МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
РЯЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра РТУ
Контрольная
по дисциплине
«Устройства приема и обработки сигналов»
Выполнил
студент группы 710
МигдаА.А.
Проверил
ДоцентМостыко В.С.
Рязань 2001 г.
Содержание
Введение
Требования к радиовещательным приемникам II класса
Описание схемы электрической принципиальной
Электрический расчет УПЧ [1]
Расчитаем режим работы транзистора VT1
Расчитаем режим транзистора VT3
Требования к УНЧ и источнику питания
Описание конструкции радиоприемника
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Важнейшим функциональным элементомрадиотехнических систем является радиоприемное устройство, способное восприниматьслабые радиосигналы и преобразовывать их к виду, обеспечивающему использование содержащейсяв них информации. В состав радиоприемного устройства входят собственно радиоприемник,антенна и оконечное устройство. Антенна воспринимает энергию электромагнитного поляи преобразует ее в радиочастотное напряжение. Приемник выделяет из спектра входныхколебаний полезные сигналы; усиливает их за счет энергии местного источника питания;осуществляет обработку, ослабляя действие помех, присутствующих во входном колебании;детектирует радиочастотные сигналы, формируя колебания, соответствующие передаваемомусообщению. В оконечном устройстве энергия выделяемых сигналов используется для получениятребуемого выходного эффекта.
Структура приемника и его основныефункции определяются условиями приема сигналов. Поэтому приемник должен обладатьспособностью отделять полезные сигналы от помех по признакам, присущим сигналам.Это свойство называется селективностью или избирательностью. Различают следующиевиды селективности: частотная, пространственная, поляризационная, амплитудная ивременная.
Классификацию приемников можнопроводить по различным признакам, определяющим их технико-эксплуатационные характеристики.По функциональному назначению приемники делят на профессиональные и вещательные(бытовые). К профессиональным относят приемники связные, радиоастрономические, радиолокационные,радионавигационные и другие. Вещательные приемники обеспечивают прием программ звуковогои телевизионного вещания. Это самые массовые радиотехнические устройства. В связис этим имеется постоянная необходимость в разработке и совершенствовании этого видарадиоприемных устройств.
Требования к радиовещательным приемникам II класса
При разработке радиовещательногоприемника необходимо придерживаться основных параметров, которые изложены в ГОСТе5651-86. Основные параметры для II класса:
1) Диапазоны принимаемых волн:
а) ДВ — 150,0-408,0 кГц (2000,0-735,3 м);
б) СВ — 525,0-1605,0 кГц (571,4-186,9 м);
в) УКВ — 65,8-73,0 МГц (4,56-4,11 м);
2) Промежуточная частота:
а) ДВ, СВ — 465±2 кГц;
б) УКВ — 10,7±0,1 МГц;
3) Чувствительность при отношениисигнал/шум 20 дБ для
УКВ и 26 дБ для ДВ и СВ:
а) со входа внешней антенны
ДВ, СВ — 150 мкВ,
УКВ — 20 мкВ;
б) с внутренней магнитной антенны
ДВ — 2,0 мВ/м,
СВ — 1,0 мВ/м;
1) Селективность по соседнему каналу вдиапазона
ДВ и СВ не менее 34 дБ;
2) Ширина полосы пропускания тракта УКВ
120 — 180 кГц;
3) Ослабление сигнала по зеркальному каналу
а) ДВ — 40 дБ;
б) СВ — 26 дБ;
в) УКВ — 22 дБ;
4) Действие АРУ в диапазонах ДВ и СВ
а) изменение напряжения на входеприемника 26 дБ;
б) соответствующее изменение напряженияна выходе приемника 10 дБ.
Описание структурной схемы радиоприемника.
Общая структурная схема изображенана рис 1.
Приемник состоит из четырех блоков:
5) тракта ЧМ;
6) тракта АМ;
7) усилителя низкой частоты;
8) источника питания.
/>
Рис.1 Структурная схема радиоприемника
В тракте АМ происходит преобразование сигналов диапазонов длинныхи средних волн. Этот тракт включается в режиме АМ. При приеме сигналов в диапазонеУКВ к источнику питания через переключатель режимов работы «АМ-ЧМ» подключаетсятракт ЧМ. Сигналы низкой частоты с обоих трактов через сумматор подаются на входусилителя низкой частоты, усиливаются и воспроизводятся громкоговорителем. Для питанияприемника используется отдельный источник питания.
Описание схемы электрической принципиальной
Тракт ЧМ выполнен на микросхемах К174ХА15 и К174ХА6 [6], которыешироко применяются в промышленной аппаратуре всех категорий сложности до первой.К174ХА15 включает в себя УРЧ, гетеродин и смеситель. К174ХА6 — УПЧ, ограничительвходного сигнала, частотный детектор, схему АПЧ и формирователь напряжение настройкирадиоприемника В данном курсовом проекте применены типовые схемы включения этихмикросхем.
