Для радиовещательных приемников

ЭСКИЗНЫЙ РАСЧЕТ КУРСОВОГО

ПРОЕКТА

для радиовещательных приемников.

Задания на расчет радиовещательных приемников приведены в таблицах 10 Методических указаний по выполнению курсового проекта (№ 0020).

Эскизный расчет приемника включает в себя следующие разделы:

I.Разбиение диапазона частот на поддиапазоны .

Ниже приведен один из возможных способов разбиения: способ равных частотных интервалов, включающий последующие расчеты.

1.Коэффициент перекрытия диапазона (показывает во сколько раз максимальная несущая частота входного сигнала больше минимальной ):

, где (1)

- максимальная и минимальная несущая частота входного сигнала.

2.Выбор элементов перестройки контуров приемника.

Для контуров с сосредоточенными параметрами перестройку по частоте можно осуществлять:

конденсатором переменной емкости =2,5-3

где - максимальные значения коэффициентов перекрытия диапазона различными реактивными элементами контуров.

В качестве элементов перестройки на ДВ (30КГц -300КГц), СВ (300 КГц -3МГц) и КВ диапазона (3МГц - 30МГц) в основном используются конденсаторв переменной емкости, на УКВ диапазоне (30МГц - 300МГц) – варикапы.

3.Если > , то приемник однодиапазонный,

II.Полоса пропускания линейного тракта приемника.

Полоса пропускания линейного тракта приемника :

= + (3)

где - ширина спектра полезного сигнала, равная:

- для АМ сигналов ( - верхняя частота модуляции),

- запас по полосе, обусловленный нестабильностью передатчика, равный:

(4)

где - относительная нестабильность частоты гетеродина, выбираемая из таблицы 1,

- частота гетеродина.

Таблица 1

Вид гетеродина	Относительная нестабильность
На транзисторах многодиапазонный однокаскадный с плавной перестройкой

Если / <1,2 , то расширение полосы пропускания приемника за счет нестабильности частоты передатчика незначительно и принимаем полосу пропускания линейного тракта приемника равной П. Если же / >1,2 расширение полосы существенно и требует введения системы ЧАП. В этом случае:

= + =6.005* , (5)

где =10-35 –коэффициент передачи системы ЧАП.

Снова проверяем соотношение / =1.001. Если с введенной системой ЧАП / <1,2, то останавливаемся на полученном с системой ЧАП значении П.

Если условие не выполняется, то вводим в разрабатываемый приемник систему ФАП и принимаем полосу пропускания приемника равной ширине спектра полезного сигнала, то есть = .

III. Выбор структуры преселектора для обеспечения требуемой избирательности.

В данном разделе выбираются фильтры преселектора, позволяющие обеспечить требуемое подавление двух основных паразитных каналов приемника - зеркального и канала прямого прохождения.

Приводимый расчет предполагает знание промежуточной частоты приемника. Стандартные значения промежуточных частот вещательных приемников составляют 465кГц, 1,84МГц и 10,7МГц. Обычно для диапазонов ДВ,СВ и КВ используют 465кГц, а для УКВ диапазона – 10,7МГц.

Далее последовательно для каждого из паразитных каналов находим структуру преселектора.

А) Определение структуры преселектора, обеспечивающей подавление зеркального канала.

Находим обобщенную расстройку зеркального канала:

=671.432 (6)

где =1.215* - частота зеркального канала. В многодиапазонных приемниках вычисляется для каждого поддиапазона, подставляя максимальную частоту этого поддиапазона. Эквивалентное затухание контуров тракта сигнальной (высокой) частоты выбирается из таблицы 2.

Таблица 2

=6*

Для наименьшего из полученных в многодиапазонных приемниках

(худший вариант) и требуемого подавления зеркального канала находим по рис.1 вид избирательной системы, подавляющей паразитный зеркальный канал. На этом рисунке номер кривой соответствует виду фильтровой системы преселектора:

1 – ОКК (одиночный колебательный контур),

2 – ДПФ (двойной полосовой фильтр),

3 – два ОКК,

4 – ДПФ и ОКК,

5 – три ОКК,

6 – два ДПФ,

7 – ДПФ и два ОКК,

8 – два ДПФ и один ОКК,

9 – три ДПФ,

10 – ДПФ при и ОКК с

(дБ)

0 3 5 10 20 30 40 50 x

рис.1

Б) Определение структуры преселектора, обеспечивающей подавление канала прямого прохождения.

