Введение
Угловая модуляция (общий термин объединяющий ЧМ иФМ) обладает несколькими важными достоинствами. Так мощностьпередатчика не изменяется при модуляции она постоянна иравна пиковой, тогда как при АМ например мощность несущейдолжна быть в четыре раза меньше пиковой. Усилитель мощности передатчика сугловой модуляцией работает при постоянной амплитуде сигнала поэтому к еголинейности не предъявляется никаких требований. Он может работать в режимекласса С т.е. с максимальным кпд. Отсутствие серьезных требований к линейностиособенно важно для транзисторных устройств. Передатчик не требует для модуляциибольшой мощности звукового сигнала по схеме иконструкции он получается заметно проще АМ а тем более SSBпередатчика.
Постоянство мощности ЧМ и ФМ сигналов – существенноепреимущество в связи с развитием сети ретрансляторов. Ведь ультракороткие волныслабо огибают земную поверхность поэтому дальностьдействия УКВ передатчиков в обычных условиях не намного превосходит дальностьпрямой видимости. Дальность значительно увеличивается при наличииретранслятора, а тем более – цепочки ретрансляторов установленных навозвышенных местах. Из-за нелинейности усилительных каскадов ретранслятораслабые сигналы подавляются в нем сильными. Если к тому же сильный сигналмодулирован по амплитуде то вретрансляторе возникнет перекрестная модуляция и слабый сигнал так же окажетсяпромодулирован связь нарушится.При использовании угловой модуляции перекрестная модуляция не возникает.Наличие сильного сигнала приводит лишь к уменьшению коэффициента усиленияретранслятора (забитие) но не нарушаетвозможности проведения связи. По этой же причине передатчики с угловоймодуляцией практически не создают помех телевизионному и радиоприему изначительно меньше мешают близко расположенным радиостанциям по сравнению с АМи SSB передатчиками.
1. Расчет структурной схемы1.1Расчет полосы пропускания приемника
Полоса пропускания приемника
/>,
где /> –ширина спектра сигнала,
/>– нестабильность сигнала.
Диапазон модулирующих частот />, средняя девиация частотысигнала />, тогда индекс модуляции
/>
/>
Нестабильность сигнала на приемной сторонеопределяется нестабильностью источника на передающей стороне, шагом сеткичастот и нестабильностью частоты гетеродина.
/>,
Тогда ширина полосы пропускания приемника
/>
Коэффициент расширения />.
Применение системы АПЧ нецелесообразно.
Коэффициент перекрытия диапазона
/>
Коэффициент достаточно мал, поэтому разбивку наподдиапазоны производить не будем. Перестройка приемника будет производитьсяпри помощи конденсатора переменной емкости.
12 Выборпервых каскадов приемника
Вычислим допустимый коэффициент шума
/> где
/> – минимально допустимое отношение эффективных напряженийс/ш на входе приемника (для ЧМ равно 2)
/> – внутреннее сопротивление приемной антенны (75 Ом)
Если не учитывать внешние шумы то получим
/>
13 Выборсредств обеспечения избирательности
Промежуточная частота для УКВ ЧМ определенаГОСТомпоэтому сразу выберем структурную схему преселектора с учетом требований ТЗ пометодике изложенной в [1]
Выбираем схему преселектора:
/> /> /> /> /> /> />
ВЦ
ПЧ /> /> />
Рис 1 Структурнаясхема преселектора
В качестве преселектора будем использоватьодноконтурные входную цепь
/> – эквивалентное затухание контура
Обобщенная расстройка зеркального канала:
/>
/> дБ
По графику [1] находим ослабление зеркальногоканалакоторое может обеспечить преселектор. Получаем что выбраннаясхема может обеспечить ослабление зеркального канала на 30 дБ т.о. условиетехнического задания выполняется.
1.4 Распределение усиление по каналам
При ЧМ амплитуда сигнала не несет никакойинформации т.к. принимаемыйсигнал необходимо пропустить через ограничитель что бы избавитьсяот паразитной амплитудной модуляции. Поэтому обычно в радиоприемникахЧМ-сигналов АРУ не применяются.
В качестве УПЧ и детектора выберемспециализированную микросхему К174УР3. Она представляет собойусилитель-ограничитель частотныйдетектор предварительный УНЧ с электронной настройкой усиления.
Требуемый уровень сигнала на входе ИМС
/>
Усиление линейного тракта
/>
Коэффициент усиления преселектора
/>
/>
Значит смеситель нам должен обеспечить усиление
/>
/>
Рис. 3. Структурная схема радиоприемника
1. Входная цепь.
2. Смеситель.
3. Гетеродин.
4. Усилитель-ограничитель.
5. Частотный детектор.
6. Предварительный УНЧ.
2. Расчет принципиальной схемы приемника2.1 Расчет Y-параметров транзистора
Выбираем в качестве смесителя схему с общим эмиттером (ОЭ)на транзисторе КТ368.
Параметры этого транзистора:
/>
Рассчитаем />параметры:
/>
/>
/> />
/>
/>
/>
/> />
Теперь получивдостаточно малый коэффициент шума можнорассчитывать что при влиянииатмосферных помех радиосвязь не будет нарушаться
Активная составляющая входной проводимостибудет равна
/>
Реактивная составляющая входной проводимости
/>
Активная составляющая выходной проводимости
/>
Выходная емкость
/>
На средней частоте диапазона равной 69.9 МГцони составят
/>
/>
/> Ф
/>
/>2.2 Расчет входной цепи
/>
Рис. 5. Схема входной цепиавтотрансформаторной связью
Связь с антенной и смесителем внутриемкостная.Она обеспечивает примерное постоянство коэффициента передачи по диапазону.
/>
Коэффициент перекрытия по частоте меньше 1.2 поэтому расчетбудем вести на среднюю частоту диапазона 69.9 МГц.
1.) Из таблицы 4.4 [1] выбираем полнуюемкость схемы: />
2.) Из таблицы 4.5 [1] выбираем собственноезатухание контура />
3.) Вычислим коэффициент включения фидера /> и входа смесителя /> для согласования призаданном />
/>
/>
4.) Рассчитаем емкость контура.
/>
5.) Находим индуктивность контура.
/>
6.) Определяем индуктивность катушки связи.
/>
7.) Вычислим коэффициент связи.
/>
8.) Рассчитываем коэффициент передачинапряжения.
/>
/>
2.3 Расчетсмесителя/> /> /> /> /> /> />
Uп />
Рис. 4. Схема смесителя
Выбираем смеситель по схеме с ОЭ на транзистореКТ 368. Выбранный транзистор удовлетворяет условию />.
усилитель передатчик транзисторприемник
/> МГц
Крутизна преобразования транзисторногосмесителя
/>
Внутреннее сопротивление транзисторногопреобразователя
/>
Рассчитаем элементы цепей питания транзистора.
/>
Изменения обратного тока коллектора.
/>
Тепловое смещение напряжения базы.
/>
Необходимая нестабильность коллекторного тока.
/>
Сопротивление резисторов.
/> />
Делитель
/> />
Емкость конденсаторов.
/> />
Выбираем индуктивность контура. />
Выбираем коэффициент контура к транзистору: />
Выбираем собственное затухания контура: />
Коэффициент включения УПЧ к контуру.
/>
Резонансный коэффициент усиления.
/>
Устойчивый коэффициент усиления.
/>
Емкость конденсатора выходного контура.
/> /> />
/>
Эквивалентное затухание каскада.
/>
/> – условие выполняется, оставляем транзистор2.4 Упч на ИМС 174УР3
Так как нам надо получить очень большое усиление в УПЧцелесообразней всего использовать микросхему, это уменьшит габариты приемника идаст нам необходимое усиление. Из соображений питания выбираем микросхемуК174УР3 т. к. напряжение питания ее 5¸9 В.
Схема совпадений (внутри ИМС) с подключенниемизвне контуром L2C6 образует частотный детектор. Частотный детектор работает попринципу фазового детектирования. С выхода усилителя ограничителя на один входсхем совпадений, сигнал поступает непосредственно, а на другой через линиюзадержку. Напряжение на выходе появляется только в моменты, когда на обоихвходах присутствует напряжение одного знака. Роль линии задержки выполняетконтур L2C6 с добротностью около 25. При настройке в резонанс он создает сдвигфаз сигнала ПЧ, равный 90°. При изменении частоты сдвигфаз также изменяется в ту или иную сторону, чтоменяет время совпаденийимпульсов и, соответственно напряжение на выходе частотного детектора.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта быларазработана линейная часть УКВ тюнера IV-класса.
Достоинством схемы является достаточно малоечисло элементов что произошлоблагодаря использованию интегральных микросхем.
Список источников
1. Проектированиерадиоприемных устройств: Учебное пособие для вузов. Под. ред. А.П. Сиверса.М.: Сов. Радио 1976.
2. Радиоприемныеустройства. Под. ред. Л.Г. Барулина. – М.: Радио, 1984.
3. Расчетэлектронных схем на транзисторах/ Бочаров Л.Н. и др.–М.: Энергия, 1978.
4. Цифровыеи аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. Под. ред. С.В. Якубовского.– М.: Радио и связь, 1989.
5. Полупроводниковыеприборы: Справочник. В.И. Галкин, А.Л. Булычев. Минск «Беларусь»,1995.