Приемник радиовещательный КВ диапазона

Федеральное агенство по образованию Российской Федерации ГОУ СПО ЕРТТ им А. С. Попова Приемник радиовещательный КВ диапазона. Пояснительная записка к курсовому проекту по предмету «Радиоприёмные устройства» РТ 2.021 018 ПЗ Нормоконтролёр: Руководитель: Сайфуллина Г.Г. Сайфуллина Г.Г. Разработал: Мухин А.А. Исходные данные: 1. Диапазон частот: fmin [МГц] = 0,1 fmax [МГц] = 0,5 2. Диапазон звуковых частот: Fmin [кГц] = 140 Fmax [кГц] = 3k 3. Чувствительность: Ea [мкВ/м] = 3 mV / m 4. Избирательность по соседнему каналу: Se ск [дВ] = 31 5. Избирательность по зеркальному каналу: S езк [дВ] = 30 6. Избирательность на f пр = 465кГц: S епр [дВ] = 19 7. Допустимый уход частоты гетеродина: 2 f г [кГц] = 1,5 8. Допустимая неточность сопряжения входного контура и контура гетеродина: 2 f с [кГц] = 1,0 9. Частотные искажения: М [дВ] = 9,5 10. Выходная мощность: Рвых [Вт] = 3,5 Содержание: Введение 1. Выбор и обоснование схемы электрической структурной 2. Эскизный расчёт 2.1 Эскизный расчёт высокочастотной части приемника 2.2 Эскизный расчёт низкочастотной части приемника 3. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной 4. Электрический расчет 4.1 Расчёт детектора 4.2 Расчёт первого каскада УЗЧ 5. Список литературы Приложение. Введение Изобретение радиосвязи великим русским ученым А.С. Поповым в 1895 г. – одно из величайших открытий науки и техники. В 1864 г. английский физик Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, предсказанное еще Фарадеем, а в 1888 г. немецкий ученый Герц экспериментально доказал существование этих волн. Опыт Герца состоял в том, что с помощью катушки Румкорфа в пространстве создавались слабые электромагнитные волны, воспринимаемые тут же расположенным «резонатором». Слабая искра в резонаторе свидетельствовала о приеме высокочастотных электромагнитных колебаний. Казалось, что принцип связи без проводов уже найден, стоит лишь увеличить мощность передающего устройства. Именно по этому пути и шли ученые, которые хотели использовать волны Герца для связи без проводов. Однако это не привело к существенным результатам. Другим путем пошел А. С. Попов, обратив основное внимание на отыскание возможностей приема очень слабых сигналов, т.е. на повышение чувствительности приемника. 7 мая 1895 г. А.С. Попов на заседании Физического отделения Русского физико-химического общества в Петербурге демонстрировал прибор, принимающий электромагнитные колебания. Этот прибор был первым в мире радиоприемным устройством; к нему было добавлено регистрирующее устройство и создан грозоотметчик. Радиоприемное устройство Попова отличалось от приемных устройств предшествующих исследователей (Герца, Лоджа) двумя особенностями: наличием антенны и использованием усиления принятого сигнала. В дальнейшем Попов значительно повысил чувствительность своего приемника, введя в схему своего радиоприемника колебательный контур, настраиваемый в резонанс с частотой электромагнитных колебаний. В 1904 г. английский ученый Флеминг изобрел двухэлектродную лампу (диод), а в 1906 г. Ли де Форест ввел в нее третий электрод – управляющую сетку. Электронная лампа вызвала большие изменения в технике радиосвязи. Дальнейшее развитие техники радиоприема было связано с усовершенствованием электронных ламп. С 1918 г. стали применять так называемую регенеративную схему, которая позволила значительно повысить чувствительность и избирательность радиоприемников. В 1918 г. Армстронг получил патент на схему супергетеродинного приемника. В начале 30-х годов были созданы многосеточные лампы, в связи, с чем супергетеродинные схемы становятся основными для большинства выпускаемых радиоприемников. В 60-е годы началось освоение инфракрасного и оптического диапазонов волн. Развитие радиолокационной техники привело к разработке новых методов усиления слабых электрических колебаний. Были созданы малошумящие усилители СВЧ с использованием ламп бегущей волны, молекулярные и параметрические усилители, усилители на туннельных диодах. Развитие полупроводниковой электроники привело к новому направлению в разработке методов и устройств приема и обработки информации – микроэлектронике. Успехи в развитии современной микроэлектроники позволяют значительно улучшить основные параметры радиоприемников. Замена целых функциональных узлов и блоков радиоприемника интегральными микросхемами, замена конденсаторов переменной емкости или варикапными матрицами позволяют использовать новые методы конструирования радиоприемников, как-то: синтез частот, бесшумная настройка, автоматическая регулировка полосы пропускания при изменении уровня входных сигналов, программное управление приемником и т.д. Современная технология производства радиоэлектронной аппаратуры, принципиально новые схемные решения, реализация которых стала возможной на ее основе, так как количество элементов и сложность схем при использовании интегральных микросхем перестали быть ограничивающими факторами, позволили резко повысить качественные показатели всех видов радиоприемных устройств. Современные радиоприемные устройства обеспечивают надежную связь с космическими станциями, работают в системах спутниковой связи, в многотысячекилометровых радиорелейных линиях. Судовождение, авиация немыслимы сегодня без совершенных радиолокационных станций. Современная научно-техническая революция находит свое яркое выражение в бурном развитии радиотехники, в частности техники радиоприемных устройств. В настоящее время широко распространились приемники супергетеродинного типа, так как их применение дало более качественный и стабильный прием. В связи с широким применением интегральных микросхем габариты приемников уменьшаются до немыслимо малых размеров. В данном курсовом проекте будет рассмотрен радиоприемник супергетеродинного типа коротковолнового диапазона. Раздел 1: Обоснование схемы электрической структурной. По принципу усиления принимаемого сигнала радиовещательные приемники разделяются на: приемники прямого усиления, в которых происходит непосредственное усиление сигнала, и приемники супергетеродинного типа, в которых основное усиление и преобразование сигнала происходит на промежуточной частоте, получается в результате преобразования частоты принимаемого сигнала. В состав приемника прямого усиления входят такие блоки как: входная цепь, которая выделяет требуемый сигнал из спектра частот для дальнейшего преобразования и усиления, принятый антенной, усилитель радиочастоты (УРЧ), усиливающий полезный сигнал поступивший из входной цепи, детектор, преобразует модулированное колебание высокой частоты в колебания низкой частоты, усилитель низкой частоты (УНЧ) – усиливает колебания низкой (звуковой) частоты до заданного уровня выходной мощности, нагрузка и блок питания. Рисунок 1. – Структурная схема приёмника прямого усиления. Но у приемника прямого усиления есть один существенный недостаток, это то, что он не может обеспечить хорошую избирательность и высокую чувствительность. В приемнике супергетеродинного типа за счет преобразования частоты принимаемого сигнала существенно снижаются «паразитные» обратные связи и повышается устойчивость. Рисунок 2. – Структурная схема супергетеродинного приёмника. Входная цепь, усилитель высокой частоты (может отсутствовать), детектор и усилитель низкой частоты работают по тому же принципу, как в приёмнике прямого усиления. Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин вырабатывает вспомогательную частоту, а преобразование происходит непосредственно в смесителе: при попадании сигнала на нелинейный участок характеристики, образуются новые частоты, для выделения одной, нужной частоты, в нагрузку смесителя ставят избирательную систему, настроенную на нужную частоту, она называется промежуточной. Усилитель промежуточной частоты обеспечивает требуемое усиление сигнала до уровня , необходимого для качественной работы детектора. Использование усилителя промежуточной частоты позволяет достичь высокую избирательность и более равномерное усиление по всей полосе пропускания. Схема приемника супергетеродинного типа является более распространенной в радиоприемных устройствах, потому что она позволяет достичь не только высокой избирательности и чувствительности, а также достаточно высокие другие показатели. Но существуют некоторые недостатки: сложная схема, а значит низкая надежность, существует возможность появления «фона» - сигнала соседних станций. Раздел 2: Эскизный расчет. 2.1 Эскизный расчет высокочастотной части приемника . 2.1.1 Производим выбор транзистора для высокочастотной части приемника. а) Выберем транзистор П423, у которого f гр.=100 МГц fmax 0,1 f гр. (1) Данные транзистора П423 h 11б =38 Ом h 21э =15-250 h 22б =5 мкСм С к =10 пФ Т б С к =500*10 -6 с б) Определяем остальные параметры. По формуле (2) где S – крутизна вольтамперной характеристики, мА/В h 11 б – входное сопротивление транзистора в схеме ОБ, Ом Так как в справочнике даны h – параметры для схемы с ОБ, то воспользуемся формулами перевода: h 11э =h 11б *h 21э (3) Принимаем h 21э =120 h 11э =38*120=4560 Ом По формуле (4) где r б Ск – постоянная времени цепи обратной связи коллектора, пс Ск – проходная емкость транзистора, пФ Ом По формуле (5) где а – коэффициент частотного использования транзистора fmax – максимальная частота на которой будет работать транзистор, Гц f гр – граничная частота работы транзистора, Гц в) произведём перевод из h -параметров транзистора в Y -параметры. По формуле (6) где g 11 – входная проводимость , См По формуле (7) где g 22 – выходная проводимость , мкСм Для транзисторов, работающих в режиме преобразования: (8) (9) (10) 2.1.2 Расширяем заданный рабочий диапазон частот по формулам (11) (12) где - максимальная частота рабочего диапазона. - минимальная частота рабочего диапазона. максимальная расширенная частота рабочего диапазона. минимальная расширенная частота рабочего диапазона 2.1.3 . Определяем эквивалентную добротность контуров переселектора и необходимость применения УРЧ. а) Минимальная эквивалентная добротность контура Q эи, обеспечивающая заданную избирательность по ЗК при применении в переселекторе одного колебательного контура по формуле. (13) где S езк – заданная избирательность по зеркальному каналу из задания d зк= S езк=30дБ=31,6раз для расчётов по формуле (13) используем S езк в разах. - максимальная расширенная частота рабочего диапазона. - частота зеркального канала определим по формуле. (14) (14) Расчет Q эп не производим, так как частотные искажения в диапазоне КВ отсутствуют, М=0. Эффективную добротность контуров переселектора определим из условия Q э =(1,1 – 1,2)* Q зк (15) Q э =1,1*92,94=102,23 Необходимость применения УРЧ определяем исходя из того, что оди колебательный контур в диапазоне КВ обеспечивает избирательность по зеркальному каналу (ЗК) в пределах 18 – 20 дБ б) Определяем конструктивную добротность контура Q к (16) где Q к – конструктивная добротность контура ш – коэффициент шунтирования контура, учитывающий шунтирующее действие входного сопротивления транзистора. Ш= 0,6 Q к Q ’ к 170 180 следовательно УРЧ не нужен Q э = Q э ( max ) =102.23 в) Определяем значение добротности на минимальной частоте по формуле: (17) где Q э( min ) – добротность на минимальной частоте d э( min ) – затухание на минимальной частоте и определяется по формуле: (18) где d – затухание контура, определяется по формуле: (19) d э( max ) определяется по формуле: (20) 2.1.4. Проверяем избирательность на частоте равной промежуточной. (21) где Se пр – избирательность по частоте равной промежуточной, дБ f пр – промежуточная частота, МГц f 0 – крайняя частота диапазона наиболее близкая к промежуточной, кГц n=1 больше заданного, значит в применении запирающего или пропускающего фильтра, нет необходимости. 2.1.5. Распределение между трактами приемника частотных искажений. В диапазоне КВ частотные искажения на один контур преселектора принимаем Мсч=9,5 дБ Частотные искажения низкочастотной части приемника принимаем Мнч=3 дБ Тогда частотные искажения тракта ПЧ: (22) МПЧ =9,5