Находим обобщенную расстройку канала прямого прохождения:

=169.779 (7)

Обычно обобщенная расстройка канала прямого прохождения много больше обобщенной расстройки зеркального канала, то есть << .Это говорит о том, что паразитный канал прямого прохождения расстроен относительно полезного сигнала гораздо сильнее по сравнению с зеркальным каналом. В этом случае можно утверждать, что выбранная ранее избирательная система для подавления зеркального канала надежно подавит и паразитный канал прямого прохождения.

Если условие << не выполняется то, как и ранее, находим структуру преселектора надежно подавляющую канал прямого прохождения, используя рис.1 для и .

Из найденных двух избирательных систем выбираем наиболее сложную, она подавит оба паразитных канала приема.

IV. Выбор структуры УПЧ.

В данном разделе выбираются фильтры УПЧ, позволяющие обеспечить требуемое подавление соседнего канала.

Для выбора фильтров необходимо выяснить по техническому заданию величину требуемого подавления и рассчитать коэффициент прямоугольности требуемой АЧХ УПЧ:

=2.997, (8)

где - расстройка по соседнему каналу, задаваетая в ТЗ.

В каскадах УПЧ можно использовать ОКК (одиночные колебательные контура), ДПФ (двойные полосовые фильтры) и ФСС (фильтры сосредоточенной селекции), параметры которых приведены в таблицах 3 и 4.

Выбирая фильтр надо учитывать, что его подавление должно быть не меньше требуемого по ТЗ, а коэффициент прямоугольности - не больше требуемого. Выбрав фильтр и определив по таблице его коэффициент определяем частоту, на которой фильтр будет работать:

=8.808*10^5 (9)

где - эквивалентное затухание контуров на первой промежуточной частоте (Таблица 2). В таблицах 3 и 4: , , - коэффициеты прямоугольности при подавлении соседнего канала на 20дБ, 40дБ и 60дБ соответственно; - коэффициент связи между контурами ДПФ.

Таблица 3.

Вид фильтра	Коэффициент	Число каскадов
ОКК			4,8	3,8	3,4	3,2	3,1
		15,5	8,9	6,9	6,0	5,5
						8,6
	1,0	1,56	1,96	2,3	2,56	2,86
ДПФ при		3,2	2,2	1,95	1,85	1,78	1,76
		4,0	3,0	2,7	2,5	2,4
		7,0	4,0	3,6	3,2	3,0
	0,71	0,88	0,99	1,07	1,14	1,2
ДПФ при		2,32	1,67	1,54	1,48	1,45	1,43
	7,1	2,9	2,2	2,0	1,85	1,8
		5,5	3,2	2,6	2,4	2,2
	0,32	0,46	0,55	0,61	0,67	0,7

Таблица 4

Вид фильтра	Число LC контуров	Коэффициент	Число каскадов
ФСС	Четыре LC контура		2,2	1,3
	3,7	1,7
	0,35	0,385
ФСС	Пять LC контуров		1,8	1,2
	2.7	1.5
	0,35	0.385
ФСС	Шесть LC контуров		1,52	1,15
	2,2	1,3
	0.35	0,385

V. Выбор количества преобразований частоты в приемнике.

При выборе структуры преселектора в третьем разделе была выбрана первая промежуточная частота приемника, при выборе структуры УПЧ – вторая. Если , приемник выполняется с двойным преобразованием частоты с из стандартных значений промежуточных частот. Если , проектируемый приемник будет иметь однократное преобразование частоты с .

проектируемый приемник будет иметь однократное преобразование частоты с .

