Разработка структурной схемы и расчет принципиальной схемы радиоприемного устройства

План
Введение
1. Обоснование и эскизный расчет структурной схемы проектируемого приемника
1.1. Расчет фильтрующей цепи преселектора
1.2. Расчет избирательных цепей тракта ПЧ
1.3. Выбор типа аналоговых ИМС
1.4. Расчет реальной чувствительности приемника
1.5. Составление структурной схемы приемника
1.6. Требования к источнику питания и распределение питающих напряжений
2. Электрический расчет узлов радиоприемника
2.1. Расчет входной цепи
2.2. Расчет усилителя радиочастоты
2.2.1. Расчет цепей питания резонансных УРЧ на биполярных транзисторах
2.3. Расчет радиотракта, выполненного на ИМС
2.4. Расчет тракта ПЧ, выполненного на ИМС
2.5. Расчет амплитудного детектора
2.6. Расчет цепей автоматической регулировки усиления
3. Расчет результирующих характеристик приемника
3.1. Расчет чувствительности приемника
3.2. Расчет избирательных свойств приемника
Заключение
Список используемой литературы

Разработка структурной схемы и расчет принципиальной схемы радиоприемного устройства

- чувствительность в единицах напряженности поля (В/м);
- глубина модуляции (М=0,3);
- отношение сигнала к шуму по напряжению ();
- активное сопротивление антенны (Ом);
- коэффициент шума приемника (в относительных единицах);
- эффективная полоса пропускания приемника (Гц).
Для ненастроенной штыревой антенны
, где
- действующая длина штыревой антенны.
Эффективная полоса пропускания приемника определяется полосой пропускания тракта ПЧ.
Коэффициент шума приемника в основном определяется коэффициентами шума входной цепи и первого каскада усиления.
(в относительных единицах)
Коэффициент шума входной цепи определяется по формуле:
, где
- обобщенный коэффициент связи между контурами;
- активное сопротивление катушки связи антенны с контуром (при емкостной связи с антенной );
, - собственные сопротивление потерь первого и второго контура входной цепи;
- активное сопротивление, вносимое в первый контур из антенной цепи;
- активное сопротивление, вносимое активным элементом во второй контур.
Предположим, что
Тогда:
находится из справочных данных для выбранного типа микросхемы.
Тогда:
В результате расчетов полученная чувствительность приемника не удовлетворяет требованиям задания, поэтому необходимо ввести в схему приемника дополнительный УРЧ на биполярном транзисторе.
1.5. Составление структурной схемы приемника
После выбора типа избирательных цепей преселектора и тракта ПЧ, транзисторов и АИМС оставляется структурная схема приемника, способного обеспечить заданные технические показатели. Из нескольких вариантов построения преселектора, тракта ПЧ, использования различных активных элементов следует выбрать тот, который с наименьшими затратами и большей надежностью позволяет получить желаемое.
Ориентировочное значение резонансного коэффициента передачи входной цепи составляет для двухконтурной цепи с наружной ненастроенной антенной – 0,2.
Ориентировочно определим напряжение на входе первой микросхемы и сравним его с чувствительностью микросхемы.
1.6. Требования к источнику питания и распределение питающих напряжений
Напряжение источника питания радиоприемного устройства выбирается таким, чтобы обеспечить необходимую выходную мощность сигнала.
В радиовещательных приемниках выходной каскад, как правило, выполняется бестрансформаторным, работающим в режиме Б. Произведем расчеи напряжения источника питания. Для этого определим напряжение сигнала на выходе:
, где
- заданная выходная мощность,
- сопротивление нагрузки
Рассчитаем напряжение между коллектором и эмиттером в точке покоя:
, где
- остаточное напряжение на коллекторе.
Определим напряжение источника питания:
Среднее значение тока, потребляемого выходным каскадом от источника питания можно определить как
, где
- максимальное значение тока выходного каскада.
2. Электрический расчет узлов радиоприемника
2.1. Расчет входной цепи
Расчет входной цепи включает в себя определение элементов избирательной цепи, выбранной при составлении структурной схемы, выбор и расчет связи избирательной цепи с антенной и с первым активным элементом приемника, а также расчет основных характеристик входной цепи.
Определим напряжение на выходе цепи:
2.2. Расчет усилителя радиочастоты
