Расчет ЧМ РПУ на ИМС

СОДЕРЖАНИЕ ЛИСТ

Введение …………….………..……………………………………….………… 5

1. Выбор блок-схемы приемника ………………………………….…..………. 10

2. Предварительный расчет усиления ЧМ на ИМС приемника ……………... 11

3. Расчет резонансной системы для обеспечения избирательности ………… 12

4. Выбор ИМС, используемой в качестве УВЧ, преобразователя, УПЧ, ЧД,

а так же предварительного УЗЧ ……………………………………..…....... 14

5. Выбор ИМС, используемой в качестве оконечного УЗЧ. …….……........... 17

Описание принципиальной схемы …………………………………………….. 20

Список используемой литературы …………..…….....………………………... 21

Введение.

C развитием радиоприемной техники повышались тре­бования к чувствительности радиоприемника, к его полосе пропускания и избирательности. Однако эти требования ограничиваются различными видами помех радиоприему, так как с увеличением коэффициента усиления приемника и расширением полосы пропускания восприимчивость при­емника к помехам возрастает, а следовательно, его реальная чувствительность понижается.

Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, применение частотной модуляции для пере­дачи сигналов в значительной мере ослабляет действие по­мех на радиоприемник и повышает его реальную чувстви­тельность. В этом случае удается улучшить отношение сигнал/шум на выходе приемника более чем в 100 раз по сравнению с амплитудной модуляцией. Высокая помехо­устойчивость является одним из основных качеств частотной модуляции.

Остановимся коротко на общих сведениях о частотно-модулированных колебаниях. Частотно-модулированными (ЧМ) колебаниями называются колебания, амплитуда кото­рых постоянна, а частота изменяется по закону, отображаю­щему характер модулирующих низкочастотных сигналов.

Максимальное значение девиации частоты Δfmax соот­ветствующее наибольшей амплитуде модулирующего сиг­нала, в радиовещании принято равным 75 кГц. Это значит, что полезный спектр, излучаемый радиостанцией, занимает полосу 150 кГц. Практически для одной станции отводится канал с шириной полосы 250 кГц. Использование ЧМ коле­баний при такой ширине канала возможно только в диа­пазоне укв.

Высокая помехоустойчивость приемников ЧМ колебаний объясняется главным образом тем, что амплитуда колебаний при частотной модуляции сохраняется постоянной.

Сравним соотношение между сигналом и помехой на входе приемника при частотной модуляции и при амплитудной модуляции. Положим, что амплитуда частотно-модулирован­ного сигнала равна амплитуде амплитудно-модулированного (АМ) сигнала в момент ее наибольшего значения (фиг. слева) Интенсивность воздействия помехи на входе приемника в обоих случаях считаем одинаковой. Как видно из рисунка а), соотношения между сигналом и помехой при АМ колебаниях беспрерывно изменяются. При больших амплитудах сигнал значительно превышает помеху и ее влияние на прием не­значительно, и, наоборот, при малых амплитудах, сигнал может быть на уровне помехи, и в этом случае помеха будет препятствовать нормальному приему. Следовательно, для обеспечения достаточной помехоустойчивости приемника при АМ колебаниях необходимо, чтобы минимальная ам­плитуда полезного сигнала превышала уровень помехи в достаточное число раз. Совершенно иное положение на­блюдается при приеме ЧМ колебаний. Из рисунка б) видно, что соотношение между сигналом и помехой остается неизменным и по величине сохраняется таким же как в случае амплитудной модуляции в момент ее наибольшей

амплитуды.

Все эти соображения не раскрывают полностью причин повышенной помехоустойчивости приемника ЧМ колебаний. В этом приемнике для получения максимального соотношения между сигналом и помехой на выходе применяют специальное устройство для подавления помех и собственных внутриприемных шумов.

Действие помех и шумов на полезный сигнал вызывает в основном амплитудные изменения сигнала по закону помех, т. е. происходит амплитудная модуляция сигнала. Поэтому подавление помех в радиоприемнике достигается путем ограничения сигнала по амплитуде. Применение ограничения при АМ колебаниях наряду с частичным устра­нением амплитудных изменений сигнала, вызванных по­мехами, нарушает закон модуляции и в конечном счете при­водит к нелинейным искажениям сигнала по низкой часто­те. При ЧМ колебаниях действие амплитудного ограничителя устраняет всякие амплитудные изменения сигнала без нарушения закона модуляции. Таким образом, амплитудное ограничение является эффективным методом подавления помех при ЧМ колебаниях, вследствие чего помехоустой­чивость приемника еще больше увеличивается.

Приемник ЧМ колебаний характеризуется особенно­стями, обусловленными отличием ЧМ колебаний от АМ колебаний:

1) приемник ЧМ колебаний работает в диапазоне УКВ;

2) полоса пропускания высокочастотного канала при­емника (до детектора) имеет большую ширину.

