Расчет полосы пропускании общего радиотракта приемника. Выбор числа преобразований частоты и номиналов промежуточных частот. Структурная схема приемника. Распределение избирательности и усиления по трактам. Определение коэффициента шума приемника.
Полоса пропускания общего радиотракта определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящим от частотной точности радиолинии: , где - реальная ширина спектра радиосигнала, который должен быль пропущен ко входу детектора; - расхождение между частотой принимаемой станции и частотой настройки приемника, т.е. частотная точность линии. Запас по полосе пропускания с учетом расхождения частот в радиолинии возьмем равным порядка 100-200 Гц, вследствие чего полоса пропускания радиотракта составит: = 11000 200=11,2КГЦ. Зеркальная помеха подавляется при первом преобразовании частоты, помеха по соседнему каналу подавляется в тракте основной (второй) промежуточной частоты. Основные качественные показатели приемника: чувствительность, одно-и многосигнальная избирательность - в значительной мере определяются правильностью распределения избирательности и усиления между трактами сигнальной, первой промежуточной, основной промежуточной и низкой частот. Распределение усиления в приемнике определяется двумя противоречивыми условиями: а) с одной стороны, следует стремиться к увеличению усиления во входных цепях и первых каскадах приемника так как чем больше коэффициент усиления по мощности первого и следующего за ним каскадов, тем меньше общий коэффициент шума приемника и лучше его чувствительность. б) с другой стороны, усиление во входных каскадах приемника с точки зрения многосигнальной избирательности должно быть небольшим, чтобы амплитуда сигнала (полезного и мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и т.д. каскадов усиления сигнальной часты, первого преобразователя и т.д. до фильтра основной селекции, относительно слабо защищенной перестраиваемыми по диапазону избирательности системами.В ходе данного расчета были получены и рассчитаны основные параметры, которые позволяют с достаточной точностью спроектировать и построить радиоприемное устройство связи по схеме супергетеродина. Что обеспечивает достаточную чувствительность, избирательность, необходимую полосу пропускания и усиления каскадов.
Введение
Современные радиоприемные устройства коротковолнового диапазона, как правило, выполняются по схеме супергетеродина. Это обеспечивает достаточную чувствительность, избирательность, необходимую полосу пропускания и усиления каскадов. Необходимо также рассмотреть вопрос о номиналах промежуточных частот, их количестве; должно быть уделено внимание структуре и ширине диапазонов. Их количестве, а также, если необходимо, применить деление на поддиапазоны.
С учетом специфики области применения, должны учитываться центростремительные ускорения, повышенная влажность воздуха, его соленость, которые могут негативно сказаться на работоспособности.
Исходные данные к работе
Диапазон: 518КГЦ.
Чувствительность: 3 МКВ избирательность по соседнему каналу 50ДБ
Избирательность по зеркальному каналу:50 ДБ Вид модуляции: (F1В.)
Напряжение: 0.4 В
Расчет полосы пропускании общего радиотракта приемника
Полоса пропускания общего радиотракта определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящим от частотной точности радиолинии: , где - реальная ширина спектра радиосигнала, который должен быль пропущен ко входу детектора; - расхождение между частотой принимаемой станции и частотой настройки приемника, т.е. частотная точность линии.
Реальная ширина спектра зависит от вида модуляции. Для частотной модуляции: КГЦ
Запас по полосе пропускания с учетом расхождения частот в радиолинии возьмем равным порядка 100-200 Гц, вследствие чего полоса пропускания радиотракта составит: = 11000 200=11,2КГЦ.
Выбор числа преобразований частоты и номиналов промежуточных частот
Необходимость использования нескольких преобразований частоты определяется следующими основными принципами.
Двойное или тройное преобразование частоты применяется как способ разрешения противоречия между требованиями подавления помехи по зеркальному каналу и высокой избирательностью по соседнему каналу. Первое условие предполагает выбор возможно более высокой первой промежуточной частоты, второе - возможное более низкой второй промежуточной частоты.
Зеркальная помеха подавляется при первом преобразовании частоты, помеха по соседнему каналу подавляется в тракте основной (второй) промежуточной частоты.
Предпочтительней с точки зрения ослабления влияния комбинационных каналов приема, выбирать первую промежуточную частоту в 4-5 раз выше верхней чистоты диапазона. Однако выбор такого высокого значения f1пч может ограничиваться возможностями изготовления высококачественного фильтра с высокой частотой настройки и хорошей прямоугольностью. В этом случае приходится несколько снижать номинал (до 40... 50 МГЦ). f1пч=40 МГЦ
Сточки зрения ослабления влияния комбинационных каналов приема, предпочтительнее выбирать вторую промежуточную частоту, по крайней мере, в 5-10 раз меньшей нижней частоты диапазона приемника.
По возможности следует выбирать стандартизованные значения основных промежуточных частот, в соответствии с которыми создаются типовые блоки и необходимая измерительная аппаратура.
Исходя из вышеперечисленного, выбираем значения промежуточных частот: f1пч=40МГЦ f2пч=12,8 МГЦ
Распределение избирательности и усиления по трактам
Основные качественные показатели приемника: чувствительность, одно- и многосигнальная избирательность - в значительной мере определяются правильностью распределения избирательности и усиления между трактами сигнальной, первой промежуточной, основной промежуточной и низкой частот.
Распределение избирательности: При ориентировочном расчете структурной схемы распределение избирательности производится следующим образом.