Если УРЧ резонансный, то в нем, как правило, используется такая же избирательная система, как во входной цепи. При выборе видов связи выходной цепи УРЧ и входной цепи следующего блока с контуром следует учитывать характер зависимости резонансного коэффициента усиления по диапазону данной схемы и входной цепи.
Выбор схемы УРЧ должен обеспечить неравномерность усиления преселектора в диапазоне не хуже заданной.
Биполярные транзисторы имеют существенно больший параметр нелинейности по сравнению с полевыми транзисторами.
2.2.1. Расчет цепей питания резонансных УРЧ на биполярных транзисторах
Для улучшения шумовых свойств транзистора ток покоя следует брать малым .
Соответствующий ему ток базы определяется как
Значение напряжения между коллектором и эммитером некритично, оно должно быть больше напряжения насыщения и меньше максимально допустимого напряжения. Для большинства транзисторов этим условиям соответствует .
Определим значение резистора R3 по допустимому падению постоянного напряжения на нем:
, где
Так как , то в эмиттерную цепь ставятся два резистора и . Резистор нужно шунтировать емкостью .
Определим значение
, где
Произведем расчет резисторов делителя. Резисторы выбираются так, чтобы они обеспечивали необходимую точку покоя:
Для проверки стабильности точки покоя при изменении температуры, рассчитаем коэффициент нестабильности:
, где
- коэффициент усиления транзистора в схеме ОБ,
Так как , то он считается вполне допустимым.
Рассчитаем изменение тока покоя в схеме без стабилизации при изменении температуры и замене транзистора:
Определим допустимое изменение тока коллектора, при котором сигнал не искажается:
, где
- напряжение насыщения,
- максимальная амплитуда сигнала на коллекторе УРЧ,
Определим глубину ООС по постоянному току, которая необходима для обеспечения требуемой стабильности:
Рассчитаем глубину ООС, которая обеспечивается при рассчитанных элементах:
Так как , то схема обеспечивает необходимую стабильность точки покоя.
Рассчитаем значения конденсаторов в цепи эмиттера, разделительного , блокировочного и фильтра
2.3. Расчет радиотракта, выполненного на ИМС
Рассмотрим типовой вариант, когда первый каскад – апериодический УРЧ. Усиленный в УРЧ сигнал рлдается на смеситель, в выходную цкепь которого через согласующий контур включен фильтр сосредоточенной селекции.
Контур имеет полосу пропускания в несколько раз больше полосы пропускания ПКФ и выполняет две функции: обеспечивает согласование выходного смесителя с сопротивлением ПКФ и увеличивает избирательность приемника при больших расстройках.
Согласование фильтра по выходу обычно обеспечивается включением резистора R1, если входное сопротивление следующего каскада больше выходного сопротивления фильтра.
Определим полосу пропускания широкополосного контура (ШПК) в выходной цепи усилительного элемента
Выберем емкость конденсатора контура. Для вещательных приемников при можно рекомендовать . Выберем .
Определим параметры контура.
Эквивалентная проводимость контура:
, где
, где
- выходная емкость усилительного элемента,
- емкость монтажа,
- собственная конструктивная емкость.
Индуктивность контура:
Собственная конструктивная проводимость ШПК:
Определим коэффициенты подключения ПКШ к выходной цепи смесителя и ко входу ПКФ из условий согласования выходного сопротивления смесителя со входным сопротивлением ПКФ и обеспечения нужной ширины полосы пропускания широкополосного контура:
, где
Рассчитаем индуктивность связи:
Определим значение резистора, включенного на выходе ПКФ:
Определим крутизну преобразования
Определим коэффициент усиления высокочастотной части микросхемы, нагруженной на ПКФ:
2.4. Расчет тракта ПЧ, выполненного на ИМС
Если необходимая избирательность по соседнему каналу уже обеспечена ПКФ, установленным на выходе смесителя, то усилитель промежуточной частоты в основном служит для усиления сигнала.
Если микросхема не содержит детектора, то для связи с внешним детектором удобно использовать широкополосный контур.
Рассчитаем полосу пропускания широкополосного контура по формуле:
Выберем емкость контура .
Рассчитаем параметры контура.
Эквивалентная проводимость контура:
, где
, где
- выходная емкость усилительного элемента,
- емкость монтажа,
- собственная конструктивная емкость.
Индуктивность контура: