Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект icon

Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект



НазваниеКурсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект
Дата конвертации08.08.2012
Размер258,08 Kb.
ТипКурсовой проект
скачать >>>


МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежская высшая школа

Кафедра радиотехнических систем


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ



по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов»



Проект выполнил:

студент факультета заочного обучения

Специальность 200700 радиотехника,

Специализация:: организация и проектирование систем охраны

группы


Руководитель:________________________



Воронеж 2011

Техническое задание на курсовую работу


  1. Общие сведения

    1. полное наименование системы: Разработать эскизный проект радиоприемного устройства и полный расчет выбранного каскада;

    2. Разработчик: студент факультета ******************************;

    3. Заказчик: Кафедра радиотехнических систем

    4. Работа выполняется на основании методического пособия по курсовому проектированию по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов», Воронеж, 1998.

  2. Требования к системе

Диапазон принимаемых частот




Сигналов с АМ

0,15-26,1МГц

Сигналов с ЧМ

65,8-73 МГц

Чувствительность

70мкВ

Избирательность по зеркальному каналу

25дБ

Избирательность по соседнему каналу

(АМ при ±9кГц, ЧМ при ±250кГц)

34дБ

Тип приемной антенны

Штыревая

Полоса усиливаемых частот НЧ тракта (Fн-Fв)

300- 3350 Гц

Чувствительность по входу УНЧ

0,15 В

Выходная мощность (Рвых)

0,3Вт

Сопротивление нагрузки (Rн)

7 Ом

Коэффициент частотных искажений на все устройство (для заданного поддиапазона)

10 дБ

Допустимые частотные искажения НЧ тракта (Мв=Мн)

3дБ

Коэффициент нелинейных искажений (у)

4%

Требования к АРУ:




Изменение сигнала на входе

20 раз

Допустимое изменение сигнала на выходе

4 раза

Постоянное напряжение источника питания



Поддиапазон для окончательного расчета

КВ-3

Окончательный электрический расчет

Каскад «Д»

Содержание


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 1

Воронеж 2011 2

Техническое задание на курсовую работу 3

3

Содержание 4

Введение 5

1Проектирование структурной схемы. 7

1.1Определение числа поддиапазонов и их границ. 7

1.2Выбор способа и элемента настройки 9

1.3Выбор промежуточной частоты 10

1.4Выбор усилительных и преобразовательных активных элементов 11

1.5Расчёт полосы пропускания приёмника. 13

1.6Определение избирательности и неравномерности усиления в полосе пропускания по трактам приёмника. 13

1.7Определение типа, параметров и числа избирательных систем, настроенных на частоту принимаемого сигнала. 14

1.8Определение типа, параметров и числа избирательных систем, настроенных на промежуточную частоту. 17

1.9Определение структуры линейного тракта по требованиям к усилению. 17

1.9.1Выбор преобразователя частоты и детектора. 17

1.9.2Определение требуемого усиления до детектора. 17

1.9.3Определение типа и числа усилительных каскадов приемника до детектора. 18

1.10Выбор и обоснование структурной схемы низкочастотного тракта. 20

1.10.1Выбор транзисторов для низкочастотного тракта. 20

1.10.2Предварительный расчет выходного каскада. 21

1.10.3Определение числа каскадов предварительного усиления. 21

1.11Предварительный расчет АРУ и АПЧ. 22

2Структурная схема приемника. 23

3Электрический расчет каскада. 24

Номер 26

Список использованной литературы 27

Введение



Радиоприёмное устройство является элементом любой системы радиосвязи и предназначено для приёма радиосигналов, их преобразования и извлечения из них информации.

В настоящее время к современным радиоприёмникам профессионального и специального назначения предъявляются высокие требования по массово-габаритным характеристикам, малому энергоснабжению, безотказной работы в течение всего срока эксплуатации, которые, прежде всего, определяются особенностями его эксплуатации.

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными 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

Проектирование радиоприёмного устройства (РПУ) любого назначения осуществляется на основе технического задания, которое выдаётся в виде требований к техническим характеристикам устройства. Последние могут быть окончательно сформулированы в процессе проектирования в зависимости от назначения приёмника, условий эксплуатации и современных технических возможностей.

К специальным РПУ технические требования определяются техническими условиями, согласованными между заказчиком и поставщиком. В общем случае в техническом задании указываются:

-общие требования;

-требования к электрическим параметрам;

-требования к конструкции РПУ;

-климатические требования;

-требования к механической прочности;

-технологические требования;

-экономические требования.

Некоторые из перечисленных требований могут разрабатываться или уточняться в процессе выполнения проекта.