1. Полоса пропускания тракта основной частоты берется близкой к рассчитанной полосе общего радиотракта:
КГЦ
2. Параметры избирательности тракта сигнальной частоты находятся из: а) Заданной реальной добротности контуров в этом тракте. б) Определенного ориентировочного числа контуров в тракте, необходимого для обеспечения заданных требований ослабления побочных каналов первого преобразования:
причем, в первую очередь проверяется ослабление зеркального канала при заданном Sпк = Sз = 50 ДБ и ?f = 2f1пч = 80 МГЦ. А затем требование ослабления помехи по первой промежуточной частоте при Sпк=S1пч и ?f =f0- f1пч . Из двух значений nсч, берется большее.
в) При выборе числа контуров nсч =1 рассчитываем полосу пропускания тракта.
. и коэффициенты прямоугольности на уровнях S (заданного подавления соседних и побочных каналов): .
По полосе и коэффициенту прямоугольности строится характеристика избирательности тракта. Его полоса пропускания должна быть в 2-3 раза шире необходимой полосы общего радиотракта, т.е.
?FСЧ (2-3)?FРТ=(22,4-33,6) КГ"ц
Распределение усиления
Распределение усиления в приемнике определяется двумя противоречивыми условиями: а) с одной стороны, следует стремиться к увеличению усиления во входных цепях и первых каскадах приемника так как чем больше коэффициент усиления по мощности первого и следующего за ним каскадов, тем меньше общий коэффициент шума приемника и лучше его чувствительность. б) с другой стороны, усиление во входных каскадах приемника с точки зрения многосигнальной избирательности должно быть небольшим, чтобы амплитуда сигнала (полезного и мешающего) не превышала диапазона линейности первого, второго и т.д. каскадов усиления сигнальной часты, первого преобразователя и т.д. до фильтра основной селекции, относительно слабо защищенной перестраиваемыми по диапазону избирательности системами. В радиотракте в целом должно быть обеспечено усиление:
где Uвх. дет - напряжение на входе детектора
Еа- чувствительность приемника где Кд - коэффициент передачи детектора (К<Н),6 для диодною полупроводникового детектора)
При ориентировочном расчете структурной схемы приемника вначале производят распределение усиления между основными трактами: сигнальной, первой, второй основной и других промежуточных частот; низкой частоты, с учетом допустимых уровней на элементах, разграничивающих эти тракты.
1. Усиление в тракте сигнальной частоты должно быть ограничено, регулироваться в зависимости от уровня сигнала в антенне так, чтобы выходной сигнал не превышал допустимого значения на выходе первого преобразователя частоты.
2. Усиление в тракте первой промежуточной частоты также должно ограничиваться и быть таким, чтобы напряжение на входе второго преобразователя частоты не превышало допустимых значений.
Примем К1пч = 45 = 33 DB.
3. Усиление в тракте основной промежуточной частоты должно дополнять усиление в предшествующих трактах сигнальной и первой частоты до уровня Uвх.дет необходимо для детектирования радиосигналов в наилучших условиях.
4. Усиление в тракте низкой частоты можно рассчитать по формуле:
где Uвх.дин - напряжение на входе динамика:
Определение коэффициента шума приемника
На этапе расчета структурной схемы, учитывая относительную сложность расчета, полагают, что чувствительность приемника в основном определяются шумами первого каскада, и принимают: Кш = ( 1.1 - 1.2 ) Кш1
Определим мощность тепловых шумов: Рш = ?FРТ *Т* k = 11.2* 103*290*1.38*10-23 Вт
Тогда коэффициент шума первого каскада приемника должен быть:
Сигнал, принятый антенной, через фидер поступает на вход приемника. Во входных цепях расположены фильтры, которые отсекают частоты не входящие в диапазон принимаемых част. Далее принятый и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя сигнальной (радио-) частоты УСЧ, где происходит предварительное усиление на 43 DB. Предварительно принятый и отфильтрованный сигнал поступает на сигнальный вход первого смесителя См1; на другой вход смесителя подается частота 116 МГЦ. формируя первую промежуточную частоту, равную 40 МГЦ.
Со смесителя сигнал, пройдя через фильтр 40 МГЦ, поступает на УПЧ1. В тракте первой промежуточной частоты происходит подавление зеркальной помехи.
С выхода УПЧ1 сигнал поступает на сигнальный вход смесителя См2; но гетеродинный вход См2 поступает постоянная часта 27.2 МГЦ. На выходе См2 вторая промежуточная частота, равная 12.8 МГЦ. Преобразованный сигнал поступает на вход УПЧ 2, в котором происходит селекция по соседнему каналу и усиление. Далее сигнал поступает на детектор однополосного амплитудно-модулированного сигнала. Затем сигнал звуковой частоты через усилитель УЫЧ поступает на выходное устройство воспроизведения звука (динамик).
Вывод
В ходе данного расчета были получены и рассчитаны основные параметры, которые позволяют с достаточной точностью спроектировать и построить радиоприемное устройство связи по схеме супергетеродина. Что обеспечивает достаточную чувствительность, избирательность, необходимую полосу пропускания и усиления каскадов. Был рассмотрен вопрос о номинальных промежуточных частотах. Уделено внимание структуре и ширине диапазонов. Для этого сначала проводим расчет полосы пропускания общего радиотракта приемника, выбираем число преобразований частоты и номиналов промежуточных частот. Распределяем избирательности и усиления по трактам, а за тем определяем коэффициент шума приемника.
Список литературы
1. Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств/ М.А. Сивере, Г. А. Зейтленок. Ю. Б. Несвижский и др.. Учебноепособие для вузов. - М.: Радио и связь. - 368 с
2. М. С. Шумилин, В. Б. Козырев, В, А. Власов. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техн. - М.: Радио и связь. 1987.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
