Расчет радиоприемника СВ диапазона - Курсовая работа

Определяем волновое сопротивление контура на крайних частотах диапазона (на минимальной fmin и максимальной fmax частотах) Определяем коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте где - полная проводимость прямой передачи, fmax - максимальная частота диапазона, Ск - емкость перехода коллектор-база транзистора Рассчитываем коэффициент включения контура Р2 в цепь базы последующего транзистора из условия обеспечения полосы пропускания (коэффициент включения Р1 = = 0,1) где DЭ (min) = 1/QЭ (min) = 1/7,84 = 0,12 - эквивалентное затухание на минимальной частоте, d = 1/Q = 1/8,5 = 0,11 - собственное затухание контура, - активная составляющая выходной полной проводимости Выбираем схему ШУПЧ, для этого определяем Кшпч/Куст для ШУПЧ1: ,т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив). для ШУПЧ2: , т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив). Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя принимаем R1=30 КОМ из ряда Е24 ± 5%Курсовой проект являлся завершающим этапом изучения дисциплины ,,Радиоэлектронные устройства “и он позволил систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по расчету и проектированию радиоэлектронных устройств.

Тема моего курсового проекта расчет радиоприемника СВ диапазона. Радиоприемник предназначен для приема диапазона СВ и дальнейшего воспроизведения. Место установки радиоприемника - стационарное.

Курсовой проект является завершающим этапом изучения дисциплины “Радиоэлектронные устройства”

Пояснительная записка к курсовому проекту состоит из введения анализа исходных данных, окончательный расчет, заключение, литература.

Заключительным этапом проектирования является расчет общих характеристик приемника и составление его принципиальной схемы с перечнем элементов.

Целью курсового проекта является систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по расчету и проектированию радиоэлектронных устройств, развитие навыков самостоятельной работы при решении разрабатываемых проблем и вопросов.

1. Анализ исходных данных

1. Проектируемый мною радиоприемник является бытовым стационарным и предназначен для приема СВ диапазона.

2. Проектируемый радиоприемник имеет диапазон принимаемых частот: f min - f max = 0.52 - 1.5 МГЦ.

Так как диапазон СВ лежит в промежутке 525 - 1607 КГЦ, следовательно выбираем диапазон СВ. Для СВ диапазона задаемся значением промежуточной частоты f пр = 1.84 МГЦ.

3. Чувствительность проектируемого приемника составляет Е = 1.4 МВ/м, из этого следует, что необходимо применить внутреннюю ферритовую антенну.

4. Избирательность по соседнему каналу проектируемого приемника Se = 30DB (=3162)

Ее в основном обеспечивает избирательная система тракта ПЧ выбор которой производится на основе предварительного расчета

Se = 33 DB

Se (DB) = 20lg30

Se =

Se = 1015 ? 3162

5. Избирательность по зеркальному каналу проектируемого приемника составляет: Se зер = 18 DB (?7,94). Ее обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой производится на основе предварительного расчета.

Se зер = 18 DB

Se зер(DB) = 20lg18

Se зер =

Se зер = 100.9 ? 7.94

6. Избирательность по частоте равной промежуточной проектируемого приемника

Se пч = 26DB (? 19.95)

Ее обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой также производится на основе предварительного расчета.

Se пч = 26 DB

Se пч (DB) = 20lg26

Se пч =

Se пч = 1013 ? 19.95

7. Согласно варианту задания выходная мощность проектируемого приемника Рвых=5.5 Вт. Данная мощность определяет выбор схемы УЗЧ, который производится на основе предварительного расчета.

8. Диапазон воспроизводимых частот радиоприемника составляет Fy - Fв = 450-3150 Гц.

Она определяет ширину полосы пропускания радиоприемника.

9. Коэффициент частотных искажений приемника М=14 DB (? 5.01) определяется неравномерностью частотной характеристики для верхней частоты модуляции Fв . Величина М характеризует частотные искажения всех трактов радиоприемника.

М = 14 DB

M(DB) = 20lg14

M =

M = 100.7? 5.01

2. Окончательный расчет

2.1 Расчет входной цепи с ферритовой антенной

1 Выбираем строенный блок конденсаторов переменной емкости с емкостями 10 - 430 ПФ

2. Определяем емкость схемы

Где Кпд = fmax/fmin = 1,5 • 106/0,52 • 106 = 2,9 - коэффициент поддиапазона

3. Вычисляем индуктивность контура для каждого поддиапазона

4. Определяем коэффициент включения рвх (на fmax)

Здесь р(max) = 2?FMAXL = 2 • 3,14 • 1,5 • 106 = 185 Ом

5. Находим емкость подстроечного конденсатора Сп

Сп = Ссх - См - Cl - рвх2•Свх = 46,71•10-12-1•10-12-2•10-12-0,032•37,5•10-12 = 47 ПФ где См = 1 ПФ - емкость монтажа.