Для радиосвязи в настоящее время используется очень широкий спектр электромагнитных колебаний. В том случае, когда предусматривается работа на одной или нескольких фиксированных частотах, то указываются их величины. Вид принимаемого сигнала определят род работы РПУ и способ детектирования.

Учитывая предъявляемые требования, произведём расчёт параметров радиоприемного устройства, и на основе полученных результатов предложим его функциональную и принципиальную схемы.

  1. Проектирование структурной схемы.

    1. Определение числа поддиапазонов и их границ.


Для того чтобы приемник мог принимать сигналы от различных станций, имеющих различные частоты, он должен иметь перестраиваемую резонансную систему для настройки на эти частоты. Перестраиваемые резонансные системы находятся во входной цепи, гетеродине и в усилителях высокой частоты (ВЧ), если они резонансные.

Конструктивно настройка этих каскадов - это изменение реактивных элементов резонансной системы: индуктивности или емкости. Чаще всего реактивный элемент - емкость.

Конструктивно невозможно перестраивать емкость так, чтобы резонансная частота изменялась от Fмин ДВ-диапазона до Fмакс УКВ-диапазона. Поэтому диапазон частот, который должен принимать приемник, разбивают на поддиапазоны в соответствии с ГОСТ 5651-89 «Аппаратура радиоприемная бытовая. Общие технические условия».

Техническое задание на курсовую работу определяет диапазон принимаемых частот проектируемого приемника:

сигналов с АМ: 0,15-26,1МГц и сигналов с ЧМ: 65,8-73 МГц.

Критерием, для того чтобы узнать, необходимо ли разбивать диапазон приемника на поддиапазоны, служит коэффициент диапазона Кпд, рассчитываемый по формуле: Кпд = Fмакс / Fмин.

В данном случае для АМ:

Кпд=26,1/0,15=26,1/0,15 = 174;

это намного больше допустимого для максимально возможного значения для резонансного контура (обычно не более 3), поэтому разбиение на поддиапазоны неизбежно.

Выберем поддиапазоны частот, которые должен принимать приемник, согласно ГОСТ 5651-89. В соответствии с этим дополнительно на поддиапазоны разбивается только КВ диапазон, а остальные проверяются на обеспечение выбранным блоком переменных конденсаторов заданного перекрытия частот, с некоторым запасом для обеспечения работы при смене электронных приборов, изменении температуры и т.д. (выберем 2%).

Для диапазона ДВ:

Fмин =0,15/1,02 = 0,147;

Fмакс = 0,285*1,02 = 0,291;

Кпд= 0,291/0,147 = 2,0 т.е. диапазон перекрывается одним переменным элементом.

Для диапазона CВ:

Fмин = 0,525/1,02 = 0,514;

Fмакс = 1,607*1,02 = 1,640;

Кпд= 1,640/0,514 = 3,19 т.е. диапазон можно перекрыть одним элементом настройки, но необходимо внимательно подойти к выбору его типа.

Для диапазона КВ-70м:

Fмин =3,95/1,02 = 3,87;

Fмакс =6,0*1,02 = 6,12;

Кпд= 6,12/3,87 = 1,6 диапазон перекрывается одним переменным элементом.

Для диапазона КВ-49м:

Fмин =6,0/1,02 =5,88;

Fмакс =6,2*1,02 = 6,32;

Кпд= 6,32/5,88 = 1,07 диапазон перекрывается одним переменным элементом.

Дальнейший расчет для КВ диапазонов 41, 31, 25, 19, 16, 13 и 11 метров можно не производить, поскольку везде Кпд везде будет близким к «1».


Коэффициент диапазона Кпд, для ЧМ:

Кпд= 73/65,8 = 1,1;

То есть, в данном случае разбивка на поддиапазоны тоже не нужна: весь диапазон можно перекрыть одним переменным элементом.

    1. Выбор способа и элемента настройки


Проектируемый приемник содержит несколько поддиапазонов с различными коэффициентами перекрытия по частоте Кпд. В реальном контуре параллельно конденсатору настройки всегда есть некая суммарная емкость C0, состоящая из паразитных емкостей схемы и, возможно, емкости подстроечного конденсатора. Выбирая элемент настройки общий для всех поддиапазонов, следует проверить выполнение условия

Кпд = (Сkmax0)/(Сkmin+C0);

где Кпд - наибольший коэффициент перекрытия из числа поддиапазонов проектируемого приемника; значение C0 = 10...30 пФ.

Обычно в качестве элемента настройки применяют варикапы или конденсаторы переменной емкости. Достоинства использования КПЕ: высокая стабильность частоты настройки, отсутствуют эффекты блокирования и интермодуляции, малые габариты. Следует учитывать, что КПЕ с воздушным диэлектриком имеют лучшую температурную стабильность, КПЕ с твердым диэлектриком обладают меньшими габаритами и лучшей устойчивостью к механическим воздействиям.

