ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ

3.1. Расчёт полосы пропускания

Расчёт полосы пропускания приёмника сигналов ШИМ можно вести как для обычного приёмника непрерывных сигналов с АМ, так как ширина спектра определяется верхней частотой информационного сообщения.

Исходные данные:

Fq = 200 – 3000 Гц – ширина спектра информационного сообщения

f0 = 4.565 Мгц – частота несущей принимаемого сигнала

Расчёт числа преобразователей частоты:

Необходимо проверить выполнение условия:

(4.1.1)

где:

fc – частота несущей принимаемого сигнала – fc = f0 = 4.5 МГц

Sзк – требуемая избирательность по зеркальному каналу, число раз 90дБ = 31622раз.

Q – конструктивная добротность избирательных систем. Для LC контуров принимаем Q=100.

∆F – ширина спектра информационного сообщения.

∆F = 2Fmax =6000 (4.1.2)

n – число избирательных систем.

Покажем, что условие (4.1.1) выполняется для n =3 :

(4.1.3)

Действительно 360.9кГц меньше 600кГц. Теперь, зная ширину спектра сигнала, можно определить промежуточную частоту (ПЧ). Причем мы не должны забывать об некоторых условиях, которые накладываются на ПЧ:

1)   ПЧ не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона;

2)   ПЧ не должна совпадать с частотой какого либо мощного передатчика;

Существует ряд стандартных значений ПЧ, причем нужно из этого ряда выбрать такую, которая будет попадать в диапазон между 360.9кГц и 600кГц

(4.1.4)

В этот диапазон как раз попадает стандартное значение fпч = 465 кГц. Зная fпч, можно определить частоту гетеродина. Поскольку условие (4.1.1) выполнилось, то одного преобразования частоты будет достаточно. Следовательно, в схеме будет только один гетеродин и один преобразователь частоты. В качестве гетеродина используем цифровой синтезатор частоты со встроенной петлёй ЧАП. Это обеспечит высокую стабильность частоты (нестабильность частоты составит не более 10) и облегчит перестройку гетеродина.

Поскольку значение ПЧ меньше минимальной частоты диапазона, преобразование будет нижним, и частота гетеродина определится как:

(4.1.5)

Подставляя значения в формулу (4.1.5), получим:

 4.565Мгц – 0.465MГц = 4.1MГц (4.1.6)

Разработка структурной схемы закончена. Далее следует определить требуемое усиление, рассчитать полосу принимаемого сигнала.

Ниже приведены результаты разработки структурной схемы:

·           Диапазон принимаемых частот - (4.438 – 4.650) МГц

·           Промежуточная частота Fпч = 465кГц

·           Частота гетеродина – 4.1МГц

·           Число избирательных систем приселектора – n = 2

3.2. Определение ширины полосы пропускания ВЧ тракта

Полоса пропускания высокочастотного тракта с системой ЧАП определяется формулой:

 (4.2.1)

где:

 - ширина спектра принимаемого сигнала, Df_сп=6 кГц,

d_с ,d_г - относительная нестабильность несущей частоты сигнала d_с=0 и частоты гетеродина,d_г=10^-6 (цифровой синтезатор с кварцевой стабилизацией)

d_пр=10^-3, относительная нестабильность собственной частоты контуров тракта ПЧ приемника,

d_н=10^-3, относительная погрешность установки при беспоисковой настройке,

F_{д мах}=0, доплеровский сдвиг частоты (приемник является стационарным устройством и доплеровский сдвиг не образуется).

F_пч= 465 кГц, промежуточная частота.

К_ЧАП – коэффициент подстройки системы ЧАП, К_ЧАП=15,

Необходимую полосу пропускания приемника находим, подставляя значения в формулу (4.2.1):

(4.2.2)

 = 7.2 кГц (4.2.3)

Для расчётов также необходима эффективная шумовая полоса системы, рассчитываемая как

(4.2.4)

Где 1.1 – коэффициент расширения. Получим значение :

(4.2.5)

3.3.Выбор числа усилительных каскадов

Определим требования к коэффициенту шума первого усилительного каскада преселектора, остальными мы пренебрегаем виду малого оказываемого ими влияния.

(4.2.5)

=16.96

где - входное отношение сигнал помеха, необходимое для нормальной работы схемы

Еа – минимальное напряжение полезного сигнала в антенне

К=1.38·10^-23 Дж/град – постоянная Больцмана;

П_ш»1.1·П=8кГц – шумовая полоса линейного тракта;

Т₀=293 К – стандартная температура приемника;

R_A»50 Om – сопротивление антенны;

E_П=1мкВ/м – средний уровень помех днем;

 - действующая высота антенны, где  длина волны сигнала

Так как уровень помех превысил значение мин. значение сигнала в антенне, в схеме приемника необходим транзисторный УРС. Для облегчения производства и производственной унификации все блоки приёмника будем строить на транзисторах одной серии. Это позволит применять в усилительных каскадах однотипные схемы смещения, а также обеспечит согласование каскадов по шумам.

