Реферат: Радиоприёмные устройства
Исходные данные :
1. Диапазон волн - СВ : 525 - 1607 кГц
2. Чувствительность -  В
3. Селективность по соседнему каналу -  дБ, что составляет 39,811 раза
4. Селективность по зеркальному каналу -  дБ , что составляет 63,096 раза
5. Полоса пропускания приёмника -  Гц
6. Неравномерность ослабления в полосе
пропускания приёмника -  дБ, что составляет 1,884 раза
7. Коэффициенты действия АРУ - a = 900 раз
- b = 2 раза
|
| Гц - нижняя частота диапазона |
| Гц - верхняя частота диапазона |
| Гц - промежуточная частота |
| Структурная схема приёмника ( общий вид ) : |
Оглавление.
1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы
1.1.Определение необходимости использования УРЧ
1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ
1.3.Предварительное распределение усиления по трактам ВЧ и ПЧ
2. Электрический расчёт каскадов приёмника
2.1. Входная цепь
2.2. Усилитель радио частоты (УРЧ)
2.3. Преобразователь частоты
2.4. Усилители ПЧ
2.5. Детектор сигнала
3. Литература
Задание:
I
часть :
Счётчик прямого счёта .
М = 13 ; триггеры типа JK.
Код двоичный, возрастающий;
Используются состояния : а0 , а1 … а12 .
II
часть :
Интерфейс ЗУ .
Lпзу = 11 KB ; Lозу = 4 KB .
III
часть :
Подпрограмма .
Сложить три положительных 10 – значных десятичных числа Х1, Х2, Х3 , представленные в коде BCD и хранящиеся в секторах ОЗУ с адресами младших байтов соот. 20016; 30016; 40016 .
Поместить полученную сумму (также в коде BCD) с учётом старшего (шестого) байта на случай переполнения в секторе ОЗУ на место Х2, т.е. по адресу 30016 .
Предполагается, что шестые байты в указанных секторах первоначально пусты.
Это – задача с двойным (вложенным) циклом.
Блок – схема алгоритма :
1. Предварительный расчёт и составление структурной схемы.
1.1. Определение необходимости использования УРЧ .
Так как у нас дБ , то примем  = 3 дБ , что составляет 1,413 раза
|
| раза, что составляет 36,766 дБ |
| раза, что составляет 32.522 дБ |
Так как у нас  >  , то нам не надо использовать УРЧ .
Тогда , примем :
|
| раза, что составляет 32.522 дБ |
| Определим эквивалентные затухания контура : |
| При расчётах надо помнить , что существует предельно допусимые добротности , так называемые - конструктивные , выше которых нельзя сделать . |
| - конструктивная добротность для диапазона СВ |
| - конструктивное затухание |
| следовательно необходимо использовать УРЧ |
| раза, что составляет 16.506 дБ |
Примем  =  = 6.688 раза |
| раза, что составляет 16.506 дБ |
| Проверим , какая получилась неравномерность в полосе пропускания приёмника : |
| раза, что составляет приблизительно 0 дБ |
1.2. Разработка избирательной структуры тракта усиления ПЧ .
Так как нам необходимо исп - ть УРЧ , то примем :  =  = 5.5 дБ , что сост. 1,884 раза
|
| Как правило в качестве фильтрующих элементов используются двухконтурные фильтры , настроенные на частоту 465 кГц , но с различным фактором связи - b . |
Возьмём фактор связи b =  |
| Тогда максимально допустимая добротность по полосе пропускания , допустимая для получения заданного , может быть расчитана по формуле : |
где  - число фильтров |
| Минимально допустимая добротность , необходимая для обеспечения заданной селективности по соседнему каналу , можно расчитать по формуле : |
где  = 10 кГц |
| Примем = 2 , тогда : |
Т.е. получили  >  , тогда выберем  как среднее ариф. между и |
| раза , что составляет 38.380 дБ |
| Таким образом , нам необходимо 2 фильтра для получения заданной селективности . |
| 1.3. Предварительное распределение усиления по трактам .