При электронной настройке изменение емкости контуров происходит путем изменения управляющего напряжения на варикапах, выполняющих функции КПЕ. Отметим, что использование варикапов может привести к росту нелинейных искажений сигнала в преселекторе при большом уровне помех. При жестких требованиях к параметрам многосигнальной избирательности предпочтительно использование механически перестраиваемых КПЕ.

Выбираем двух секционный блок конденсаторов переменной ёмкости Тесла Cmin=5пф и Cmax=385пф, габаритные размеры блока 25*25*25мм.

Для него: Кпд =(385+30)/(5+30) = 3,44;

В нашем приемнике наибольший Кпд для диапазона CВ: Кпд= 3,19 т.е данный конденсатор можно приманять в приемнике.

Дальнейшие расчеты в соответствии с заданием проводим для диапазона КВ3: 9.5 - 12.1 МГц (25 - 31 м).


    1. Выбор промежуточной частоты


Величина промежуточной частоты выбирается из следующих соображений:

1.Промежуточная частота не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;

2.Промежуточная частота не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.

3.Для получения хорошей фильтрации промежуточной частоты на выходе детектора должно быть выполнено следующее условие:

fпр ? 10Fв , где Fв – верхняя частота модуляции.

4. С увеличением промежуточной частоты:

- увеличивается избирательность по зеркальному каналу;

- уменьшается избирательность по соседнему каналу;

- расширяется полоса пропускания;

- уменьшаются входное и выходное сопротивления электронных приборов, что приводит к увеличению шунтирования контуров, а так же понижается крутизна характеристики транзисторов;

- ухудшается устойчивость УПЧ;

- уменьшается коэффициент усиления на каскад за счет уменьшения резонансного сопротивления контура и ухудшения параметров электронных приборов;

- уменьшается вредное влияние шумов гетеродина на чувствительность приемника;

- облегчается разделение трактов промежуточной и низкой частоты, что позволяет упростить фильтр на выходе детектора;

- увеличивается надежность работы устройства автоматической подстройки частоты;

- уменьшаются размеры контуров и блокировочных конденсаторов.

5. С уменьшением промежуточной частоты:

- увеличивается избирательность по соседнему каналу;

- уменьшается избирательность по зеркальному каналу;

- сужается полоса пропускания;

- увеличиваются входное и выходное сопротивления электронных приборов, что приводит к уменьшению шунтирования контуров, а так же увеличивается крутизна характеристики транзисторов;

- улучшается устойчивость УПЧ;

- увеличивается коэффициент усиления на каскад;

- понижается коэффициент шума.

Мы не должны забывать об условиях, которые накладываются на ПЧ: ГОСТ 5651-89 рекомендует ряд стандартных значений ПЧ, но для радиовещательных преемников АМ и ЧМ чаще всего применяется 465±2кГц, поэтому я выбираю промежуточную частоту равную 465±2кГц.
    1. Выбор усилительных и преобразовательных активных элементов


При выборе активных элементов необходимо учитывать диапазон рабочих частот, требования по чувствительности, экономичности питания, надежности, габаритным размерам, и массе. В трактах УПЧ-АМ, УПЧ-ЧМ, в предоконечных и оконечных каскадах УЗЧ следует применять биполярные транзисторы, так как они обеспечивают более высокий коэффициент передачи. В то же время во входных каскадах СЧ и 3Ч в приемниках высоких групп сложности, а также в автомобильных приемниках, к которым предъявляются высокие требования по помехозащищенности, целесообразно использование полевых транзисторов, имеющих такие преимущества, как малый коэффициент шумов, высокое входное сопротивление, квадратичность ВАХ.

В последние годы в радиовещательных приемниках широко применяют интегральные микросхемы как универсального назначения, так и специально разработанные для радиовещательной аппаратуры (серии К157,К174, К224, К237, К548, К553). Выбор типа интегральной схемы производят по ее функциональному назначению, электрическим параметрам (крутизне ВАХ, частотным характеристикам, входным и выходным сопротивлениям, напряжению питания) и эксплуатационным данным.