Выберем по справочной литературе малошумящий биполярный pnp – транзистор КТ 375Б, отечественного производства, обладающий следующими характеристиками:

Требуемое усиление линейного тракта находим как

(4.2.6)

(4.2.7)

где U_упч=1В, напряжение на выходе последнего каскада УПЧ, необходимое для нормальной работы детектора;

Е=100мкВ/м – заданная по ТЗ чувствительность;

 - действующая высота антенны, где  длина волны сигнала

Таким образом, получаем, что требуемое усиление линейного тракта равно 434 раз или 52 дБ

Поскольку коэффициент усиления каскада, с точки зрения устойчивой работы, не может быть больше устойчивого коэффициента усиления, то коэффициент усиления каскада примем равным устойчивому коэффициенту усиления на максимальной рабочей частоте.

Коэффициент усиления биполярного транзистора в заданной рабочей точке можно рассчитать по формуле

(4.2.8)

где S – крутизна ВАХ в рабочей точке, мА/В;

f – максимальная рабочая частота, МГц;

С_к – емкость перехода коллектор-база, пФ.

Основное усиление в РПУ осуществляется в тракте ПЧ, так как его каскады являются неперестраиваемыми. На практике к-т усиления УРС не превышает 25 дБ по напряжению из соображений линейности обработки и устойчивости каскада к самовозбуждению.

Рассмотрим сформированную ранее структурную схему и зададимся требуемыми величинами усиления в каскадах на рисунке 3.

Рисунок 3 Требуемыми величинами усиления в каскадах.

С антенны на входе РПУ наводится напряжение в 100мкВ (минимум), а на входе детектора для нормальной его работы требуется иметь напряжение в 1В – необходимый уровень напряжения для логики, которая находится далее.

Ограничим к-т усиления УРЧ в 20дБ и при идеальной входной цепи получим на входе смесителя 10мВ. Поскольку смеситель работает в режиме сильного сигнала гетеродина, на выходе уровень сигнала определяется уровнем последнего. Таким образом, получим на входе УПЧ около 10мВ, а с выхода требуется снять 1В. Тогда к-т усиления УПЧ составит 100 или 40 дБ. Поскольку из соображений линейности и устойчивости с одного каскада снимать более 20дБ недопустимо, составим УПЧ из двух каскадов. Как будет показано ниже, один из них будет нагружен на ФСС, а другой будут апериодическим. АРУ будет регулировать все два каскада УПЧ.

Общее усиление до детектора составит

(4.2.9)

(4.2.10)

где К_вц=0.5= -6дБ – коэффициент передачи входной цепи;

n_урч=1, n_упч=2 – количество каскадов в УРЧ и УПЧ соответственно, для начала зададимся приведенными цифрами.

Поскольку К_0min<K_общ, то расчет произведен верно и принимается схема с одним каскадом УРЧ и двумя для УПЧ.

Коэффициент усиления выбран с запасом по следующим причинам:

·           Уменьшение коэффициента усиления в результате старения элементов;

·           В предварительном расчете не учитывались затухания вносимые избирательными системами, стоящими в тракте ПЧ;

·           Необходимость учесть расстройку контуров.

Итак, теперь у нас есть все необходимые данные для подробного расчёта узлов приёмника. Сведём их в таблицу.

Похожие работы

Анализ современных цифровых радиоприемных устройств

Скачать

36470

13

11

... схемы цифровых РПУ и сделаны выводы об их преимуществах, и применении в современной авиационной радиоэлектронной аппаратуре. 1.Обзор современных схем построения ЦРПУ   1.1 Схемы построения цифровых РПУ Обобщенная схема цифрового радиоприемного устройства представлена на рисунке 1.   Рисунок 1 Развитие техники и технологии цифровых интегральных схем привело к тому, что заключительное ...

Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты

Скачать

23237

2

0

... Подпись Дата     ЗАКЛЮЧЕНИЕ.   В данном курсовом проекте, в соответствии с заданием, спроектирован радиоканал цифровой радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и с электрическим расчетом усилителя радиочастоты. Проведен энергетический расчет радиоканала. При обосновании и выборе структурной схемы радиоприемника, сделан анализ возможных схем радиоприемника, ...

Моделирование и исследование принципов функционирования профессионального радиоприемного устройства преобразования частоты

Скачать

51083

33

47

... полезных сигналов, а также динамический диапазон сигналов на выводе РПрУ не должно превышать 10 дБ. 4 Анализ и моделирование структуры РПУ Так как для общих характеристик радиоприемного устройства исходными данными для расчета являются не только диапазон рабочих частот, но и параметры приемной антенны, такие как емкость, индуктивность, активное сопротивлении и тд. Следовательно будем ...

Радиоприемное устройство для приема сигналов типа F3EH

Скачать

49388

9

15

... К тому же дробный детектор более чувствителен и требует на входе напряжения порядка 0.05 – 0.1 В. Благодаря этим свойствам детектор отношений нашел широкое применение в технике радиоприемных устройств. Рис 3.5 Определяем индуктивность катушки L3, при условии, что L1=0.849мкГн. (3.77) Находим конструктивные коэффициенты связи между индуктивностями L1 и L2, а также L3 и ...