Виды радиоприёмных устройств. Расчет радиовещательного приёмника супергетеродинного типа: определение числа поддиапазонов, выбор промежуточной частоты, структурной схемы, детектора, преобразователя частоты, расчет коэффициента усиления линейного тракта.
Аннотация к работе
Радиоприемным устройством (РПУ) называют такое радиотехническое устройство, которое предназначено для приема радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать передаваемое сообщение. Для передачи любого сообщения (речевого, текстового, изображения, цифровых данных и т.д.) с помощью радиоволн служит радиоканал, который соединяет источник и потребитель сообщения. Он содержит радиопередающее устройство, среду, в которой распространяются радиоволны, и радиоприемное устройство. С помощью передающей антенны происходит преобразование энергии радиосигнала, т.е. модулированного высокочастотного электрического колебания, в энергию электромагнитного поля. Выделяют три составных части РПУ: 1) приемная антенна; 2) собственно РПУ, или радиоприемник, в котором осуществляется необходимые преобразования сигнала, используемого для передачи соответствующего сообщения; 3) выходное (оконечное) устройство (ОУ), в котором происходит преобразование сигнала в сообщение или обработка сигнала с целью его дальнейшего использования.Радиоприемные устройства различаются по следующим принципам классификации: 1) области применения: для звукового радиовещания, телевидения, радиосвязи, радиолокации, радионавигации, радиоизмерений, радиоастрономии и т.д. Каждой области приложения радиотехники соответствует своя радиосистема и входящее в ее состав РПУ. Радиовещательные приемники в зависимости от диапазона длин волн бывают ДВ, СВ, КВ и УКВ. Характерно, что РПУ различных диапазонов имеют структурные, схемные и конструктивные отличия, строятся на различной компонентной базе, и поэтому обычно выполняются, как самостоятельные устройства. Иногда в одном РПУ предусмотрен прием информации различных видов (условно «универсальные» РПУ, широко применяемые в радиосвязи).Для того чтобы приемник мог принимать сигналы от различных станций, имеющих различные частоты, он должен иметь перестраиваемую резонансную систему для настройки на эти частоты. Конструктивно невозможно перестраивать емкость так, чтобы резонансная частота изменялась от ДВ-диапазона до УКВ-диапазона. Критерием, для того чтобы узнать, необходимо ли разбивать диапазон приемника на поддиапазоны, служит коэффициент диапазона , рассчитываемый по формуле: Разделение общего диапазона частот РПУ на поддиапазоны необходимо в том случае, когда коэффициент диапазона , превышает значение коэффициента перекрытия, соответствующего классу проектируемого радиоприемного устройства. Разбивая весь диапазон на поддиапазоны необходимо предусмотреть взаимное перекрытие по частоте в пределах от интервала частот в поддиапазоне.Чувствительность радиоприемного устройства в диапазоне КВ обычно выражается в единицах напряжения (МКВ, МВ): , где - чувствительность приемника по мощности, МВТ, МКВТ; - чувствительность по напряжению, МВ, МКВ; - коэффициент шума приемника; - постоянная Больцмана; - абсолютная температура; - требуемое превышение мощности сигнала над мощностью шумов на выходе РПУ; - активное сопротивление антенны, КОМ; - полоса пропускания РПУ, КГЦ.Предварительный выбор промежуточной частоты необходим для того, чтобы выполнить требования к подавлению зеркальной помехи, что в свою очередь связано с определением количества контуров входной цепи и УРЧ. Профессиональные и радиовещательные приемники высокого класса имеют в составе преселектора чаще всего два контура, входящих в состав входной цепи либо одноконтурной цепи и входной нагрузки УРЧ (рис. Заданное подавление зеркальной помехи достигается за счет применения двойного преобразования частоты при числе контуров преселектора не более двух. Для обеспечения более высокой избирательности по зеркальному каналу , промежуточная частота должна быть по возможности выше (зеркальный канал отстает от полезного на ), а для обеспечения избирательности по соседнему каналу - как можно ниже (соседний канал отстает от полезного на величину 10КГЦ). Однако с увеличением ухудшается добротность избирательной системы фильтра сосредоточенной избирательности (ФСИ), а, следовательно, не произойдет обеспечение высокой избирательности по соседнему каналу, вследствие чего на нагрузке радиоприемного устройства будет выделяться сигнал с частотой .Двойное преобразование частоты, характерно для профессиональных радиопередающих устройств, позволяет за счет высокой первой промежуточной частоты существенно увеличить подавление зеркальной помехи, а за счет низкой второй промежуточной частоты получить хорошую избирательность по соседнему каналу.Отсюда общий коэффициент усиления линейного тракта радиоприемника (от антенны до детектора) при заданной чувствительности в виде ЭДС рассчитывается по формуле: , где - действующая высота приемной антенны.В современных радиоприемниках с высокой реальной чувствительностью, как правило, используется один каскад усилителя радиочастоты (УРЧ). Для обеспечения высокой шумовой чувствительности достаточно иметь коэффициент усиления каскада . Транзисторы в УРЧ применяются как биполярные, так и полевые и выбираются по частотным свойствам. Выберем тр
План
Содержание
Введение
1. Виды радиоприемных устройств
2. Определение числа поддиапазонов
3. Поверочный расчет чувствительности приемника
4. Выбор промежуточной частоты и структурной схемы приемника
4.1. Выбор промежуточной частоты приемника
4.2. Выбор структурной схемы приемника
5. Расчет общего коэффициента усиления линейного тракта и разбивка его по каскадам
6. Расчет усилителя высокой частоты
7. Выбор и обоснование преобразователя частоты
8. Выбор и обоснование детектора
Заключение
Список литературы
Введение
Радиоприемным устройством (РПУ) называют такое радиотехническое устройство, которое предназначено для приема радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать передаваемое сообщение.
Для передачи любого сообщения (речевого, текстового, изображения, цифровых данных и т.д.) с помощью радиоволн служит радиоканал, который соединяет источник и потребитель сообщения. Он содержит радиопередающее устройство, среду, в которой распространяются радиоволны, и радиоприемное устройство.
В радиопередающем устройстве сообщение преобразуется в соответствующий ему модулирующий сигнал. Этот сигнал модулирует высокочастотное колебание. С помощью передающей антенны происходит преобразование энергии радиосигнала, т.е. модулированного высокочастотного электрического колебания, в энергию электромагнитного поля. В виде радиоволн поле распространяется в окружающем антенну пространстве. При этом радиоволна может рассеиваться, поглощаться, отражаться от неоднородностей среды, преломляться и т.д. В результате энергия радиоволны в месте приема оказывается значительно меньше, чем вблизи передающей антенны. С помощью приемной антенны происходит обратное преобразование энергии электромагнитного поля высокой частоты в энергию электрического колебания. В результате цепи приемной антенны создается ЭДС радиосигнала, являющегося источником входного воздействия для РПУ.
Радиоприем сопровождается действием на радиоканал различных радиопомех, а также искажением сигнала. Радиопомехи и искажения сигнала могут привести к недопустимым искажениям в передаваемом сообщении.
Под помехами понимаются все действующие на РПУ колебания, которые мешают приему полезного сообщения и приводят к его искажению. Радиопомехи могут возникать вне РПУ, т.е. в среде распространения радиоволн (внешние помехи) и внутри него (внутренние помехи). Совокупность всех помех определяет электромагнитную обстановку (ЭМО) в месте приема.
Искажения вне РПУ связаны с физическими процессами, сопровождающими распространение радиоволн: многолучевостью, дисперсией и др. Искажения внутри РПУ обусловлены не идеальностью его характеристик, т.е. отличием характеристик РПУ от тех, которые не приводят к искажениям передаваемого сообщения.
Выделяют три составных части РПУ: 1) приемная антенна; 2) собственно РПУ, или радиоприемник, в котором осуществляется необходимые преобразования сигнала, используемого для передачи соответствующего сообщения; 3) выходное (оконечное) устройство (ОУ), в котором происходит преобразование сигнала в сообщение или обработка сигнала с целью его дальнейшего использования. Это устройство может входить в состав РПУ или быть автономным.
Радиосигнал, несущий полезную информацию, как правило, на выходе РПУ не является единственным и доминирующим по уровню мощности. Этот сигнал обычно мал и содержится в смеси с помехами, создаваемыми другими, одновременно работающими радиопередатчиками, а также источниками различных излучений. Передаваемое сообщение соответствует модулирующему колебанию и в явном виде во входном радиосигнале не содержится. Поэтому в РПУ необходимо осуществить: 1) выделение полезного сигнала из смеси его с помехами; 2) выделение модулирующей функции; 3) различные преобразования полезного сигнала с целью достижения возможности и удобства его использования. Таким образом, РПУ выполняет ряд функции.
Функция избирательности (селективности) - это функция выделения полезного сигнала из смеси «сигнал плюс помеха», в соответствии с некоторым различием их физических свойств и характеристик. А именно: 1) частотным; 2) пространственным; 3) поляризационным; 4) временным; 5) амплитудным и другими.
Функция демодуляции (детектирования) - эта функция РПУ, обратная модуляции в радиопередатчике. Она направлена на выделение модулирующего колебания из колебаний радиосигнала высокой частоты, используемого в радиосистеме для передачи полезной информации.
Функция усиления полезного сигнала обусловлена тем, что его уровень на входе РПУ, как правило, недостаточен для нормальной работы ОУ. Поэтому сигналы приходиться усиливать.
Функция частотного преобразования радиосигнала предполагает преобразование области частот принимаемых сигналов в некоторую другую, заранее выбранную частотную область, где обеспечиваются наилучшие условия их обработки. Эта функция осуществляется в частотно-преобразовательных устройствах.
Функция адаптации (приспособления) к изменяющейся ЭМО предполагает изменение параметров РПУ с целью обеспечения заданного или максимально возможного в данных условиях приема качества работы РПУ. Необходимость в адаптации связана с изменением характеристик, как полезного сигнала, так и помех.