При высоких требованиях к чувствительности для УРЧ и ПЧ целесообразно выбирать транзисторы с возможно меньшим коэффициентом шума. Выберем транзистор типа ГТ322А и проверим уровень шума и чувствительность приемника:

________________

EАР?1,25*10-10Я*?(Пш R а (F шпр=t А-1))

где : E АР – реальная чувствительность приемника;

Я– сигнал/шум в диапазоне КВ-3 должен быть не менее 3…10;

Пш– шумовая полоса пропускания приемника, приблизительно равна полосе пропускания тракта ПЧ. Для АМ сигнала равна удвоенной верхней частоте воспроизводимых звуковых частот: 3350*2 = 6700 Гц;

R а– сопротивление антенны, для штыревой антенны высотой 1/8 длины волны составляет около 6 Ом.;

Fшпр – коэффициент шума, примерно = 1,5-2 от коэффициента шума первого транзистора, для ГТ322А : 4дБ=2,5раз, Fшпр = 2*2,5=5;

tА= 1,8*106/F3 - относительная шумовая температура, принимаем среднюю частоту диапазона КВ-3: (9,5+12,1)/2 = 10,8 МГц, тогда tА=1,8*106/(10,8)3=1428


Для диапазона КВ-3:

________________

EАР?1,25*10-10*10*?(6700*6*(5+1428-1))=9,48мкВ, что удовлетворяет техническому заданию


    1. Расчёт полосы пропускания приёмника.



Ширина полосы пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника определяется необходимой шириной полосы частот излучения передатчика корреспондента, а также нестабильностью частоты передатчика корреспондента и гетеродина приемника.

Необходимая ширина полосы частот зависит от вида передачи и модуляции, и при двух полосной амплитудной модуляции определяется как:

2∆fп = 2Fв = 2∙3350Гц = 6700Гц=6,7кГц

где Fв – верхняя (максимальная) частота модуляции.
    1. Определение избирательности и неравномерности усиления в полосе пропускания по трактам приёмника.


Для обеспечения необходимого минимума частотных искажений в области верхних звуковых частот каждому радио приёмному устройству в технических условиях задаётся наименьшее ослабление на краях полосы пропускания. Для радио вещательных приёмников это ослабление задано в ГОСТ 5651-65.


При проектировании заданная величина ослабления распределяется по отдельным трактам приёмника. Практикой установлено, что наиболее приемлемым для диапазона КВ3 (9,5 – 12,1 МГц) является такое распределение ослабления на краях полосы пропускания приёмника по отдельным трактам:

Всего тракта – 14 дБ;

Тракта радиочастоты – 1-3 дБ;

Тракта первой ПЧ – 6-8 дБ;

Предварительного УНЧ– 1-2 дБ;

Оконечного УНЧ – 1-2,5 дБ;

Частотные искажения тракта ВЧ можно не учитывать, поскольку полоса пропускания составляет 6700/9500000=0,0007 от нижней частоты диапазона.
    1. Определение типа, параметров и числа избирательных систем, настроенных на частоту принимаемого сигнала.


Следующим этапом проектирования является выбор числа и типа селективных систем всего радиочастотного тракта приёмника и расчёт их требуемой эквивалентной добротности Qэ, исходя из заданной избирательности приёмника по зеркальному каналу и обеспечения требуемой полосы пропускания при допустимой неравномерности АЧХ.

Для большинства простых радиовещательных приёмников преселектор состоит из одноконтурной входной цепи. Профессиональные и радиовещательные приёмники высокого класса имеют в составе преселектора чаще всего два контура, входящих в состав входной цепи либо одноконтурной цепи и входной нагрузки УРЧ.

В нашем случае избирательность приёмника по зеркальному каналу равна 25ДБ и согласно ГОСТ 5651-89 соответствует 2-му классу.

Для приемников 2-го класса в диапазоне КВ типовым решением является применение одноконтурной входной цепи и усилителя радиочастоты (УРЧ). В современных радиоприёмниках с высокой реальной чувствительностью, как правило, используется один каскад усилителя радиочастоты (УРЧ). Для обеспечения высокой шумовой чувствительности достаточно иметь коэффициент усиления каскада .

Транзисторы в УРЧ применяются как биполярные, так и полевые и выбираются по частотным свойствам. Важно, чтобы граничная частота () транзистора была гораздо выше рабочей частоты (). В частности, при параметры транзистора практически не зависят от частоты. Выберем схему УРЧ на биполярном транзисторе с общим эммитером, которая обеспечивает наибольшее усиление полезного сигнала.

Связь входного контура с антенной выберем трансформаторную.

Как правило, в преселекторе используются два одиночных контура: один во входной цепи и один в УРЧ.

Теперь необходимо произвести расчет параметров выбранного варианта схемы преселектора и при необходимости его подкорректировать.


Определим максимально допустимую добротность контуров, обеспечивающих заданное ослабление на краю полосы пропускания:



Где fmin =9,5МГц - нижняя частота диапазона;

П= 6,7кГц - ширина полосы пропускания;

?g - ослабление на краях полосы пропускания, примем = 3 дБ , что составляет 1,413 раза;

_________

Тогда: QП =(9500000/6700)* ? (1,413)2-1 =1415раз.