VI. Допустимый коэффициент шума приемника.

Нахождение максимально допустимого коэффициента шума приемника производится по формуле:

= -1.308*10^5 (10)

где - чувствительность приемника, задаваемая в ТЗ;

- отношение сигнал/шум на входе детектора, равное:

для АМ сигналов:

= 49.194 (11)

где - отношение сигнал/шум на выходе детектора, задаваемое в ТЗ. В формулу (11) подставляется в разах по напряжению,

- пик-фактор сигнала,

- максимальный индекс модуляции АМ сигнала,

- полоса пропускания УНЧ;

- напряженность поля внешних помех, приблизительно равная 40мкВ/м для ДВ, 0,4мкв/м для СВ и 2,0мкв/м для КВ диапазона, в УКВ диапазоне можно пренебречь;

- действующая высота антенны;

к =1,39 дж/град – постоянная Больцмана;

=293 К – температура по Кельвину;

=1,1П – шумовая температура приемника;

- сопротивление антенны.

VII.Коэффициент шума приемника.

Коэффициент шума приемника определяется через коэффициенты шума отдельных каскадов приемника по формуле:.

= 9.803 (13)

где - коэффициенты шума входной цепи, усилителя сигнальной частоты и преобразователя частоты соответственно,

- коэффициенты передачи по мощности входной цепи и усилителя сигнальной частоты.

Коэффициенты шума и коэффициенты передачи по мощности отдельных каскадов приемника приведены в таблице 5.

Таблица 5

Вид каскада	Коэффициент шума	Максимальный коэффициент усиления по мощности
Одноконтурная входная цепь		1/(1+а)
Усилитель на транзисторе: - с общим эмиттером - с общей базой - по каскодной схеме
Преобразователь частоты: - на транзисторе с общим эмиттером - на транзисторе с общей базой - на тунельном диоде	5…12	10…30

В Таблице 5:

а – коэффициент, который равен для диапазонных приемников а=0,5;

- коэффициент шума выбранного транзистора, который в справочниках задается в дБ, а в формулу (12) подставляется в разах по мощности;

- параметры транзистора.

В Приложении 1 приведены некоторые наиболее широко используемые транзисторы. В приложении 2 – формулы для расчета параметром этих транзисторов. В Приложении 3 перевод дБ в разы.

Проверкой правильности выбора транзистора служит выполнение условия:

(14)

VIII.Расчет коэффициента усиления приемника и распределение усиления по каскадам.

Обобщенная структурная схема приемника приведена на рис.3

Рис.3

Необходимо провести следующие вычисления.

1.Рассчитать число каскадов тракта сигнальной частоты.

Для этого вычисляется требуемое усиление:

=4 (15)

где - чувствительность проектируемого приемника,

- напряжение на входе первого преобразователя частоты, равное 200…500мкВ для полевых транзисторов (ПТ) и 30…40мкВ для биполярных транзисторов (БТ).

Далее определяется необходимое число каскадов N в тракте сигнальной частоты, обеспечивающее требуемое усиление:

(16)

где - уточненный коэффициент передачи входной цепи ( - коэффициент, определяемый по таблице 6),

- коэффициент усиления усилителя сигнальной частоты равняется коэффициенту устойчивого усиления транзистора. Формулы для расчета приведены в таблице 7.

Таблица 6

Вид входной цепи	Тип транзистора в УСЧ
ОКК ОКК	Полевой транзистов Биполярный транзистор
ДПФ ДПФ	Полевой транзистов Биполярный транзистор

В таблице 6 - параметр связи между контурами ДПФ.

Таблица 7

Вид усилительного каскада	Тип транзистора	Схема включения транзистора
На одном транзисторе	Биполярный	С общим эмиттером   С общей базой
На одном транзисторе	Полевой	С общим истоком   С общим затвором
Каскодная схема	Биполярные	--
Каскодная схема	Полевые	--

2. Определить число каскадов тракта первой промежуточной частоты.