Супергетеродинный прием­ник состоит из: преселектора, включающего в себя входную цепь и усилителя радиочастоты (УРЧ). Входная цепь должна обеспечить некоторую частотную избирательность до входа первого каскада УРЧ с целью ослабления сильных помех. УРЧ должен обеспечить частотную избирательность и усиление принятого сигнала, мощность которого на входе приемника на много порядков меньше той, кото­рая необходима для нормальной работы воспроизводящего устрой­ства приемника.

Преобразователь частоты, состоит из смесителя и гетеродина (СМ и ГЕТ).

 Гетеродин — это маломощный автогенератор. Смеситель- это резонансный каскад. На вход смесителя подается напря­жение с частотами сигнала f_c и гетеродина f_г- В результате взаимо­действия двух напряжений разных частот в спектре выходного тока смесителя появляется много комбинационных частот, в том числе и частота, равная разности этих частот. Величина разностной частоты должна быть ниже или выше частоты радио­сигнала, но обязательно выше частоты модуляции, поэтому ее назы­вают промежуточной - f_пр. Промежуточная частота может быть равной:

f_пр=f_г – f_с, при f_г> f_с

f_пр= f_с- f_г, при f_с> f_г

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника явля­ется то, что независимо от частоты принимаемого сигнала промежу­точная частота постоянна и выбирается так, чтобы обеспечить наи­меньшие помехи от близко расположенных по частоте станций и получить требуемое усиление и избирательность по соседнему каналу S_ск.

На промежуточную частоту настроена резонансная система, вклю­ченная в выходную цепь смесителя, что позволяет при соответствую­щей полосе пропускания выделить напряжение сигнала промежуточ­ной частоты. Следовательно, назначение преобразователя заклю­чается в преобразовании частоты радиосигнала в другую, промежу­точную частоту с сохранением закона модуляции.

Усилитель, который усиливает сигнал промежуточной частоты, называется усилителем промежуточной частоты (УПЧ). Усилитель промежуточной частоты приемника ЧМ коле­баний в отличие от приемника АМ колебаний должен обес­печивать усиление сигналов в сравнительно широкой полосе пропускания в пределах 150—200 кГц и поэтому в нем должно быть большее число каскадов, чем в обычном узко­полосном усилителе промежуточной частоты.

Обычно в приемниках ЧМ колебаний усилитель проме­жуточной частоты содержит не менее трех каскадов усиле­ния. Величина промежуточной частоты в таких приемни­ках выбирается в пределах единиц и десятков мегагерц. Для получения высококачественного звучания полосу про­пускания низкочастотного тракта обычно расширяют до 15 кГц.

Таким образом, в супергетеродинном приемнике усиление осу­ществляется на трех частотах: на радиочастоте, промежуточной частоте и частоте модуляции, а на которых это происходит, называются трактами радиочастоты промежуточной частоты, низкой частоты.

Частотный детектор. В частотном детекторе сигнал, модулиро­ванный по частоте, преобразуется в сигнал, модулирован­ный по амплитуде, который затем детектируется при помощи обычного амплитудного детектора. В современных приемниках ЧМ сигналов для частотного детектирования широко применяется так называемый дроб­ный детектор. Основное преимущество дробного детектора заключается в том, что он не реагирует на амплитудные из­менения сигнала, а это позволяет исключить из схемы при­емника

Рисунок 1 – Характеристика ЧД. амплитудный ограничитель.

Действия частотного детектора дополнительно поясняются характеристикой, приведенной на рисунке 1.

 Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) доводит звуковой сигнал до уровня необходимого для воспроизведения.

Краткие выводы:

1.    Основным достоинством приемников частотно-моду­лированных колебаний является их высокая помехоустой­чивость.

2.    Приемники ЧМ колебаний предназначены для прие­ма сигналов в диапазоне ультракоротких волн и характери­зуются широкой полосой пропускания высокочастотного канала.

3.    Приемники частотно-модулированных колебаний в основном строятся по супергетеродинной схеме, в составе которой в отличие от схем приемников амплитудно-модулированных колебаний имеются амплитудный ограничитель (когда требуется) и частотный детектор.

4.    Главное преимущество супергетеродинного приемника заключается в том, что он позволяет обеспечить устойчивый прием слабых сигналов в условиях интенсивных помех.

5.    Более высокая чувствительность (U_вхmin=0,1-450мкВ) и большая выходная мощность супергетеродинного приемника отличает его от других приемников.

Несмотря на указанное преимущество, супер­гетеродинные приемники имеют некоторые недостатки:

1.    В первую очередь главным недостатком этой схемы является большая сложность и трудность обеспечения постоянной промежуточной частоты f_пр.

2.    Наличие паразитного дополнительного канала при­ема, называемого зеркальным или каналом симметричной станции. Частота зеркаль­ного канала f_зк отличается от частоты принимаемого сигнала f_c на удвоенное значение промежуточной частоты. Таким образом, супергетеродинный приемник будет одновременно принимать радио­станции, работающие на частотах f_c и f_зк симметрично расположен­ных относительно частоты гетеродина f_г.

Рисунок 2 – Ось частот, используемая в работе супергетеродинного ЧМ приемника.