Проектирование радиоприёмника

1.  ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ.

Необходимо рассчитать радиоприёмник супергетеродинного типа на основании данных, приведённых в таблице 1.

Таблица 1.

№ вар	Вид принимаемого сигнала	Диапазон (МГц)	Выход. мощ-ть (Вт)
3	ТЛГ, ОБП	14,0 – 14,35	12

Чувствительность:

 Чувствительность приёмника зависит, в первую очередь, от рабочего диапазона РПУ.

Значения чувствительности приёмника на данной частоте, приведённы в табл. 2.

Таблица 2.

Чувствительность приёмника, мкВ	Диапазон, м
	20
В городе	2,6
В пригороде	0,54

Считается, что используется настроенная антенна с сопротивлением 75 Ом.

Условные обозначения:

-     ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц;

-     ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц;

      Дополнительные данные:   Односигнальная селективность:

Селективность РПУ по соседнему каналу представляет собой ослабление сигнала при расстройке приёмника на ± 9 кГц и составляет не менее 26 дБ.

Подавления зеркального канала: его необходимо ослабить для КВ по меньшей мере на 10 дБ.

Тип функциональной схемы радиоприемника:

 

В данной работе проектируется приемник 4 класса и строится по схеме с плавным первым гетеродином.

Полоса пропускания и коэффициент прямоугольности:

Полоса пропускания общего радиотракта приемника определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и составляет 3 кГц для телефонного однополосного сигнала с подавленной несущей и 100 Гц для амплитудной телеграфии. Коэффициент прямоугольности частотной характеристики радиотракта лежит в пределах 1, 7 … 2, 5.

Количество преобразований:

 

На КВ диапазоне требуется двойное преобразование частоты.

Распределение избирательности и усиления по трактам:

 

Коэффициент усиления в тракте сигнальной частоты (до 1-го смесителя):

 ,

где:  - допустимое напряжение на входе преобразователя частоты, которое можно положить равным 100…200 мВ

Еа- чувствительность приемника.

В тракте первой промежуточной частоты коэффициент усиления берется не выше 10…20. Коэффициент усиления в тракте 2-й промежуточной частоты должен довести усиление сигнала до нормального уровня, необходимого для детектирования радиосигналов в наилучших условиях, и выбирается по формуле:

,

где: К _З=10…20 –запас усиления на случай старения элементной базы,

Величина U _дет равна нормальному значению напряжения на входе детектора и выбирается в зависимости от типа детектора. Для АМ детектора эта величина составляет 0,5…1 В (диодная схема); 0,1…0,2 В (транзисторная схема). Для однополосного детектора 0.02….0.04 В.

2. Состав и назначение элементов РПУ.

2.1 Данное радиоприемное устройство построено по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты и имеет фильтры в тракте звуковой частоты. Эти фильтры предназначены для: ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц .

Питается данное РПУ от двухполярного источника питания, который в свою очередь питается от сети переменного напряжения 220В., 50Гц.

2.2       Функциональная схема РПУ.

Функциональная схема РПУ представлена на рисунке 1.

Рис.1.

В состав РПУ входит:

· Входная цепь – предназначена для выделения несущей частоты и согласования антенны с последующими каскадами схемы. Также, входная цепь обеспечивает подавление сигнала по зеркальной частоте.

· Усилитель высокой частоты – обеспечивает нужное усиление несущей для последующих преобразований.

· Смеситель и гетеродин – обеспечивают понижение частоты для последующей фильтрации, т.к. на более низких частотах добротность фильтров намного выше, чем на высоких частотах.

· Полосовой фильтр – осуществляет избирательность по соседнему каналу.

· Усилитель промежуточной частоты и автоматическая регулировка частоты - – обеспечивает автоматическое усиление промежуточной частоты для последующей дешифрации.

· Детектор - выделяет полезный сигнал звуковой частоты из высокочастотного.

· Фильтр низкой частоты - предназначен для фильтрации на низких частотах (ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ).

· Усилитель звуковой частоты – предназначен для конечного усиления звуковой частоты до значения мощности, пригодной для воспроизведения через громкоговорители.

3.Расчеты цепей РПУ.

 

1)   Входная цепь :

 

Частота несущей: ;

Исходя из различных схем построения РПУ на частотах близких к 14 МГц , емкость конденсаторов в контурах входных цепей приблизительно равна 40 пФ , Þ индуктивность будет равна 3,23^.10^-6 Гн. Селективность по зеркальному каналу не менее - 26 дБ.

