Разработка связного приёмника 433 МГц на ИМС

Содержание
Техническое задание 2
Введение 4
1. Обоснование выбора супергетеродинной схемы приемника 5
1.1 Описание схемы супергетеродинного приемника 5
1.2 Выбор промежуточных частот приемника 7
1.3 Обоснование выбора блока настройки приемника 8
1.4 Определение полосы пропускания приемника 9
1.5 Расчет радиочастотного тракта 9
2. Разработка принципиальной схемы приемника 11
2.1 Входная цепь и УРЧ 11
2.2 Смеситель 12
2.3 Фильтр сосредоточенной селекции первой ПЧ 13
2.4 Радиочастотный тракт на микросхеме TA31136 13
2.5 Фильтр сосредоточенной селекции второй ПЧ 15
2.6 Гетеродин для первого смесителя 16
2.7 Управляющий микроконтроллер и индикатор приемника 18
3. Предварительный расчет показателей надежности 20
Заключение 22
Список литературы 23

В нашем случае, выберем шаг перестройки синтезатора частоты, равный половине разности частот между соседними каналами:
.
В качестве синтезатора частоты, обеспечивающего формирование сигнала гетеродина с выбранным шагом, выберем микросхему TXC101. Она предназначена для создания компактных маломощных передатчиков, работающих в одном из диапазонов частот: 315, 433 или 868 МГц с использованием частотной манипуляции. Основные технические характеристики микросхемы TXC101 приведены в таблице 2.5.
Функциональная схема микросхемы TXC101 приведена на рис. 2.6. Как видно из этого рисунка, в микросхеме содержится полноценный синтезатор частоты косвенного синтеза с цепями управления, конфигурируемыми извне. Необходимый частотный диапазон выбирается внешними элементами микросхемы.
Таблица 2.5 – основные технические характеристики микросхемы TXC101
Параметр Значение Диапазон перестройки, МГц 430,24…439,75 Минимальный шаг перестройки, кГц 2,5 Уровень выходного сигнала, дБм 3 Регулировка уровня выходного сигнала, дБм 0…-21 Напряжение питания, В 2,2…5,4 Потребляемый ток, мА 10
Рисунок 2.6 – Функциональная схема TXC101
Сигнал опорной частоты, необходимый для работы схемы синтезатора TXC101, берется с вывода микросхемы TA31136FN (см. рис. 2.4).
Рисунок 2.7 – Схема включения TXC101 в качестве первого гетеродина
С выхода микросхемы TXC101 сигнал первого гетеродина подается на вход первого смесителя приемника (см. рис. 2.2).
2.7 Управляющий микроконтроллер и индикатор приемника
Поскольку TXC101 управляется с помощью цифрового интерфейса, для ее работы в качестве первого гетеродина, а также изменения частоты в процессе работы, в составе приемника должен присутствовать микроконтроллер. Его основными функциями является управление синтезатором частоты (см. рис. 1.1), управление внешним индикатором – отображение текущего значения частоты, номера канала и т.д. на встроенном индикаторе приемника. Кроме того, с помощью микроконтроллера осуществляется организация удобного управления перестройкой частоты приемника, например с помощью кнопок.
Для работы в составе разрабатываемого приемника используем микроконтроллер ATMEGA8. Его основные технические характеристики приведены в таблице 2.6
Таблица 2.6 - Основные параметры микроконтроллера ATmega8
Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 2,7…5,5 Потребляемый ток, мА Не более 11 Максимальная тактовая частота, МГц 16 Количество портов ввода-вывода 23 Объем Flash памяти программ, кБ 8 Объем ОЗУ, кБ 1 Максимальная производительность ядра микроконтроллера, MIPS 16
Для отображения информации о текущих настройках приемника в нашем случае целесообразно использовать малогабаритный экономичный символьный жидкокристаллический индикатор, например WH1602. Это – двустрочный индикаторо с количеством отображаемых символов в строке, равным 16. Его основные технические характеристики приведены в таблице 2.7. Схема подключения микроконтроллера, кнопок и индикатора показана на рис. 2.8
Таблица 2.7 - Основные параметры индикатора WH1602
Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 3…5,3 Потребляемый ток, мА Не более 1,5 Рабочий диапазон температур, (С -20…+70 Количество отображаемых символов 2х16
Рисунок 2.8 – Схема подключения микроконтроллера, индикатора и кнопок
Выходной низкочастотный сигнал приемника должен иметь достаточную мощность. Для обеспечения усиления выходного сигнала микросхемы TA31136FN (см. рис. 1.1, 2.5) используем интегральный УНЧ – микросхему MC34119. Она представляет собой низковольтный усилитель низких частот, предназначенный для работы в составе портативных устройств.
Основные технические характеристики микросхемы MC34119 приведены в таблице 2.8. Схема включения показана на рис. 2.9.
Рисунок 2.9 – Схема выходного УНЧ на микросхеме MC34119
Таблица 2.8 - Основные параметры микросхемы MC34119
Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 2…16 Сопротивление нагрузки, Ом От 8 Номинальная выходная мощность, Вт 0,5 Коэффициент усиления, дБ 0…46 3. Предварительный расчет показателей надежности
Значение эксплуатационной интенсивности отказов компонентов радиоэлектронной аппаратуры рассчитываются с помощью выражения
,
где – базовая интенсивность отказов элементов данной группы; – коэффициенты, учитывающие изменение эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов; m – число учитываемых факторов.
Суммарная интенсивность отказов с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяется как:
,
где – обобщенный эксплуатационный коэффициент; – среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов j-й группы; k – число сформированных групп однотипных элементов; – количество элементов в j-й группе.
Для определения численных значений показателей надежности сведем в таблицу 3.1 данные об элементах схемы, полученные из перечня элементов и определим для каждой группы значение и приняв равным 1.
Таблица 3.1 Данные для расчета надежности приемника
Наименование Количество Резистор 15 0,044 0,66 Конденсатор 27 0,028 0,756 Индикатор 1 0,88 0,88 Индуктивность 4 0,01 0,04 Кнопка 2 0,16 0,32 Диод 1 0,091 0,091 Транзистор 2 0,064 0,128 Фильтр 2 0,026 0,052 Резонатор кварц. 1 0,026 0,026 Микросхема 5 0,023 0,115 Паяные соединения 160 0,000017 0,00272 Определим суммарную интенсивность отказов. Поскольку переносной радиоприемник относится к наземному носимому РЭУ, его примем равным 7. Тогда:
.
Средняя наработка на отказ составит:
часов.
Вероятность безотказной работы в течение 10000ч составит:
.
Таким образом, вероятность безотказной работы разработанного радиоприемника в течение 10000 часов составит 80,7%.
Заключение
Разработанный связной приемник выполнен на современной элементной базе. Использованные в нем технические решения позволили добиться технических характеристик, представленных в Техническом Задании при сохранении приемлемого уровня сложности схемы приемника. В разработанной схеме учтены особенности области применения связных приемников. Использование встроенного синтезатора частоты позволило реализовать возможность организации бесподстроечной настройки приемника при работе со стандартной сеткой частот, принятой в данном диапазоне. Проведенный расчет надежности разработанного приемника показал, что он с вероятностью более 80% будет работоспособен на протяжении 10000 часов. Таким образом, задание курсового проектирования можно считать выполненным.
Список литературы
1. Чукаев М.В. Проектирование радиоприемных устройств супергетеродинного типа: методическое пособие / М.В. Чукаев. – Санкт-Петербург; СПбГБОУ СПО ПКГХ, 2015. - 55 с.
2. Афанасьев, Г.Ф. Курсовое проектирование каскадов главного тракта приѐма радиосигналов /учебное пособие. – Ульяновск: УлГТУ, 2006. - 193 с.
3. Буланов Ю.А., Усов С. Н. Усилители и радиоприѐмные устройства. / Учебник для радиотехнических техникумов. – М.: Высшая школа, 1980. – 415 с.
4. В.А. Герасимов «Интегральные усилители низкой частоты» Наука и техника, Санкт- Петербург. 2002г.
3