Найдем необходимую добротность контура, обеспечивающую заданную избирательность (25дБ=312,5раз):




, где

f 3max =12100+2*465=13030кГц;

f3min =9500-2*465=8570кГц;

_________________

Тогда: Qи =(? 312,5*(12100/8570) )/(│13030/12100-12100/13030│)=

_____

=? 441,2 /0,148?142раза.

Задаемся значением конструктивной (максимально реализуемой на данной частоте) добротности контура Qk=150, тогда с учетом шунтирующего действия схемы эквивалентная добротность:

Qэк ? Qk*?, где ?=0,5-0,8 - коэффициент, т.е. Qэк ?120

Проверим условие Qи < Qэк < Qп :

Qи =142; Qэк =120; Qп=1415, то есть условие не выполняется, и с учетом шунтирующего действия схемы одним контуром в данном случае не обойдемся. Повторим расчет для двух контуров:

_________________

Qи =(? 312,5*(12100/8570) )/(│13030/12100-12100/13030│)=7,6/0,148?51,3раз


Теперь условие выполняется и будем применять двухконтурную схему.

Найдем эквивалентную добротность на нижней частоте полосы:




1/Qэ min= 1/150+(1/120-1/150)*(9500/12100)= 0,0079

Qэ min=1/0,0079=125

Определим избирательность по зеркальному каналу для крайних точек поддиапазона:



?Зmax =(120*│13030/12100-12100/13030│)2 *(13030/12100)= 340?25дБ

?Зmin =(125*│8570/9500-9500/8570│)2 *(8570/9500)= 601?27дБ

Определим избирательность на промежуточной частоте:





?прmax =(120*│465/12100-12100/465│)2 *(465/12100)= 373603?56дБ

?прmin =(125*│465/9500-9500/465│)2 *(465/9500)= 317692?55дБ
    1. Определение типа, параметров и числа избирательных систем, настроенных на промежуточную частоту.


Сначала нужно выбрать структурную схему тракта ПЧ, которая должна удовлетворять требованиям к полосе пропускания и селективности по соседнему каналу. Согласно техусловиям селективность по соседнему каналу равна 34дБ при расстройке +-9кГц по ГОСТ 5651-89 соответствует 3-му классу.

В соответствии с типовыми решениями, применяемыми в приемниках выберем схему состоящую из интегральной схемы, пьезокерамического фильтра, и одиночного колебательного контура.
    1. Определение структуры линейного тракта по требованиям к усилению.

      1. Выбор преобразователя частоты и детектора.


В радиовещательных приемниках целесообразно выполнять преобразование частоты на ИС. В качестве детектора в приемниках с амплитудной модуляцией обычно применяют диодные детекторы. Для проектируемого приемника я тоже выбрал такое решение.
      1. Определение требуемого усиления до детектора.


Минимально допустимое напряжение на входе амплитудного детектора на полупроводниковых диодах в приемниках 1-2-3 классов должно составлять 100-500мВ при точной настройке на станцию и соответствующем чувствительности уровне сигнала на входе приемника.


Требуемое усиление при приеме на наружную антенну рассчитывается по формуле:



Где Uдвх – амплитуда напряжения на входе детектора, В;

ЕА – заданная чувствительность, мкВ.

Получим усиление: КТ=0,2*1000000/(70)=2020раз, но для обеспечения некоторого запаса на случай разброса параметров деталей, неточности сопряжения контуров и т.п. в диапазоне КВ усиление необходимо увеличить в 1,4-2 раза, то есть примем усиление равным 2020*1,5=3030раз.

Уровень сигнала на выходе:
      1. Определение типа и числа усилительных каскадов приемника до детектора.


Коэффициент передачи ВЦ с учетом включения транзистора в контур составляет: К?вц= m2*Квц , где для диапазона КВ Квц ~5-8, а m2:



Где: ?- Коэффициент шунтирования контура транзистором определяется из таблицы и равен в диапазоне КВ-3 для биполярных транзисторов 1/(2,2…2,5)=0,4…0,45

R11 - входное сопротивление транзистора. Для транзистора типа ГТ312А в справочниках указаны только параметры R11б=34Ом для схемы с ОБ и H21э=Я=30…100 для схемы с ОЭ, но в (6) указаны формулы для пересчета. Найдем H21б=Я/(1+Я)=0,97…0,99, теперь можно определить R11э=1/Y11б=R11б/(1- H21б)=34/(1-0,97…0,99)=1100…3400, примем среднее значение: 1500 ом.