Cl = 2 ПФ - собственная емкость ферритовой антенны.

Рвх2•Свх - емкость, вносимая во входной контур со стороны транзистора (УРЧ).

Входная емкость транзистора УРЧ равна где коэффициент 1,5 характеризует разброс входных емкостей

6. Рассчитываем индуктивность катушки связи транзистора со входным контуром здесь k - коэффициент связи равный 0,7

7. Определяем необходимую действующую высоту ферритовой антенны

Где - полоса пропускания приемника , - полоса ненагруженного входного контура, Кш = 3 -коэффициент шума транзистора первого каскада, Е - чувствительность радиоприемника

8. Рассчитываем минимальный коэффициент передачи входной цепи по полю

КЕ min = Qз hд min рвх = 10 • 0,002 • 0,3 = 0,006

9. Рассчитываем напряжение на входе первого транзистора

Uвх = E • KE = 1,4 • 10-3 • 0,006 = 8,4 МКВ/м

2.2 Расчет усилителя радиочастоты

1. Определяем волновое сопротивление контура на крайних частотах диапазона (на минимальной fmin и максимальной fmax частотах)

L - индуктивность контура ВЧ тракта

2. Определяем коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте где - полная проводимость прямой передачи, fmax - максимальная частота диапазона, Ск - емкость перехода коллектор-база транзистора

3. Проверяем возможность выполнения условия устойчивости при заданном транзисторе и параметрах контура (для этого необходимо, чтобы произведение Р1Р2?1)

где Qmax - добротность контура на максимальной частоте, Так как 1> Р1Р2 > 0,01 транзистор выбран правильно.

4. Рассчитываем коэффициент включения контура Р2 в цепь базы последующего транзистора из условия обеспечения полосы пропускания ( коэффициент включения Р1 = = 0,1)

где DЭ (min) = 1/QЭ (min) = 1/7,84 = 0,12 - эквивалентное затухание на минимальной частоте, d = 1/Q = 1/8,5 = 0,11 - собственное затухание контура, - активная составляющая выходной полной проводимости

- активная составляющая входной полной проводимости Р1Р2 = 0,1•0,2 = 0,02

Так как произведение Р1Р2 не превышает значения, полученного в формуле, расчет произведен правильно

5. Определяем резонансные коэффициенты усиления на крайних частотах

Полученные значения должны обеспечивать

> <

2,31 > 2 6,67 < 14,1

КУРЧ - требуемый коэффициент усиления УРЧ

Куст - коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте

6. Рассчитываем индуктивности связи L1 и L2 при автотрансформаторной связи

L1=Р1L = 0,1•196•10-6 = 19,6 МГН

L2=Р2L = 0,2•196•10-6 = 39,2 МГН

7. Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R3

R3 = UR3 / lk = 2,25/0,01 = 2250 Ом

Принимаем R3 = 2,2 КОМ из ряда Е12 ± 10%

Здесь UR3 = (0,15 - 0,2) • Ек = 0,15 • 15 = 2,25 В

Ik ? ІЭ = 1 МА

Ек - напряжение питания схемы

8. Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя

Принимаем R1 = 22 КОМ из ряда Е24 ± 5%

При этом задаемся и напряжением на резисторе R2

9. Находим сопротивление резистора R2

Принимаем R2 = 5,6 КОМ из ряда Е12 ± 10%

10. Определяем емкость блокировочного конденсатора

Принимаем С3 = 15 НФ из ряда Е6 ± 20%

2.3 Расчет усилителя промежуточной частоты

2.3.1 Расчет широкополосного каскада УПЧ

1. Определяем полосу пропускания ШУПЧ

где - полоса пропускания приемника = Fв - Fн = 3150 - 450 = 2700 Гц

2. Находим эквивалентную добротность контура

3. Вычисляем коэффициент устойчивого усиления

4. Выбираем схему ШУПЧ, для этого определяем Кшпч/Куст для ШУПЧ1: ,т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив). для ШУПЧ2: , т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив).

