Необходимое усложнение приемника обусловлено повышенными требованиями к качеству приема сообщений. Это усложнение особенно характерно для профессиональных приемников связных, радиолокационных, радионавигационных, телеметрических и других специальных систем.

Радиоприемное устройство это одно из важнейших и необходимых элементов любой радиотехнической системы передачи информации. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, несущего полезные сообщения; усиление мощности полезного радиосигнала; детектирования; усиление мощности сигнала и преобразования его в сообщение, поступающее получателю. 

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основным являются:

1) тип схемы;

2) вид принимаемых сигналов;

3) назначение приемника;

4) диапазон частот;

5) вид активных элементов, используемых в приемнике;

6) тип конструкции приемника.  

По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления, сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые во всех диапазонах частот.

Основными узлами и блоками приёмника являются: приёмная антенна, усилители радиочастоты (УРЧ), промежуточной частоты (УПЧ), низкой частоты (УНЧ), детектор, и оконечное устройство.

Структурная схема приёмника в значительной степени определяется его назначением и видом модуляции сигнала. Из технического задания (ТЗ) следует что приёмник должен обеспечивать приём сигналов с однополосной амплитудной модуляцией (A3J). Применение однополосных сигналов целесообразно, в связи с тем, что при этом значительно увеличивается чувствительность приёмника (приблизительно в 2 раза). Так же стоит иметь в виду что для профессиональной аппаратуры запрещается использовать двух полосные сигналы.

При использовании амплитудно-модулированных сигналов необходимо помнить что для их нормального детектирования глубина модуляции не должна превышать 30%.    

Для упрощения схемы некоторые блоки приёмника целесообразно заменить аналоговыми интегральными микросхемами.

В данном курсовом проекте будет разрабатывается приемник службы радиомониторинга.

 

Таб.1

m		Кп0,1	Кп0,01	Кп0,001		Кп0,1	Кп0,01	Кп0,001
УПЧ с одноконтурными кас­кадами, настроенными на три частоты ()				УПЧ с чередующимися одно­контурными и двухконтурными каскадами ()
3	0,50	2,15	4,64	10,0	0,50/ 0,58	2,15/ 1,67	4,64/ 2,49	10,0/ 3,66
6	0,58	1,67	2,49	3,66	0,63	1,55	2,07	2,69
9	0,63	1,55	2,07	2,69	0,66/ 0,69	1,50/ 1,47	1,90 /1,82	2,33/ 2,15
12	0,66 -------1/"'	1,50	1,90	2,33	0,71	1,45	1,76	2,05

 

б) Проведем проверку на осуществимость УПЧ с ФСС:

.

 

Следовательно, УПЧ с ФСС не реализуем, т.к. Q_э очень большое, è дорогостоящий приемник. Реальное же значение Q_э 130.

в) Остается выбрать Электромеханический фильтр, который поставим после смесителя.

Электромеханические фильтры (ЭМФ) позволяют производить частотную се­лекцию колебаний в диапазоне частот 0,1 кГц...1 МГц при относительной полосе пропускания 0,1... 12 %.

В ЭМФ в качестве колебательных систем используются механические резона­торы (трубчатые сердечники, стержни, пластины, диски), изготовленные из специаль­ных сплавов. Это позволяет получать колебательные системы с высокой добротно­стью (Q=10⁴...10⁵), высоким коэффициентом полезного действия и малыми массой и габаритами.

Функциональная схема полосового электромеханического фильтра в общем, виде показана на рис. 3. Символами П₁, МР и П₂ обозначены соответственно преоб­разователь электрических колебаний в механические, механический резонатор и преобразователь механических колебаний в электрические.

 

П2

МР

П1

U_ВХ                                                                                U_ВЫХ

                                                                                                           

                           Рис. 3.

 

Для преобразования энергии электрических колебаний в энергию механических колебаний и наоборот применяются устройства, работа которых основана на использовании электростатических, электромагнитных, магнитоэлектрических, пьезоэлектрических и магнитострикционных эффектов.

В настоящее время наиболее широкое распространение получили магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Как известно, эффект магнитострикции заключается в том, что при намагничивании металлического тела происходит изменение его геометрической формы и размеров. Этот эффект обусловлен деформацией решетки монокристалла, которая происходит вследствие изменения магнитных или электрических обменных сил. В процессе намагничивания ферромагнетиков вплоть до режима насыщения магнитострикция обусловлена в основном магнитными силами решетки.

Выберем тип фильтра: ФЭМ – 031. Его основные параметры:

- f_{номин-ая}=500 кГц;

- =0,5…3,1кГц;

- подавление не менее 60 дБ;

- затухание в фильтре не более 0,3 дБ.

10)   Определение общего коэффициента усиления линейной части приемника при  выбранном типа детектора и напряжения на его входе.

Для детектирования непрерывных АМ сигналов с ОБП целесообразно использовать полупроводниковые диоды, которые дают наименьшие искажения. Для обеспечения устойчивого и линейного режима работы на вход гетеродинного детектора подаем    U_вх =60 mВ, что характерно для однополосной модуляции. Коэффициент общего усиления – считается от антенны до входа детектора, линейного усиления тракта.

К_з=1,5…3 – коэффициент запаса; Берем К_з=2.

Е_а=1мкВ – реальная чувствительность приемника;

 

.

11)   Распределение общего усиления приемника между трактами радио- и промежуточной частоты (ТРЧ и ТПЧ). Составление примерной структурной схемы приемника и уточнения числа каскадов и вида контуров в них.

Соотношение между коэффициентами усиления ТПЧ и ТРЧ должно лежать в пределах: 100…10000, исходя из этого условия, задаём коэффициенты усиления ТРЧ и ТПЧ равными:

Ктрч = 8,5;

Ктпч = 10000.

Расчет входной цепи.

 

Выберем трансформаторную связь приемника с настроенной антенной. Схема имеет вид:

 

              Рис.12

 

 1).Из табл. 4.4 [1] выбираем полную емкость схемы .

 2).Из табл. 4.5 [1] выбираем собственное затухание контура .

- коэффициент включения фидера

 

.

 

.

- коэффициент входу УРЧ

 

.

 

.

Рассчитываем емкость контура :

 

где - паразитная емкость катушки контура

 

.

Находим индуктивность контура   

 

 

Рассчитываем коэффициент передачи напряжения входной цепи

 

.

 

- коэффициент передачи входной цепи при рассогласовании

 

.

 

.

- коэффициент передачи фидера. Он определяется из зависимости  от

 

 значит .

 

.

Перестройку входной цепи будем осуществлять с помощью варикапных матриц.

Выбор источника питания

 

Источник питания должен выдавать постоянные стабилизированные напряжения для трактов ТРЧ и ТПЧ (+9 и +12 В), а также на УНЧ. В качестве первичного источника питания (ПИП) может использоваться сеть 220 В, батарея из гальванических элементов или аккумуляторная батарея. Если в качестве ПИП выбран аккумулятор, то должна быть предусмотрена возможность его заряда.

Заключение

 

Разработанный приемник радиостанции РЭБ удовлетворяет всем требованиям технического задания. Достоинством схемы является достаточно малое число элементов, что произошло благодаря использованию интегральных микросхем. Приемник построен на современных микросхемах серии К174, что обеспечивает их легкое сопряжение и не сложную настройку собранного приемника. Разработка также обладает неплохими показателями по чувствительности и избирательности, а использование синтезатора частоты позволяет перестраиваться по диапазону с малым шагом и большой точностью.

 

Библиографический список

 

1.Проектирование радиоприемных устройств.Под ред. А.П. Сиверса Учебное пособие для вузов. - М.,”Сов.радио”,1976.

2. Аналоговые интегральные микросхемы. Д.И.Атаев, Б.А.болотников. – М.:МЭИ 1999.

3.Изделия электронной техники.: Справочник/Ладик А.И. Сташкевич А.И.-

М.:Радио иСвязь,1993.

4.Радиоприемные устройства. Чистяков Н.И. Сидоров В.М. Учебное пособие для вузов. - М.,”Связь”,1974.

Размещено на /

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

« Устройства приема и обработки сигналов »

 

 

Студент Шмыренков С.А.

Группа 311 Специальность 201700

 

2007

Содержание

1. Выписка из ГОСТа

2. Введение

3. Технико-экономическое обоснование и расчёт структурной схемы приёмника

4. Расчет входной цепи

5. Выбор источника питания

6. Заключение

7. Библиографический список

приемник цепь частота гетеродин

Выписка из ГОСТа

 

1. Вид модуляции                                                                        А3J

2.Чувствительность приемника, мкВ                                              1

3. Избирательность приемника по соседнему каналу, дБ             80

4. Избирательность приемника по побочным каналам, дБ        66

5. Избирательность приемника по зеркальному каналу, дБ           66

6. Динамический диапазон входных сигналов, дБ                         60

7. Динамический диапазон выходных сигналов, дБ

8. Диапазон модулирующих частот, Гц                       300-3400 Гц

9. Нестабильность частоты гетеродина                            

10. Сопротивление антенны, Ом                                                             75

 

Введение

 

Радиоприемное устройство – одно из важнейших и необходимых элементов любой радиотехнической системы передачи информации. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, несущего полезные сообщения; усиление мощности полезного радиосигнала; детектирования; усиление мощности сигнала и преобразования его в сообщение, поступающее получателю.

В месте приема существуют посторонние электромагнитные поля, создаваемые источниками радиопомех естественного и искусственного происхождения. Эти радиомагнитные поля искажают полезный сигнал и вызывают ошибки в приеме сообщения. Учитывая, что реальные условия приема сигналов изменяются во времени, структура приемника и режимы его элементов должны оптимизироваться, с целью обеспечить минимальную величину ошибки в приеме сообщений. В приемнике могут предусматриваться автоматические регулировки усиления, избирательности, формы характеристик, обеспечивающие адаптацию приемника к изменяющимся условиям приема сигналов. Необходимое усложнение приемника обусловлено повышенными требованиями к качеству приема сообщений. Это усложнение особенно характерно для профессиональных приемников связных, радиолокационных, радионавигационных, телеметрических и других специальных систем.

Радиоприемное устройство это одно из важнейших и необходимых элементов любой радиотехнической системы передачи информации. Оно обеспечивает: улавливание энергии электромагнитного поля, несущего полезные сообщения; усиление мощности полезного радиосигнала; детектирования; усиление мощности сигнала и преобразования его в сообщение, поступающее получателю. 

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основным являются:

1) тип схемы;

2) вид принимаемых сигналов;

3) назначение приемника;

4) диапазон частот;

5) вид активных элементов, используемых в приемнике;

6) тип конструкции приемника.  

По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления, сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые во всех диапазонах частот.

Основными узлами и блоками приёмника являются: приёмная антенна, усилители радиочастоты (УРЧ), промежуточной частоты (УПЧ), низкой частоты (УНЧ), детектор, и оконечное устройство.

Структурная схема приёмника в значительной степени определяется его назначением и видом модуляции сигнала. Из технического задания (ТЗ) следует что приёмник должен обеспечивать приём сигналов с однополосной амплитудной модуляцией (A3J). Применение однополосных сигналов целесообразно, в связи с тем, что при этом значительно увеличивается чувствительность приёмника (приблизительно в 2 раза). Так же стоит иметь в виду что для профессиональной аппаратуры запрещается использовать двух полосные сигналы.

При использовании амплитудно-модулированных сигналов необходимо помнить что для их нормального детектирования глубина модуляции не должна превышать 30%.    

Для упрощения схемы некоторые блоки приёмника целесообразно заменить аналоговыми интегральными микросхемами.

В данном курсовом проекте будет разрабатывается приемник службы радиомониторинга.

 

Технико-экономическое обоснование и расчет структурной схемы приемника.

1) Разбивка заданного диапазона приемника на поддиапазоны (при К_д>2) и расчет границ поддиапазонов с 2-3% запасом. Дальнейший расчет на максимальной частоте приемника.

^.

 

Отсюда видно, что К_д>2, значит, разбиваем диапазон приемника на поддиапазоны. Дальнейший расчет производится на максимальной частоте приемника.

По ТЗ задан вид модуляции A3J.

Разобьем заданный рабочий диапазон приемника на 2 поддиапазона.

Используем комбинированный метод разбивки, с разными коэффициентами поддиапазона.

 

                                                                    ₂

        ₁                                                                                                       

                                                                                                         МГц

5                                       8,5                                                12

                                                                    Рис.1

 

Fниж1= 5*0,98=4,9МГц            

Fниж2=8,5*0.98=8,33МГц                         

Fверх1=8,5*1,02=8,67МГц

Fверх2=12*1,02=12,24МГц                        

2) Расчет ширины спектра принимаемого сигнала с учетом вида, параметров модуляции и диапазона модулирующих частот.

Для A3J (однополосная модуляция с подавлением нижней боковой и несущей полностью (подавление на 40дБ))

 

.