СЭ min – минимальная эквивалентная емкость контура, пФ. Сэ minmin+С',

где Сmin -минимальная емкость конденсатора переменной емкости

С'-эквивалентная емкость схемы. С'=(Смах-К*К*Сmin)/(К*К-1) ,

К-коэффициент перекрытия диапазона, К=fc max/fc min=12,1/9,5=1,27, тогда С'=(385-1,27*1,27*5)/( 1,27*1,27-1)=615 пФ,

Сэ min=615+5=620 пФ

QЭ max – эквивалентная добротность контура, QЭ max= ?*

Qk= ?*(1/dk)=0,4*(1/0,005…0,006)=67-80

fc max =12,1МГц - верхняя частота диапазона;

___________________________

m2= ? ((1-0,4)*1500*620*12,1)/(159*75))= 23,8


Коэффициент передачи ВЦ:

К?вц= m2*Квц=23,8*7=167

Вычислим коэффициент устойчивого усиления транзистора ГТ322А, принятого к использованию в УВЧ и УПЧ:



Где Y21 и У12 определим из соотношений:

Y21э= H21б/R11б= (0,97…0,99) / 34=0,0285…0,029?0,029

У12э=H22б-H12б*(1-H21б)/R11б =0,000001-0,00006*(1-0,98)/34=0,00000096

_________________

Тогда Куст= ?0,2*0,029/ 0,00000096= 77,7


Определим Курч :

Курч=1,2*Кустпд=1,2*77,7/7=13,3 – на нижней частоте поддиапазона;

Курч=0,5*Куст*(1+1,2/Квц)=0,5*77,7*(1-1,2/7)=32,2 - на средней частоте поддиапазона;

Курчуст=77,7 – на верхней частоте поддиапазона.

Минимальное значение-13,3, его будем использовать в дальнейших расчетах.

Определим Купч :



Где: ?пр, - Коэффициент шунтирования контура транзистором определяется из таблицы и равен на частоте 465кГц для биполярных транзисторов 1/(1,7…1,9)=0,53…0,59?0,55

Y21э= ?0,029QЭ max – крутизна характеристики транзистора, мА/В;

R11 - входное сопротивление транзистора =1,5 кОм;

R22 - выходное сопротивление транзистора: R22=1/H22=1/0,000001= 1000кОм.

?– фактор связи между контурами фильтра, примем =0,5.

_______

К0упч=29*(1-0,55)*(0,5/(1+0,5*0,5))* ?1,5*1000=202

Курч=1,2*Купчпд=1,2*202/7=35 – на нижней частоте поддиапазона;

Курч=0,5*Куст*(1+1,2/Квц)=0,5*202*(1-1,2/7)=83 - на средней частоте поддиапазона;

Курчуст=202 – на верхней частоте поддиапазона.

Принимаем минимальное значение =35.

Общий предполагаемый коэффициент усиления приемника при приеме на штыревую антенну:

Кобщ= К?вц*(Курч)Nc-1пр*(Купч) Nпр-1*(1/?0)

Где: К?вц Коэффициент передачи входной цепи;

Курчупч Коэффициенты усиления каскадов УРЧ, УПЧ.

Nо, NПЧ –число контуров УРЧ, УПЧ.

?0 –затухание пьезокерамического фильтра: 6дБ=4 раза;

Кобщ= 167*13* 10*35*(1/4)= 189962, что больше требуемого­, т.е. выбранная схема удовлетворяет требованиям по усилению до детектора.
    1. Выбор и обоснование структурной схемы низкочастотного тракта.


Динамическая головка проектируемого приемника выбирается из условия обеспечения номинальной выходной мощности и заданного диапазона воспроизводимых частот. Для УЗЧ следует выбирать схему которая должна обеспечивать номинальную выходную мощность не ниже указанной в ТЗ при минимально возможном токе покоя. Предпочтительны ИМС, не требующие большого числа дополнительных элементов .
      1. Выбор транзисторов для низкочастотного тракта.


Нормальная выходная мощность приёмника на основании исходных данных равна 0,3 Вт. Принимаем трансформаторную схему ­выходного каскада транзисторами в режиме АВ и вычислим номинальную выходную мощность, которую должен обеспечить транзистор. Необходимо выбрать транзистор, предельно допустимая мощность рассеивания на коллекторе которого выше чем:

Рк=0.4*Pк΄/???2 =0,4*0,3/(0,7*0,8*0,8)=0,448 Вт;

Где Pк΄- Нормальная выходная мощность приёмника=0,3Вт;

??- - КПД выходного трансформатора – 0,7…0,8;

? – коэффициент использования коллекторного напряжения – 0,8..0,95.

Напряжение колектора должно удовлетворять условию:

Ек<=(0.3…0.4)Екмакс

т.е. Екмак=> Ек/(0.3…0.4) =>9/(0.3…0.4) =>22…30В.

Выбираем транзистор ГТ402Г, предназначенный для выходных каскадов радиовещательных приемников с рассеиваемой мощностью без теплоотводов 0,6 Вт, Uкэ=40В, Imk с=0,5А.
      1. Предварительный расчет выходного каскада.


