Разработка и расчёт структурной схемы радиоприёмника и его элементов

Данная работа была оформлена лично мной весной 2017 года.
Разрабатываемый радиоприёмник предназначен для приёма радиосигналов двух классов. Исходные данные первого сигнала: частота 148-156 МГц, вил сигнала - F3E, чувствительность сигнала - 3 мкВ, относительная нестабильность частоты 10 со степенью -6, ослабление побочных каналов приёма, не менее 90 дБ, ослабление соседнего канала приёма не менее 90 дБ.
Исходные данные второго сигнала: скорость передачи 200 Бод, длительность импульса «нажатие» - 5 мс, уровень посылки «нажатия» +3В, уровень посылки «отжатие -2 В, вид модуляции ЧТ.

Курсовая проверена на оригинальность 81%.В работе произведён анализ требований к разрабатываемому радиоприёмнику, выбран тип детектора, преобразователя частоты, принцип стабилизации частоты гетеродина радиостанци ...

1 Введение 3
2 Анализ требований к разрабатываемому радиоприёмнику 4
3 Описание структурной схемы радиоприёмника 5
4 Принцип стабилизации частоты гетеродина радиоприёмника 8
5 Ширина полосы пропускания радиоприёмника 9
6 Количество преобразователей частоты и номиналы промежуточных частот 10
7 Тип детектора 12
8 Тип преобразователя частоты 13
9 Состав тракта радиосигнала(преселектора) 13
10 Заключение 15

Радиоприёмник — это устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована. Различают три класса радиоприёмников: высшего, средний и низкий.
Диапазон принимаемых часто – это совокупность всех частот, на которые настраивается приёмник.
Чувствительность приёмника характеризуется его способностью обеспечивать нормальный приём при малой ЭДС сигналов антенны.
Избирательность приёмника характеризуется его способностью ослаблять сигналы мешающих радиостанций. Различаю избирательность по соседнему каналу, по зеркальному каналу и по частоте, равной промежуточной.

Так как первый гетеродин кварцеван, то можно сделать вывод, что вся нестабильность настройки приёмника определяется нестабильностью частоты второго гетеродина.На рисунке 3 представлена обобщенная структурная схема приёмника.Рисунок 3. Обобщенная структурная схема приёмника.Разбивка диапазона рабочих частот на поддиапазоны.При проектировании радиоприёмника необходимо правильно разбить диапазон рабочих частот на поддиапазоны. При увеличении количества поддиапазонов увеличивается частотная точность приёмника, появляется более высокие и равномерные по диапазону чувствительность и избирательность. С другой стороны увеличиваются размеры схемы, масса, габариты, стоимость, снижается надежность. По этому, необходимо находить компромисс. На рисунке 4 представлены способы разбивки диапазона частотна поддиапазоны.Рисунок 4. Способы разбивки диапазона рабочих частот на поддиапазоны: а – при разбивке впритык; б – при разбивке с взаимным перекрытием.Выберем второй способ разбивки с взаимным перекрытием. Сделаем 2 поддиапазона равных длин. Коэффициент перекрытия для участка спектра радиочастот 30 – 300Мгц равна 1,05-1,4. Коэффициент перекрытия возьмём равной 1,25. В таблице 4 представлены поддиапазоны.Таблица 4. Таблица поддиапазоновПоддиапазонЧастотаI147,5-152,5II151,5-156,5Принцип стабилизации частоты гетеродина радиоприёмникаПараметрическая стабилизация частоты заключается в ослаблении влияния внешних факторов на частоту генерируемых колебаний, а так же в подборе элементов, обеспечивающих минимальное ослабление изменение частоты. Первое часть заключается в процессе экранирования. Процесс необходимый для устранения воздействия внешних электромагнитных полей. Второе, одновременное подключение в генератор конденсаторов с отрицательной и положительной температурными коэффициентами ёмкости, что уменьшает влияния изменения температуры. Таким образом, параметрическая стабилизация частоты обеспечивает нас относительной нестабильностью частоты равной 10-5, что является недостаточной для решения поставленной задачи.Кварцевая стабилизация частоты заключается в применении кварцевых резонаторов, что даёт нам очень низкую нестабильность частоты, примерно равное 10-7. Кварцевый стабилизатор представляет собой не что иное, как электромеханическую систему, обладающей резонансными свойствами. Таким образом, выбор падает на кварцевую стабилизацию частоты по причине очень низкий показателей нестабильности частоты, подходящей для нашего радиоприёмника.Ширина полосы пропускания радиоприёмникаХарактеристики приёмника должны быть согласованы с характеристиками спектра принимаемого сигнала. Полоса пропускания, форма основных характеристик в пределах полосы и прилегающих областей должны удовлетворять требованиям сохранения параметров сигнала.Полоса пропускания общего радиотракта определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящей от частотной точности радиолинии:∆Fрт=∆Fс+2∆fрл;где ∆Fс - реальная ширина спектра радиосигнала, который должен быть пропущен к входу соответствующего детектора;∆fрл – расхождение между частотой принимаемой станции и частотой настройки приёмника, то есть частотная точность линии.Реальная ширина спектра зависит от рода первичного сигнала, вида модуляции радиосигнала и допустимых искажений. Телефонные сигналы речи при передаче по каналу связи должны на приёмном конце воспроизводиться таким образом, чтобы обеспечивать приём сигналов в спектре частот от Fmin =300Гц до Fmax=3400Гц, то есть в высоком качестве приёма. Полоса спектра(∆F0) равна 3100Гц.Реальная ширина спектра радиосигнала при частотной модуляции(F3):∆Fc≈2Fmax1+mчм,Где mчм=∆fmFmax – коэффициент модуляции, ∆fm- девиация частот.При этом стоит учесть двачастных случая:а) узкополосная частотная модуляция (mчм≪1), при этом ∆Fc≈2Fmax;б) широкополосная частотная модуляци (mчм≫1), когда ∆Fc≈2∆fm;Так как коэффициент модуляции много меньше единицы, то:∆Fc≈2Fmax=2∙156∙106=312∙106 Гц=312МГц;Для приёма с поиском и подстройкой расхождения частот передатчика и приёмника как в момент настройки, так и в последующем устраняется оператором вручную, запас по полосе можно не брать, вследствие чего ∆Fрт=∆Fc;Так же необходимо найти коэффициент прямоугольности ведь частотная избирательность учитывается не только полоской пропускания, но и прямоугольностью характеристики избирательности. Чтобы помеха в соседнем канале практически не оказывала воздействия на принимаемый сигнал, амплитуда ближайшей составляющей спектра радиопередачи в соседнем канале должна быть ослаблена не менее чем на 90дБ. Исходя из этих требований, необходимый разнос соседних каналов должен составлять:∆fск≥12∆FртKnD+1,а требуемый коэффициент прямоугольности характеристики избирательности радиотрактаKnD≤1∆fск2∆Fрт-1=312∙106156∙106-1=1,где ∆fск - заданный разнос соседних каналов, ∆Fрт - полоса пропускания радиотракта, рассчитанная приведенным выше способом.Количество преобразователей частоты и номиналы промежуточных частот1 Постановка задачиВ профессиональных приёмниках используются различные варианты преобразований частоты:а) с переносом спектра принимаемого сигнала как ниже минимальной, так и выше максимальной частоты диапазона приёмника;б) суммарное и разностное преобразование частоты;в) разностное преобразование при верхней или нижней настройки гетеродина.Вариант с переносом спектра хорош тем, что перенос спектра ниже минимально частоты диапазона упрощает схему приёмника, облегчает получения высокого коэффициента усиления и избирательности в каскадах. Минусом является трудная реализация подавления побочных каналов приёма по зеркальным и промежуточным частотам.Перенос спектра выше максимальной частоты диапазона позволяет увеличить подавляющую способность побочных каналов приёма и уменьшить количество фокусов комбинационных каналов в диапазоне рабочих частот. Недостатком является увеличение количества преобразований частоты.Достоинством суммарного преобразования является низкая частота первого гетеродина. Недостатки в свою очередь суммарного преобразования являются: увеличение количество фокусов комбинационных каналов в диапазоне рабочих частот;Усложнение схемы перестройки.Особенности разностного преобразования:При использовании нижней настройки гетеродина спектр принимаемого сигнала после преобразователя не инвертируется;При верхней настройки гетеродина происходит инверсия боковых спектров.Таким образом, выберем вариант суммарного и разностного преобразования частоты, потому что частоты первого гетеродина будет низкая.2 Выбор количества преобразователей частоты.Для схем с кварцевым первым и плавным вторым гетеродинами количество преобразователей частоты будет от двух и более. Двойное преобразование частоты применяется как способ разрешения противоречия между требованиями подавления помехи по зеркальному каналу и высокой избирательности по соседнему каналу. Первое условия предполагает выбор более высокой первой промежуточной частоты, а второе – более низкой второй промежуточной частоты. Нижний предел первой промежуточной частоты:f1пч=≥f0 макс1+а2Dз.т.4Qэ.сч=156∙106∙1+124∙70∙1,3=156∙106∙1,41364=0,604∙106=604∙103=604кГц;где f0 макс - верхняя частота диапазона приёмника, а параметр рассогласования антенно-фидерной системы и выхода приёмника, Qэ.