2)   УВЧ:

Коэффициент усиления в тракте сигнальной частоты (до 1-го смесителя):

где:  - допустимое напряжение на входе преобразователя частоты, которое можно положить равным 100…200 мВ

Еа- чувствительность приемника, равная для города 2,6 мкВ.

Ксч »

Параметры полевого транзистора даны в приложение 1.

3)   Смеситель и гетеродин:

 

 Гетеродин и смеситель первой промежуточной частоты построены на специализированной ИМС К174ПС1. Колебательный контур подключенный к этой ИМС собран по трехточечной схеме и настроен на частоту 12 мГц. На выходе ИМС образуется первая промежуточная частота 2 мГц. Гетеродин и смеситель второй промежуточной частоты построены на транзисторе V2. Этот каскад является неперестраивавым и стабилизирован кварцевым резонатором. Частота гетеродина составляет 1,35 МГц.

В результате образуется вторая промежуточная частота равная 465 кГц. Также в тракте первой промежуточной частоты коэффициент усиления равен 10…20 , за счет усиления на V2.

Параметры специализированной ИМС К174ПС1 и биполярных транзисторов V2, V3 даны в приложение 2 и 3 соответственно.

4)   Полосовой фильтр:

 Полосовой фильтр представляет собой конструктивно законченную систему пъезокерамических или кварцевых резонаторов связанных между собой. Что бы полосовой фильтр работал нормально нужно согласовать его вход и выход с предыдущими и последующими каскадами. У П.Ф. низкое входное сопротивление. Низкое входное сопротивление первого фильтра согласовано с низким выходным сопротивлением первого смесителя. А вот для согласования второго П.Ф. с выхода второго смесителя сигнал промежуточной частоты цоступает на вход эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VT3. Он согласует высокое выходное сопротивление смесителя собранного на биполярном транзисторе с низким входным сопротивлением пьезокерамического фильтра ZQ2. Полосовые фильты определяют селективность по соседнему каналу. Селективность по соседнему каналу составляет 40 дБ.

Параметры П.Ф. даны в приложение 4.

5)   Усилитель промежуточной частоты:

 Усилитель промежуточной частоты выполнен на ИМС К157ХА2.

 Коэффициент усиления в тракте 2-й промежуточной частоты должен довести усиление сигнала до нормального уровня, необходимого для детектирования радиосигналов в наилучших условиях, и выбирается по формуле:

,

где: К _З=10…20 –запас усиления на случай старения элементной базы,

Для АМ
величина U _дет детектора составляет 0,01…0,02 В.

Параметры ИМС К157ХА2 даны в приложение 5.

6)   ОБП и ТЛГ детектор:

Для неискаженного детектирования максимальная амплитуда однополосного или телеграфного сигнала на входе детектора должна быть порядка 20 мВ. Для детектирования ОБП с подавленной несущей, в его цепь включен третий гетеродин, настроенный на частоту второй промежуточной частоты – 465 КГц. В качестве детектора в данном РПУ используется ИМС дифференциальный усилитель – К175УВ4.

Параметры К175УВ4 даны в приложение: 6.

7)   Фильтр низких частот:

 

ФНЧ предназначен для фильтрации на низких частотах (ТЛГ – амплитудная телеграфия с полосой 100 Гц и ОБП – телефонный однополосный сигнал с подавленной несущей с полосой 3 кГц ). Он собран на ИМС К140УД1А представляющей из себя дифференциальный усилитель. Резонансная частота полосы пропускания определяется из отношения :

;

При заданных частотах конденсаторы имеют следующие емкости:

C32 = 3.67 мкФ для f=100 Гц, и С31 =4 нФ для f=3 кГц.

 Также на этой ИМС может производится предварительное усиление сигнала. Коэффициент усиления ее равен отношению сопротивлений R21 к R18 соответственно.

Параметры ИМС К140УД1А даны в приложение: 7.

8)   Усилитель звуковых частот предназначен для конечного усиления звуковой частоты до значения заданной мощности: P_вых=12Вт. Усилитель звуковых частот собран на микросхеме К174УН11. Питание у этой микросхемы – двухполярное. Параметры этой МС даны в приложение.

Параметры К174УН11даны в приложение: 8.