Определим амплитуду тока коллектора при заданной выходной мощности:

Imk=2*PH*103/?T*?*Ek, мА.

Где: PH - номинальная мощность.

?T- КПД выходного трансформатора – 0,7…0,8;

?- – коэффициент использования коллекторного напряжения – 0,8..0,95.

Ek, - напряжение колектора .

Imk=2*PH*103/?T*?Ek, мА.

Imk=2*0,3*1000/0,75*0,9*9=98 мА.

Она должна быть Imk k макс 98 мА <500 мА, условие выполняется.

Амплитуда тока базы: Imб=Imk/ Нэ21мин=98/60=98/6=1,6мА.

Постоянная составляющая тока коллектора І0mk/?=98/ ?=31мА.
      1. Определение числа каскадов предварительного усиления.


Находим амплитуду тока базы первого транзистора входного каскада.

mб1=Uд вых/ 2RH=0,15/(2*30000)?1,5мА.

Где: RH – сопротивление нагрузки детектора. Определим R­н­ из условия малого шунтирования следующего каскада R­н­?20 R­вхн­?30 кОм;

Uд вых – выходное напряжение детектора = чувствительность по входу УНЧ =0,15В (задано ТУ).

Требуемое усиление по току тракта УНЧ:

Кiт= Imб/ I΄mб1=1,6/1,5=1,1

где Imб, I΄mб1=- амплитуду тока базы оконечного и первого каскадов;

При применении отрицательной обратной связи : К΄= A*К где А – фактор обратной связи показывающий, во сколько раз уменьшаются усиление и искажение на выходе приемника. Обычно в схемах усилителей р =0,05-0,2. Тогда К= 1,1/0,2=5,1

Усиление требуется с запасом: Кiт з= (1,5…2)*К.=5,5*2=11

Если все каскады однотипны:

Nунч=lgKiT3/ lgН21э=lg11/lg60 =0,6;

следовательно, достаточно одного каскада УНЧ.
    1. Предварительный расчет АРУ и АПЧ.



Чтобы освободить оператора от операций регулировки усиления в условиях значительного динамического диапазона изменения уровня входного сигнала применяют АРУ, с помощью которой обеспечивают необходимое для нормальной работы оконечных устройств постоянство выходных сигналов.

Вычисляем необходимую глубину регулировки АРУ из требований ТЗ:

Изменение сигнала на входе

EAmax /EAmin

20 раз

Допустимое изменение сигнала на выходе

Uвых max /Uвых min

4 раза


?=Kmax/Kmin , где Kmin= Uвых max/EAmax и Kmax= Uвых min/EAmin ; тогда:

?=Kmax/Kmin = (Uвых min/EAmin )/(Uвых max/EAmax)=

(Uвых min/Uвых max)/( EAmax/EAmin )=20/4=5.

Для транзисторных приемников степень изменения коэффициента усиления одного каскада под действием АРУ составляет ? 1=4...6.

Необходимое число регулируемых каскадов nару=lg ? / lg ? 1.

Для нашего случая ? 1=? и, соответственно: lg mтр/ lg m1=1, то есть, регулировать можно один каскад.

Регулировать в транзисторных приемниках желательно каскады УРЧ или УПЧ, в то же время нежелательно регулировать 1й каскад УРЧ из-за увеличения уровня шумов, последнего каскада УПЧ: увеличиваются нелинейные искажения, преобразователя частоты: увеличивается нестабильность гетеродина и комбинационные помехи.

Поскольку у нас всех каскадов по одному, выбираем регулировку в каскаде УПЧ.

На этом предварительный расчёт заканчиваем.


  1. Структурная схема приемника.






Структурная схема спроектированного приемника типовая для супергетеродинных приемников. Приемник имеет по одному каскаду УРЧ, УПЧ и УНЧ, двухконтурную входную цепь, система АРУ управляет каскадом УПЧ.

  1. Электрический расчет каскада.


Согласно заданию на курсовое проектирование необходимо провести электрический расчет детектора.

Для детектирования непрерывных амплитудно-модулированных сигналов обычно применяют для диодные или транзисторные детекторы. Главный недостаток транзисторных коллекторных детекторов – большой уровень нелинейных искажений. Правда, для них Кд>1, но усиление сигнала до нужного уровня можно произвести потом в УПЧ, при этом суммарные искажения сигнала будут меньше.

Диодные детекторы могут быть параллельного и последовательного типа. Предпочтительнее последовательные детекторы, имеющие относительно большое входное сопротивление. Параллельные детекторы применяют лишь тогда, когда контур последнего каскада УПЧ находится под напряжением питания и сигнал на детектор подается через разделительный конденсатор.