Число каскадов тракта первой промежуточной частоты N определяется по аналогии с первым пунктом данного раздела: сначала определяется необходимое усиление в этом тракте, а уже затем необходимое число каскадов. Обобщенная формула вычислений:

(17)

где напряжение на входе второго преобразователя частоты, равное 2…5мВ для полевых транзисторов (ПТ) и 300…400мкВ для биполярных транзисторов (БТ).

Необходимо отметить, что чем ниже частота , тем выше коэффициент устойчивого усиления транзисторов.

3. Определить число каскадов тракта второй промежуточной частоты.

Вычисления проводятся по формуле:

(18)

где - напрядение на входе детектора, равное (0.5…1)В для АД, ЧД (с настроенными или расстроенными контурами ) и (30…50)мВ для дробного ЧД;

=5…10 – коэффициент запаса.

4.Определить усиление в тракте низкой частоты.

Коэффициент усиления в тракте низкой частоты равняется:

(19)

где =2…5 – коэффициент запаса,

- напряжение в нагрузке,

- сопротивление в нагрузке, 5…10Ом,

=(0,8…0,9)

В тракте низкой частоты для обеспечения необходимого усиления целесообразно использование микросхем, некоторые из которых приведены в Приложении 4.

IX. Определение числа каскадов приемника, охватываемых АРУ.

В ТЗ приведен коэффициент регулирования АРУ, показывающий динамический диапазон изменения входного и выходного сигнала. Для проведения дальнейших расчетов необходимо вычислить динамический диапазон АРУ:

(20)

Число охватываемых каскадов N равняется:

(21)

где - динамический диапазон регулировки одного каскада.

X.Составление структурной схемы проектируемого приемника.

Рис.4

Особенности построения структурной схемы приемника следующие:

- в диапазонном приемнике необходимо показать сопряженную перестройку каскадов ВЦ, УСЧ и Г приемника;

- около каждого вида устройст показать их количество N=? и тип фильтров (ОКК; ДПФ, ФСС), а также тип микросхемы;

- ввести АРУ и показать какое количество усилительных каскадов охватывает система АРУ;

- показать ЧАП или ФАП промежуточной частоты, уменьшающий запас по полосе приемника, если расчеты показали, что он необходим;

- вместо Д, показанного на рис.4, необходимо ввести конкретный вид этого детектора:

- для АМ сигналов – АД,

- для ЧМ сигналов – ЧД ( перед «обычным» ЧД необходим ограничитель, перед дробным – ограничитель не требуется).

Приложение 1

Параметры биполярных транзисторов

Тип транзистора	(МГц)	(Ом)		(пФ)	(пС)	Шт (дБ)	(Ом) (Ом)
КТ 342 В							5 50
КТ 306 А							30 100
КТ 306 Б							30 100
КТ 3126 А				2,5			5 6
КТ 3127 А							5 10
КТ 316 А							15 16,7
КТ 316 Б,В							15 16,7
КТ 316 Г							15 50
КТ 316 Д							15 50
КТ 3128 А							6 5
КТ 397 А				1,3			20 30,8
КТ 3109 А							7 10
ГТ 311 А				1,8			8 27,8
ГТ 311 Б				1,5		5,1	8 66,7
ГТ 311 Г				1,5		5,1	8 50
ГТ 311 Д				1,5		5,1	8 50
ГТ 329 А							10 7,5
Т 341 А						4,5	30 10
КТ 382 А							3 3
КТ 382 Б				0,7	5,5	4,5	3 2,8
КТ 372 А						3,5	8 9
КТ 372 Б						3,5	8 9
КТ 371 А				1,2			8 8,3
Т 362							8 10
ГТ 362 Б				0,5			8 6
КТ 391 А				0,7	3,7	4,5	7 5,3
КТ 391 Б					3,7	4,5	7 5,3
КТ 368 А				1,7		3,3	5 2,8
КТ 368 Б				1,7		2,8	5 2,8
КТ 3115 А-2				0,6			7 15
КТ 3124 А-2				0,6	2,5		5 4,2
КТ 610 А				4,1			10 13,4
КТ 610 Б				4,1			10 5,4

Приложение 2.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 349; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!