5. Определяем коэффициент подключения Р2 контура к входу последующего каскада, полагая при этом Р1 = 1: Для ШУПЧ1: Для ШУПЧ2: 6. Рассчитываем характеристическое сопротивление контура из условия обеспечения усиления Кшпч: Для ШУПЧ1: Для ШУПЧ2: 7. Определяем эквивалентную проводимость контура

Для ШУПЧ1: Для ШУПЧ2: 8. Рассчитываем собственную проводимость

Для ШУПЧ16

Для ШУПЧ2: 9. Определяем параметры контура

Для ШУПЧ1: Принимаем С= 2,9 НФ из ряда Е12 ± 10%

Для ШУПЧ2: Принимаем С= 2 НФ из ряда Е12 ± 10%

10. Если каскад неустойчив, то находим элементы цепи нейтрализации

Для ШУПЧ1:

Принимаем Сн = 240 НФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем Rн = 68 КОМ из ряда Е24 ± 5% где =Р2/Р1

11. Рассчитываем индуктивности катушек связи

Для ШУПЧ1: Lсв1=Р2.1L = 0,3•4,1•10-6 = 12,3 МКГН (2.3.10)

Lсв2=Р2.2L = 0,13•61,3•10-6 = 8 МКГН (2.3.11)

2.3.2 Расчет апериодического каскада УПЧ

1. Рассчитываем значение сопротивления Rн по формуле

Принимаем Rн = 1,8 КОМ из ряда Е24 ± 5% где Капч - коэффициент усиления апериодического УПЧ

2. Определяем коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте где С”12Э - емкость обратной передачи

С”12Э ? Ск емкости перехода коллектор-база транзистора

3. Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R3

R3 = UR3/Ik = 3/0,001 = 3000 Ом

Принимаем R3 = 3 КОМ из ряда Е24 ± 5% здесь UR3=(0,15 - 0,2)•Ек =0,2•15 = 3 В

Ек - напряжение питания схемы

Ik ? Іэ

4. Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя принимаем R1=30 КОМ из ряда Е24 ± 5%

При этом задаемся и напряжением на резисторе R2

ER2= (0,15-0,3)•Ек = 0,2•15 = 3 В

5. Находим сопротивление резистора R2

Принимаем R2 = 7,5 КОМ из ряда Е12 ± 10%

6. Определяем емкость блокировочного конденсатора

Принимаем С3 = 1,5 НФ из ряда Е12 ± 10%

2.3.3 Расчет параметров фильтра сосредоточенной селекции (ФСС)

1. Определяем расчетную добротность контура Qp

2. Задаемся конструктивной добротностью контура Q так, чтобы она была значительно больше Qp

Q = 300

3. Вычисляем полосу пропускания фильтра где Xn - обобщенная расстройка, соответствующая полосе пропускания задаваться Xn=0,8

4. Рассчитываем вспомогательные величины а) обобщенную расстройку, соответствующую избирательности по соседнему каналу где - расстройка по соседнему каналу ( = 10 КГЦ ) б) обобщенное затухание

5. Определяем избирательность u по соседнему каналу, создаваемому одним звеном фильтра u = 12,5 ДБ

6. Находим частотные искажения вносимые одним звеном м = 1,3 ДБ

7. Вычисляем число звеньев nф фильтра из условий обеспечения заданной избирательности и заданных частотных искажений (Se - избирательность по соседнему каналу. Мтпч - частотные искажения ТПЧ

Так как > расчет произведен правильно и число звеньев фильтра nф принимаем равным округлив его до большего целого числа. nф = 3

8. Рассчитываем избирательность по соседнему каналу и частотные искажения создаваемые фильтром в целом.

Se = = 3 • 12,5 = 37,5 ДБ (2.3.23)

Мтсч = = 3 • 1,3 = 3,9 ДБ

9. Находим коэффициент передачи Кф с помощью графика по числу звеньев фильтра и значению обобщенного затухания

Кф = 0,22

2.4 Расчет преобразователя частоты

Полный расчет преобразователя частоты состоит из расчета элементов контура гетеродина и расчета смесительной части

2.4.1 Расчет элементов контура гетеродина

Элементы контура гетеродина рассчитывают из условий обеспечения сопряженной настройки контуров при помощи одной ручки.

Этот расчет производим графическим методом. В контуре гетеродина используется такой же конденсатор переменной емкости Ск , как во входной цепи, С2 - емкость последовательного сопрягающего конденсатора, С3 - емкость параллельного сопрягающего конденсатора.

1. Определяем максимальную емкость контура гетеродина

Смах = Ск max Ссх = 430 • 10-12 46,7 • 10-12 = 477 ПФ где Ск max - максимальная емкость блока переменного конденсатора, выбираемого при расчете входной цепи: Ссх - емкость схемы, равная емкости схемы входной цепи.

2. Находим вспомогательный коэффициент где

3. Рассчитываем индуктивность контура гетеродина

Значение коэффициента находим по графику = 0,52

4. Определяем емкость последовательного конденсатора С2 по графику на рис 2.4.3.