Итак, выбираем последовательный диодный детектор, изображенный на рис.3.1. В схеме используется диод ГД402Б. Входное напряжение на детектор подается с контура последнего каскада УПЧ. Для снижения искажений и улучшения фильтрации сопротивление нагрузки детектора разделено на две части (R1 и R2). Потенциометр R2 является одновременно регулятором громкости.



Рис.3.1 Амплитудный детектор


Для расчета АМ детектора дополнительными исходными данными будут:

- нормальное и максимальное значения коэффициента модуляции mН=0,3, mМАКС = 0,9;

- значения прямого rПР=4,5 Ом и обратного rОБР=200кОм сопротивления выбранного диода.

Расчет детектора проводим для режима сильных сигналов. Выбираем сопротивление нагрузки детектора для постоянного тока RПТ = 10...20 кОм. Далее рассчитываем значения R2 и R1:







Рассчитываем сопротивление нагрузки детектора для переменного тока с частотой модуляции:



Определяем входное сопротивление детектора



Выбираем емкость нагрузки детектора:



Подбираем конденсаторы со стандартными емкостями:

C1 = CН / 2 = 620пФ;

C2 = CН - C1 - CВХ УЗЧ =560пФ;


Определяем емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции



Определяем коэффициент фильтрации напряжения промежуточной частоты элементами схемы детектора:

- фильтром, образованным RВХ Д, C1

K = 2 fПЧ C1 RВХ Д = 13

- фильтром, образованным R1, C2

K//Ф = 2 fПЧ (C2 + CВХ УЗЧ) R1 =11

- общий коэффициент фильтрации

KФ = K * K//Ф =143.

Рассчитываем угол отсечки тока диода



и коэффициент передачи детектора



Составим перечень элементов схемы:


Номер


Наименование

Количество

С1

Y5E, 620пф/50в,+/-20%


1

С2

Y5E, 560пф/50в,+/-20%

1

С3 (Ср)

К50-35 22?Ф

1

R1

МЛТ 5,6 кОм 5%


1

R2

Резистор переменный WH148-1A-2 B 10 кОм

1

VD1

ГД402Б

1

Список использованной литературы



1. Проектирование радиоприемных устройств. Под ред.А.П. Сиверса. Учебное пособие для вузов.М., "Сов. радио", 1976. 488 с

2. Горшелев В.Д., Красноцветова З.Г., Федорцев Б.Ф. Основы проектирования радиоприемников. Л. «Энергия», 1977. – 384 с. с ил.

3. Екимов В.Д. Расчет и конструирование транзисторных радиоприемников. М., Связь, 1972.1.

4. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств / М.К. Белкин, В.Т. Белинский и др. - 2-е изд. - В. ш., 1988.

5. Екимов В.Д. и др. Проектирование радиоприемных устройств. М., Связь, 1970.

4. Методические указания по выполнению курсового проекта.

6. Терещук Р.М., Терещук К.М., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. 3-е изд., перераб и доп. К. 1987г.800с с ил.





Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 12. 04 «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения» по техническим и физико-математическим наукам Введение
Свч и антенны; электроника; устройства генерирования и формирования сигналов; устройства приема и преобразования сигналов; вычислительные...
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 12. 14 «Радиолокация и радионавигация» по техническим и физико-математическим наукам Введение
Свч и антенны; электроника; устройства генерирования и формирования сигналов; устройства приема и преобразования сигналов; вычислительные...
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconСопряжение настроек входных и гетеродинных контуров
Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Устройства приема и обработки сигналов"
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по дисциплине «Экономический анализ хозяйственной деятельности»
Приведите характеристики организации, на материале которой будет выполняться курсовой проект (название, форма собственности, виды...
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по дисциплине "Концепции современного естествознания"
Тема проекта: Лазеры. Основы устройства и применение их в военной технике
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по дисциплине "Концепции современного естествознания"
Тема проекта: Лазеры. Основы устройства и применение их в военной технике
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по дисциплине "Концепции современного естествознания"
Тема проекта: Лазеры. Основы устройства и применение их в военной технике
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 12. 07 «Антенны, свч устройства и их технология» по техническим и физико-математическим наукам Введение
Свч и антенны; радиотехнические цепи и сигналы; устройства генерирования и формирования сигналов; устройства приема и преобразования...
Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по предмету Микропроцессорные системы на тему: «Генератор аналоговых сигналов»

Курсовой проект по дисциплине «Устройства приема и обработки сигналов» Проект iconКурсовой проект по дисциплине «Технология приготовления ресторанной продукции» Студенту группа фамилия, имя, отчество
Задание на курсовой проект по дисциплине «Технология приготовления ресторанной продукции»
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы