Выбор селективных систем преселектора

Оглавление

Задание на курсовое проектирование

1. Выбор селективных систем преселектора

2. Расчет допустимого коэффициента шума приемного устройства

3. Расчет требуемого коэффициента передачи приемника

4. Синтез структурной схемы приемника

5. Выбор интегральных микросхем

6. Расчет одноконтурной входной цепи

7. Расчет резонансного УРЧ

8. Расчет ФСС

9. Требования предъявляемые к УНЧ

10. Требования предъявляемые к схеме питания приемного устройства

11. Структурная схема спроектированного приемного устройства

Задание на курсовое проектирование

Диапазон рабочих частот.88-108 МГц;

Чувствительность 15мкВ;

Сопротивление антенны. R_а=75 Ом;

Вид модуляции частотная;

Отношение сигнал/шум на выходе линейной части16дБ;

Параметры модулирующего сигнала. 50-10кГц;

Девиация частоты. 75кГц;

Селективность по соседнему каналу 45дБ;

Селективность по зеркальному каналу50дБ;

Селективность по каналу прямого прохождения 60дБ;

Уровень выходного сигнала. 10Вт x 8 Ом;

Относительная нестабильность частоты гетеродина df_г. 10^-3;

Относительная нестабильность частоты передатчика df_п 10^-7;

Расстройка по соседнему каналу. 250кГц

Изменение уровня выходного сигнала на 5дБ при изменении уровня входного сигнала на 65дБ;

Питание 220В при частоте 50Гц;

1. Выбор селективных систем преселектора

Селективные системы преселектора обеспечивают подавление помех по дополнительным каналам приема. В диапазонных приемниках в преселекторе применяются, как правило, перестраиваемые одиночные контуры или пара связанных контуров. Селективная система преселектора выбирается из условия обеспечения подавления помех по зеркальному каналу. Для этого нужно оценить возможность подавления помех одиночным контуром Se₁ и двумя связанными контурами Se₂. Методика расчета аналогичная [1].

Исходными данными для расчета селективности являются:

f_min = 88МГц-нижняя частота диапазона

f_max= 108МГц-верхняя частота диапазона

d_э =0. 016-значение нагруженного затухания контура соответствующее заданному диапазону;

f_пр= 10. 7МГц-промежуточная частота

·  Для верхней настройки гетеродина

f_зк=f₀+2f_пр

Вычисляется обобщенная расстройка на резонансной частоте (f_o=f_max для диапазонных приемников)

селективность по зеркальному каналу обеспечиваемая одиночным контуром,

, Se₁=27. 137дБ

селективность обеспечиваемая двухконтурной системой с параметром связи b=1,

Se₂=48. 236дБ

·  Для нижней настройки гетеродина

f_зк=f₀-2f_пр

Se₁=28. 896дБ

Se₂=49. 729дБ

Оформим результаты расчетов в виде таблицы:

 

Таблица 1 Селективность по зеркальному каналу

Настройка гетеродина	Одиночный контур	Два одиночных контура	Два связанных контура
Верхняя г	27. 137дБ	54. 274дБ	48. 236дБ
Нижняя	28. 896дБ	57. 829дБ	49. 729дБ

Выбираем систему преселектора исходя из того, что система должна быть как можно проще в реализации, и включать в себя как можно меньше перестраиваемых контуров. В данном случае лучше всего подходит система из двух одиночных перестраиваемых контуров. В этом случае обеспечивается селективность по зеркальному каналу 57дБ, при нижней настройки гетеродина.

2. Расчет допустимого коэффициента шума приемного устройства

При расчете чувствительности приемников СВЧ важно оценить шумы, вносимые входной цепью. Максимальное значение коэффициента шума РПУ

где P_вх - чувствительность приемника (Вт); k-постоянная Больцмана; T₀=300К; Df_эф - эффективная полоса пропускания приемника;

где E_min - чувствительность приемника

q_вых=16дБ=6. 31 - отношение сигнал/шум на выходе линейной части.

так как коэффициент шума достаточно высок, то особых мер по снижению уровня шумов применять не понадобиться.

Расчет требуемой полосы пропускания приемника.

Для приемников, осуществляющих несогласованную обработку сигналов, значение полосы пропускания определяется известным соотношением

 (1)

Df_c - ширина спектра принимаемого сигнала

Df_д - максимальное значение доплеровского сдвига принимаемого сигнала

Df₁ - среднеквадратическое случайное отклонение рабочей частоты передатчика

Df₂ - среднеквадратическое случайное отклонение рабочей частоты гетеродина

При частотной модуляции ширина спектра зависит от индекса модуляции определяемого соотношением

F_д - девиация частоты;

F_в - верхняя частота модулирующего сигнала;

ширину спектра сигнала найдем по формуле

Сдвиг доплеровской частоты Df_д участвующий в формуле (1) в расчет не принимается, так как он равен нулю, потому что при расчете приемника не учитывается передвижение передающей станции и приемника относительно друг друга. Рассчитаем расширение полосы пропускания из за нестабильности частот передатчика и гетеродина, для этого рассчитаем максимальные абсолютные отклонения частоты передатчика и гетеродина

f_гmax - максимальная частота гетеродина;

f_пmax - максимальная частота передатчика она равна верхней частоте диапазона;

Расширение полосы пропускания за счет нестабильности частот гетеродина и передатчика

Подставляя полученные значения в формулу (1) получим требуемую полосу пропускания приемника

П_треб=224800+194600=419400 Гц

Так как

то в приемник целесообразно ввести автоматическую подстройку частоты с коэффициентом автоподстройки

после ввода АПЧ в приемник полосу пропускания приемника принимают равной

3. Расчет требуемого коэффициента передачи приемника

Требуемый коэффициент передачи приемника найдем по формуле.

где U_вых - напряжение на нагрузке приемника при подаче на вход сигнала равного уровню чувствительности E_min.

4. Синтез структурной схемы приемника

При синтезе структурной схемы приемника будем исходить из требований к приемному устройству:

·  частотная селекция полезных сигналов;

·  усиление сигналов до уровня необходимого для нормального осуществления их демодуляции;

·  демодуляция принимаемого сигнала;

·  подавление помех;

селективная система преселектор приемный

·  схема должна содержать как можно меньшее кол-во перестраиваемых контуров и преобразований частоты.

Структурная схема изображена на рис. 1

Рисунок 1. Структурная схема приемного устройства.

В приведенной структурной схеме отсутствуют данные о параметрах каждого звена, окончательный вид структурной схемы будет приведен после всех расчетов параметров.

5. Выбор интегральных микросхем

Для проектирования приемника воспользуемся интегральными микросхемами серии К174:

К174ХА15 - усилитель ВЧ, смеситель, гетеродин;

К174ХА6 - УПЧ, ограничитель, детектор, предварительный УНЧ;

Более подробная информация о микросхемах приведена в приложении 1,2;

6. Расчет одноконтурной входной цепи

Принципиальная схема входной цепи показана на рис. 2

Рисунок 2. Принципиальная схема входной цепи.

Исходными данными для входной цепи являются:

·  R_вх=100 Ом - входное сопротивление УРЧ;

·  Ra=75 Ом - сопротивление антенны;

·  С_схmax = 60пФ - максимальная емкость контура;

·  f_min=88МГц, f_max=108МГц - верхняя и нижняя частоты настройки контура. Для перестройки контура по частоте будем использовать встречное включение двух варикапов. Такое включение позволяет получить более равномерное изменение частоты настройки колебательного контура от управляющего напряжения.

Т.к. обычно в справочниках указывается перекрытие по емкости, то сделаем необходимый перерасчет.

Выбираем варикап типа КВ132А который имеет следующие параметры:

Номинальная емкость 33 пФ;

Коэффициент перекрытия по емкости 3,5;

Напряжение управления 25, В;

Добротность 300.

Исходные данные для расчета входной цепи:

Диапазон рабочих частот  ;