|
| Общий коэффициент усиления складывается из следующих величин : |
где  - коэффициент усиления входной цепи
 - коэффициент усиления УРЧ
 - коэффициент усиления преобразователя частоты
 - коэффициент усиления УПЧ
Общий коэффициент усиления можно расчитать по формуле :
|
| В - напряжение на детекторе сигнала |
| Расчитаем число каскадов УПЧ : |
где  - коэффициент усиления одного каскада УПЧ |
Если число контуров  , то число фильтров с точки зрения усиления : |
В итоге наших вычислений получили , что  >  . Примем = = 2 , но нам теперь необходимо добавить апериодический каскад , который только усиливает , с коэффициентом усиления  = 5 .. 10 , и не влияет на селективность . |
| По полученым расчётным данным структурная схема приёмника выглядит следующим образом : |
2. Электрический расчёт каскадов приёмника .
2.1 Входная цепь .
|
Определим тип переменного конденсатора .
Найдём коэффициент перекрытия по частоте :
|
| С другой стороны, коэффициент перекрытия по ёмкости : |
где  Ф , а  Ф , т.е. |
| Тогда коэффициент перекрытия по частоте , который даёт данный конденсатор равен : |
Так как мы получили большую величину , чем нужно , то нам нужно укоротить  : |
Откуда , выражая  , получаем : |
В диапазоне СВ ёмкость состоит из  - подстроечный конденсатор и  - паразитный конденсатор ( = + ) . |
где  Ф - ёмкость монтажа
 Ф - входная ёмкость
 Ф - ёмкость катушек
|
| Теперь мы можем найти подстроечную ёмкость : |
| Таким образом , получили = 20,73 пФ |
Определим индуктивность контура  : |
Таким образом , получили  = 175,3 мкГн |
Теперь найдём индуктивность связи  .
Для этого сначала необходимо определить  - максимальную резонансную частоту антенны :
|
где  = 50 пФ - минимальная паразитная ёмкость антенны
 = 10 мкГн - минимальная паразитная индуктивность антенны
Так как выражена через , то вычислим коэффициент удлиннения :
|
| или после преобразования получим : |
где  - неравномерность коэффициента передачи ВЦ
Тогда искомая величина равна :
|
| То есть получили = 2,658 мГн |
| Таким образом мы выбрали все параметры входной цепи : |
Первые два варианта схем по разному влияют на  . При перестройке от  к  при автотрансформаторной связи увеличивается затухание ( т.е.  уменьшается ) и уменьшается m при увеличении частоты , а при внутриёмкостной связи уменьшается затухание ( увеличивается ) , причём довольно резко ( в 27 раз ) . Необходимо скомпенсировать рост добротности с одновременным уменьшение m , для этого будем использовать комбинированную связь . Будем поддерживать  ) . |
| Рассчитаем оптимальный вид связи между антенной и ВЦ ( комбинированная связь )
|
Потребуем , чтобы коэффициент включения m
менялся так , чтобы =
 .
Это возможно только при комбинированной связи . |
| Определим затухание в контуре , которое необходимо на верхней частоте диапазона : |
| Определим коэффициент включения на верхней и нижней частоте : |
где  = 1 кОм - входное сопротивление транзистора УРЧ . |
Используя полученные значения  и  , вычислим : |
Теперь найдём
1.)
2,)
3,)
|
( Так как  ) |
| Таким образом , все параметры комбинированной связи мы нашли ( см.схему выше ) : |
| Расчитаем коэффициент передачи входной цепи .
|
где  |
| Неравномерность коэффициента передачи ВЦ : |
| Неравномерность увеличилась , следовательно характеристика входной цепи ухудшилась . |
Элементы контура ,  , такие же как и во ВЦ . Здесь таже комбинированная связь , что и во ВЦ. |
Найдём  : |
где  = 13 пФ - суммарная паразитная ёмкость |
Теперь расчитаем комбинированную связь контура с транзистором преобразователя :
По аналогии с расчётами выше имеет :
|
| Расчитаем трансформаторную связь контура УРЧ с коллектором транзистора : |
Оптимальное рассогласование
где  = 35 кОм
|
| Определим коэффициент связи между контуром и коллекторной цепью : |
| Теперь рассчитаем коэффициент усиления УРЧ на верхней и нижней частотах : |
где r - характеристическое сопротивление контура
 = 0,25 А/В - максимальная крутизна выходной ВАХ .
 - входная проводимость
 - выходная проводимость
|
| Для УРЧ существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
где  - коэффициент устойчивости ,
 = 1,8 пФ - паразитная ёмкость коллекторного перехода
|
следовательно нам необходимо уменьшать  до тех пор , пока  не будет равняться 0,6* , т.е.  . |
Таким образом примем  , тогда : |
| 2.3. Преобразователь частоты
|
| Амплитуда крутизна первой гармоники при угле отсечки 90 градусов можно вычислить по формуле : |
где = 0,25 - максимальная крутизна преобразующего элемента
 = 0,04 - минимальная крутизна преобразующего элемента
Крутизна преобразования равна :
|
| Расчитаем элементы контура фильтра , настроенного на частоту 465 кГц : |
| Ф - чтобы не влияли различные паразитные ёмкости |
Определим коэффициенты включения , необходимые для того , чтобы с учётом и была обеспечена заданная величина  = 0.012 |
| - конструктивная добротность ФПЧ |
| - конструктивное затузание ФПЧ |
| - характеристическое сопротивление контура |
| Определим коэффициент усиления преобразователя : |
| Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
Получили , что  >  , следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения  и  , так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6* , т.е. чтобы выполнялось неравенство  . |
| Уменьшим коэффициенты включения и в 1,5 раза : |
| 2.4. Усилители промежуточной частоты
|
| Число фильтров УПЧ равно : |
| следовательно у нас будет один контур УПЧ , и он будет нерегулируемый . Значит его рабочую точку необходимо установить в положение |
| Расчитаем эго параметры : |
Где  - входное сопротивление детектора сигнала , оно равно половине сопротивления нагрузки (  ) , а сопротивление нагрузки , в свою очередь равно 0,4  , а  , следовательно получили , что  |
коэффициент усиления
каскада УПЧ
|
| Но существует максимально допустимый коэффициент усиления с точки зрения устойчивости : |
| Получили , что > , следовательно нам необходимо в равной степени уменьшать коэффициенты включения и , так чтобы коэффициент усиления преобразователя стал меньше , чем 0,6* , т.е. чтобы выполнялось неравенство . |
| Уменьшим коэффициенты включения и в 2 раза : |
| Расчёт УПЧ делается по тойже методике , что и выше . Контур тотже самый , следовательно элементы такие же . |
| Используем последовательный амплитудный детектор на полупроводниковом диоде : |
Обычно в качестве диода включают D9 , D18 , D20 . Выберем один из них , например D18 .
Его характеристики :
 А/В - крутизна прямой ветви ВАХ
 А/В - крутизна обратной ветви ВАХ
 Ф - паразитная ёмкость
|
| Входное сопротивление УНЧ выбирают в пределах 10 - 50 кОм ( обычно 20-30 кОм ) . |
Совместное решение { A } и { B } дают результат :  = 7500 Ом
 = 2000 Ом
 = 10000 Ом
|
Общую ёмкость нагрузки  определяют из условия получения минимальных искажений вследствии избыточной постоянной времени цепи нагрузки : |
где  - верхняя частота модуляции  = 3.8 кГц |
Ёмкость нагрузки для улучшения фильтрации колебаний ПЧ обычно поровну делят м/у  и  , т.е. = = 0,5 |
Коэффициент передачи диодного детектора при линейно ломанной апроксимации ВАХ определяется углом отсечки Q тока через диод (  ) : |
радиан , что составляет
приблизительно 16 градусов
|
| С учётов резистивного делителя в цепи нагрузки : |
| Для правильного подключения диода к последнему контуру УПЧ определим входное сопротивления диодного детектора . При последовательной схеме : |
= 
= 0,2
и 
= 0,8