С2 = 560 ПФ

Принимаем С2 = 560 ПФ из ряда Е12 ± 20%

5. Находим емкость параллельного конденсатора С3 по графику на рис 2.4.4.

С3 = 12 ПФ

Принимаем С3 = 12 ПФ из ряда Е12 ± 20%

2.4.2 Расчет смесительной части преобразователя

1. Находим значение сопротивления R =

где Rвх = 1/g”11Э = 1/0,53 • 10-3 = 1900 Ом

Кф - 0,22

Sпр - полная проводимость прямой передачи в режиме преобразования

Sпр=|Y21пр|=105 МСМ.

Кпр - коэффициент усиления преобразователя равный 10.

Так как R < Rвых

99 < 158700

Для обеспечения принятого условия р1 = 1 (Rвых пр =R ) выход преобразователя следует зашунтировать резистором

Принимаем Rш = 1 КОМ из ряда Е24 ± 5% где Rвыхпр = 1/g22пр = 1/6,3 •10-6 = 158,7 КОМ

Пересчитываем R и получаем

2. Определяем коэффициент включения ФСС со стороны базы

3. Находим элементы фильтра

Принимаем С1 = 3,5 ПФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С1 = 4,9 ПФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С3 = 2,3 НФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С4 = 1,4 НФ из ряда Е12 ± 10%

Здесь емкость в ПФ, R’ - в Ком, L - в МКГН, fпр и 2 Fp в КГЦ

2.5 Расчет детектора

Выбираем тип диода Д9В, предназначен для детектирования высокочастотных модулированных колебаний.

Обратное сопротивление Rобр = 400 КОМ

Дифференциальное сопротивление gд = 10 МСМ.

2. Выбираем схему амплитудного детектора с разделенной нагрузкой

3. Вычисляем общее сопротивление нагрузки детектора где - допустимое входное сопротивление

Принимаем = 4,8 Ком

4. Выбираем сопротивление R2 схемы детектора

Принимаем R2 = 3,3 КОМ из ряда Е12 ± 10% где Rвх - входное сопротивление каскада УЗЧ

Принимаем Rвх = 10 Ком

5. Находим сопротивление R1

R1=Rн - R2 = 9,9 - 3,3 = 6,6 КОМ

Принимаем R1 = 6,6 КОМ из ряда Е24 ±5%

6. Рассчитываем емкость конденсатора С из условия получения допустимых нелинейных искажений где Fв - максимальная частота модулирующего сигнала (см. исходные данные)

7. Задаемся емкостью С1, которая должна быть не больше емкости С

Выбираем С1 = 4,7 НФ из ряда Е12 ± 10%

8. Находим емкость С2

Принимаем С2 = 2,2 НФ из ряда Е12 ± 20%

9. Емкость разделительного конденсатора Ср вычисляем из условий допустимых частотных искажений в области нижних частот

Принимаем Ср = 33 НФ из ряда Е12 ± 10% где Fн - минимальная частота модулирующего сигнала

Мнч - частотные искажения в низкочастотной части приемника

10. Задаемся амплитудой напряжения несущей частоты Uн = 0,8 В

11. Определяем действительный коэффициент передачи детектора где Кд - коэффициент передачи детектора

Принимаем Кд = 0,4

R - сопротивление цепи, с которого снимается модулирующее напряжение низкой частоты:

12. Рассчитываем коэффициент частотных искажений в области верхних частот

(2.5.9) где

2.6 Расчет усилителя звуковой частоты

2.6.1 Расчет предварительного усилителя звуковой частоты

1. Выбираем тип транзистора КТ361А, так как допустимое напряжение между коллектором и эмиттером больше напряжения источника питания: Uкэ > Еист

25 > 5

Граничная частота транзистора при включении по схеме с общим эмиттером больше верхней частоты диапазона:

250000000 > 3150

Справочные данные для транзистора КТ361А: = 25 В

= 40 Ом

= 10-7

= 50 на = 250 МГЦ

= 0,3 МКСМ

= 50 МКА

= 10 ПФ

2. Определяем значение постоянной составляющей тока коллектора. Выбираем минимальную величину тока коллектора Ік min

Ik min ?