Тракт АМ состоит из УРЧ, смесителяс гетеродином, усилителя промежуточной частоты и амплитудного детектора. УРЧ выполненна биполярном транзисторе, расположенном на кристалле микросхемы К157ХА1А. Для построениясмесителя и гетеродина использованы элементы этой же интегральной схемы. Из-за тогочто тракт обеспечивает обработку сигналов двух диапазонов волн в схеме имеются дваантенных и два гетеродинных контура, которые переключаются в зависимости от диапазона.Для улучшения работы приемника вблизи радиовещательных станций (то есть в условияхсильного сигнала) каскад УРЧ охвачен петлей автоматической регулировки усиления(АРУ). К выходному контуру смесителя подключен детектор с удвоением напряжения,выполненный на диодах VD9 и VD10, который преобразует высокочастотное напряжениепромежуточной частоты в постоянное. Это постоянное напряжение прикладывается к базетранзистора УРЧ меняя тем самым его крутизну.
УПЧ многокаскадный, с АРУ. Первыйкаскад выполнен на транзисторе VT1, который включен по схеме с общим эмиттером.В качестве управляющего элемента петли АРУ выступает полевой транзистор VT2. Приизменении напряжение на затворе этого транзистора будет изменяться напряжение междубазой и эмиттером транзистора VT1, чем будет обеспечено изменение его крутизны.К выходу первого каскада подключен пьезофильтр Z1. Применение такого фильтра обусловленонеобходимостью достижения хороших частотных характеристик УПЧ. Второй каскад реализованна транзисторе VT3. Между вторым каскадом и последним включен эмиттерный повторительна VT4. Выходным транзистором УПЧ является VT5, к коллектору которого подключенконтур L25C46.
Диод VD8 выполняет функции амплитудногодетектора и детектора АРУ. Резистор R46 обеспечивает приоткрывание этого диода.
В схеме радиоприемника примененаэлектронная настройка, осуществляемая переменными резисторами R25 (АМ) и R1 (ЧМ).
Для сопряжения настроек входныхи гетеродинных контуров используются подстроечные сопротивления R9-R12, R27 и R28.В качестве индикатора точной настройки на радиостанцию используется милливольтметрU1.
В тракте АМ введен еще один регулировочныйэлемент — потенциометр R35. С помощью него производится установка задержки АРУ.Необходимость в такой регулировке обусловлена большим разбросом напряжения отсечкиполевого транзистора VT2.Электрический расчет УПЧ [1]
Определение требуемого усилениядо детектора: амплитуда напряжения на входе первого каскада
Umвх=ЕhдQэm,мВ
где Е=1,0 мВ/м — напряженностьполя в точке приема;
hд=1,0 см — действующаявысота антенны;
Qэ=200 — эквивалентнаядобротность входной цепи;
m=0,25 — коэффициент включениявхода транзистора УРЧ в контур входной цепи.
вещательный приемник бытовой сигнал
Umвх=0,001*0,01*200*0,25=500мкВ.
требуемое усиление до детектора
K= Uдвх / (Ö2 *Umвх)
где Uдвх=1 В — амплитуданапряжения на входе детектора;
K=1,7/ (Ö2* 5*10-4)=2404.
Предварительный расчет каскадов УПЧ.
Задаемся напряжением на входеУПЧ Uвх=0,2 мВ. Тогда коэффициент передачи каскадов до входа УПЧ:
К*=Uвх/Umвх=0,2/0,5=0,4.
Коэффициент усиления УПЧ: Купч=Uдвх/Uвх=1,7/Ö2/0,0002=6010.
Число каскадов УПЧ — 3 (при коэффициентеусиления каждого каскада К=18).Расчитаем режим работы транзистора VT1
Задаемся током коллектора Iк1=0,3мА. При таком значении тока коллектора обеспечивается минимальный коэффициент шума.
Крутизна транзистора 2Т3102Г приэтом токе S1=7мА/В. Пусть коэффициент усиления первого каскада К1=10.Отсюда
R2=К1/S1=10/0,007=1428Ом (стандартное значение 1,6 кОм).
Сопротивление R13 выбирается исходяиз условия полного запирания транзистора VT2, то есть UR13=Uотс=2 В.
R13=Uотс/Iк1=2/0,0002=6666Ом (стандартное значение 6,8 кОм).
Ток базы транзистора VT1:
Iб1=Iк1/b=0,0002/100=2мкА (b=100).
Ток делителя R8R12 IR8R12>Iб1.IR8R12»20 мкА.
R8+R12=UК/IR8R12=9/0,00002=450000 Ом.