Ik ? Ін Ik min = 1 • 10-3 25 • 10-6 = 1 МА где Ін = 1MA

3. Выбираем минимальное напряжение между коллектором и эмиттером

4. Определяем напряжение между коллектором и эмиттером где Uн = 0,5 В

5. находим ток базы ІБ0 транзистора

6. Выбираем напряжение на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера где Еист - напряжение источника питания

7. Вычисляем сопротивление в цепи коллектора

Принимаем Rk = 7,6 КОМ из ряда Е24 ± 5%

8. Для учета влияния сопротивления Rk на амплитуду переменной составляющей тока на выходе каскада определяем более точное значение тока в цепи коллектора:

9. Рассчитываем сопротивление в цепи эмиттера

Принимаем Rэ = 2,7 КОМ из ряда Е12 ± 10%

10. Выбираем ток цепи смещения

11. Определяем значение сопротивления R2 цепи стабилизации

Принимаем R2 = 1,8 КОМ из ряда Е12 ± 10%

12. Рассчитываем сопротивление R1 цепи стабилизации

Принимаем R1 = 66 КОМ из ряда Е12 ± 10%

13. Вычисляем коэффициент нестабильности рабочей точки где

Если значение , окажется чрезмерно большим, то следует выбрать большее значение тока цепи стабилизации.

14. Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки цепи коллектора где

15. Определяем коэффициент усиления по току

16. Рассчитываем входное сопротивление где

17. Вычисляем коэффициент усиления по напряжению

18. Определяем выходное сопротивление каскада где Rсиг ? 500 Ом

19. Рассчитываем емкость разделительного конденсатора С1 и С2

Принимаем С = 180 НФ из ряда Е12 ± 10% где Мн ? 1,02

20. Определяем коэффициент частотных искажений на верхней частоте диапазона где

21. Вычисляем емкость блокировочного конденсатора Сэ

Принимаем С = 0,8 МКФ из ряда Е12 ± 10% где

2.6.2 Расчет оконечного усилителя звуковой частоты

В современных радиоприемниках, как правило, в качестве оконечных каскадов усилителей звуковой частоты устанавливают интегральные микросхемы. Благодаря применению ИМС снижаются габариты устройства, масса, а также их стоимость. Кроме того, при проектировании радиоприемных устройств нет необходимости производить расчеты оконечного УЗЧ выполненного на ИМС.

Для данного радиоприемника выбираем ИМС К174УН4Б так как ее параметры удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к проектируемому изделию. Микросхемы служат в качестве усилителя мощности низкой частоты с выходной мощностью до 0,7 Вт на нагрузку 4 Ом. Основные электрические параметры ИМС К174УН4Б описаны в таблице 2.6.2.1.

Таблица 2.6.2.1 - Электрические параметры ИМС К174УН4Б

№ П/П ПАРАМЕТР ЗНАЧЕНИЕ

1 Номинальное напряжение питания 9 В ± 10%

2 Ток потребления при Un = 9 В, Uвх = 0 В ? 10 МА

3 Коэффициент усиления при Un = 9 В, fвх = 1 КГЦ, Uвх = 0,1 В 4…40

4 Нестабильность коэффициента усиления напряжения при Un = 9 В, fвх = 1 КГЦ, Т = 25… 55 С? 20%

5 Коэффициент гармоник при Un = 9 В, fвх = 1 КГЦ, При Рвых = 0,7 Вт, Uвых = 1,7 В ?2 %

6 Входное сопротивление при Un = 9 В, fвх = 1 КГЦ ? 10 КОМ

7 Выходная мощность при Un = 9 В, Rн = 4 Ома, Кг - 2 % 0,7 Вт

8 Диапазон рабочих частот при Un = 9 В 30…20 000 Гц

9 Коэффициент полезного действия при Un = 9 В, Rн = 4 Ома При Рвых = 1,0 Вт

Курсовой проект являлся завершающим этапом изучения дисциплины ,,Радиоэлектронные устройства “ и он позволил систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по расчету и проектированию радиоэлектронных устройств.

На начальном этапе выполнения курсового проекта, для определения состава и построения схемы радиоприемника, был осуществлен детальный анализ исходных данных.

Во втором разделе проекта был произведен полный расчет всех каскадов радиоприемника и подобрана стандартизированная элементная база.

На заключительном этапе проектирования была разработана принципиальная схема приемника. Выполнение курсового проекта позволило развить навыки самостоятельной работы при решении разрабатываемых проблем и вопросов, а также углубить навыки работы с литературой. диапазон радиоприемник усилитель частота

1. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / А.Л. Булычев, В.И. Галкин - 2-ое издание, переработанное и дополненное - Мн. Беларусь, 1993.

2. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства. М: Сов. Радио, 1989

3. Боровик С.С., Бродский М.А. Ремонт и регулировка БРЭА. Мн.: Высш. Шк., 1989

4. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2. А.В. Нефедов. - М.: КУБК-а, 1996.

5. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / И.К. Новачек, И.П. Блудов, А.В. Юровский. - М.: - КУБК-а, 1995.

Размещено на .ru