UR12=UR13+Uбэ1=2+0,7=2,7 В.
R12=UR13/IR8R12=2,7/0,00002=135000 Ом
(стандартное значение 150 кОм).Расчитаем режим транзистора VT3
Задаемся током коллектора Iк3=0,6мА. Соответствующая этому значению тока крутизна транзистора S2=12 мА/В.Пусть коэффициент усиления второго каскада УПЧ К2=35.
R4=K2/S1=35/0,012=2917Ом (стандартное значение 3 кОм).
Каскад на транзисторе VT4 представляетсобой эмиттерный повторитель с коэффициентом усиления К3»1.
Каскад на транзисторе VT5долженобеспечивать усиление К5=Купч/К1/К2/К3=6010/10/35/1»17.
Выберем ток коллектора VT5 Iк5=1,0мА. Крутизна транзистора при этом токе S5=1,4 мА/В.
Эквивалентное сопротивление контура:
Rое=К5/S5=17/0,0014=12142Ом.
Параметры колебательного контура:
Eсли С4=510, тогдаL1=1/ ( (2p*fпр) 2*С) =
1/ ( (2*3,14*465*103)2*510*10-12=227 мкГн.
Волновое сопротивление контура
r=ÖL/C=Ö227/ (510*10-6) =667 Ом.
Добротность контура Q=Rое/r=12142/667=18
Полоса пропускания каскада Df=fпр/Q=465000/18=25,8кГц (
Сопротивление R9 устанавливаетсяпри Qреальн>18 (для расширения полосы пропускания выходного каскадаУПЧ).
Окончательный расчет и подборэлементов производился в САПРе OrCad 9.1.Требования к УНЧ и источнику питания
Так как радиопремник II класса,в нем должен быть УНЧ с высокими характеристиками: достаточно широким диапазономусиливаемых частот, возможностью изменения формы частотной характеристики (регуляторытембра), низким коэффициентом нелинейных искажений и высокой выходной мощностью.
Источник питания должен выдаватьпостоянные стабилизированные напряжения для трактов АМ и ЧМ (9 и 36 В), а такжена УНЧ. В качестве первичного источника питания (ПИП) может использоваться сеть220 В, батарея из гальванических элементов или аккумуляторная батарея. Если в качествеПИП выбран аккумулятор, то должна быть предусмотрена возможность его заряда.Описание конструкции радиоприемника
Элементы приемника размещаются на печетной плате из фольгированногостеклотекстолита. Взаимное расположение каскадов должно быть таким чтобы обеспечитьминимум паразитных связей, например «в линейку». Колебательные контурапомещены в экраны. Для повышения устойчивости приемника между каскадами можно установитьэкранирующие перегородки. Над печатной платой со стороны пайки необходимо закрепитьлист медной фольги.
Печатная плата с элементами установленав корпусе из ударопрочного материала. На боковые стенки корпуса выведены ручки настройки,громкости, разъемы и переключатели. Для удобства пользования радиоприемником накорпусе предусмотрена ручка для переноски.
Заключение
В данном курсовом проекте был разработан и описан радиовещательныйприемник. К его достоинствам относится широкая распространенность использованныхэлементов, что снижает его себестоимость и повышает ремонтопригодность. Применениеэлектронной настройки и отказ от перестройки контуров с помощью конденсаторов переменнойемкости также снижает стоимость изготовления и, кроме того, повышает надежность.Электронная настройка дает возможность при дальнейшем усовершенствовании приемникаиспользования синтезатора частот.
Список использованной литературы
1. Екимов В.Д. и др. Проектирование радиоприемных устройств. М., Связь, 1970.
2. Радиоприемные устройства. / под ред. Сифорова В. И. М., Советское радио,1974.
3. Горшелев В.Д. и др. Оснвы проектирования радиоприемников. Л., Энергия, 1977.
4. Щуцкой К.А. Транзисторные усилители высокой частоты М., Энергия, 1967.
5. Брежнева К.М. и др. Транзисторы для аппаратуры широкого приминения. Справочник.М., Радио и связь, 1981.
6. Атаев Д.И. и др. Аналоговые интегральные микросхемы для бытовой радиоаппаратуры.Справочник. М., МЭИ, 1991.
7. Екимов В.Д. Расчет и конструирование транзисторных радиоприемников. М.,Связь, 1972.
8. Музыка З.Н. и др. Расчет высокочастотных каскадов радиоприемных устройствна транзисторах. М., Энергия, 1975.
9. Банк М.У. Параметры бытовой приемно-усилительной аппаратуры и методы их измерения.М., Радио и связь, 1982
10. Аксенов А.И. и др. Элементы схем бытовой аппаратуры. Диоды. Транзисторы.М., Радио и связь, 1993.