Проектирование радиоприёмника АМ сигнала

Проектирование проведено в несколько этапов: выбор и обоснование структурной схемы, расчет основных узлов приемника, выбор элементной базы, разработка принципиальной схемы приемника со спецификацией к ней в соответствии с требованиями ГОСТ, выполнение эскиза внешнего вида и конструкции устройства.

Введение

Основным направлением в проектировании современной радиоприёмной аппаратуры является разработка её на основе микросборок, представляющих собой законченные функциональные узлы. Основу микросборки составляет интегральная микросхема (ИМС), содержащая активные элементы с элементами схемы питания. При выполнении данного курсового проекта проводится разработка перспективных моделей радиоприёмников на стадии НИР, используя ИМС, серийно выпускаемые промышленностью, либо опытные образцы ИМС, изготовляемые по специальному заказу.

Задача данного курсового проекта заключается в изучении основ радиоприемных устройств и методов их построения. Как показывает практика, радиоприемное устройство – важнейший функциональный элемент радиотехнических систем. Оно способно принимать слабые радиосигналы и преобразовывать их к виду, позволяющему воспринимать содержащуюся в них информацию. В состав устройства входят приемник, антенна и оконечное устройство. Антенна воспринимает энергию электромагнитного поля и превращает ее в напряжение радиочастоты. Приемник выделяет из спектра приходящих колебаний нужный полезный сигнал; усиливает его за счет энергии источника питания; осуществляет обработку, ослабляя действие вездесущих помех; выполняет детектирование принятого сигнала, формируя колебания, соответствующие передаваемому сообщению. Эти колебания используются оконечным устройством для получения нужного эффекта – звукового (динамическая головка), визуального (ЖКИ, ЭЛТ) и т.д.

Необходимо, чтобы проектируемый приемник удовлетворят всем требованиям технического задания (ТЗ), которые отвечают ГОСТ 5651-89 для приёмников соответствующего диапазона и группы сложности.

Эскизный расчёт структурной схемы приёмника

Типовая структурная схема современного приёмника содержит основные узлы, изображённые на рис.1. Там же обозначены коэффициенты передачи отдельных узлов и уровни напряжений на входе каждого из них при задающем напряжении или напряжённости поля, равными чувствительности приёмника.

Обоснование структурной схемы включает в себя:

  • выбор значения промежуточной частоты, избирательных систем тракта ПЧ и преселектора;
  • выбор элемента настройки и обоснование способа настройки;
  • выбор детектора приёмника;
  • выбор ИМС УЗЧ.

Выбор значения промежуточной частоты

Число преобразований частоты в приёмнике и значение промежуточной частоты fпч выбирается, в первую очередь, из условий обеспечения требований по ослаблению зеркального (σзк) и соседнего (σск) каналов, а также с учётом других факторов. В проектируемом приёмнике эти требования обычно могут быть обеспечены при использовании одного преобразователя частоты и стандартного значения fпч В бытовой аппаратуре приняты следующие значения fпч:

- 465 кГц в радиовещательных приёмниках АМ сигналов (диапазон КВ).

Выбор указанного значения fпч позволяет использовать в тракте ПЧ интегральные фильтры сосредоточенной избирательности (ФСИ), выпускаемые промышленностью.

Выбор избирательной системы тракта ПЧ

Тракт промежуточной частоты играет основную роль в формировании резонансной характеристики и обеспечения требований по ослаблению соседнего канала. Полоса приёмника (ΔFпр) приблизительно равна полосе пропускания тракта промежуточной частоты. Значение ΔFпр определяется следующим образом:

, где - полоса частот принимаемого сигнала.

 

- нестабильность частоты передатчика.

 

- нестабильность частоты настройки приёмника.

Таким образом, .

В современных приемниках избирательность тракта ПЧ обеспечивается ФСИ. Выбор ФСИ производится исходя из требований ТЗ по ослаблению соседнего канала - sск=34 дБ и выбранного значения полосы пропускания приемника.

Выбираем пьезокерамический фильтр (ПКФ) на среднюю частоту 465 кГц.

Тип фильтра - ФП1П-10

Полоса пропускания на уровне 6дБ, кГц - 5,6 + 1,2

Относит. затухание при расстройке fск=±9кГц, дБ-50

Относительное затухание при частотах 160…450 и 480...770 кГц, дБ - 60

Выбранный фильтр обладает следующими параметрами:

Коэффициент передачи на центральных частотах:

= -8 дБ=0,3981 раз;

Входное сопротивление: Rx = 3,6 кОм;

Выходное сопротивление: Rвых = 3,6 кОм;

Входная и выходная емкости: Свх = Cвых = 10 пФ;

Коэффициент передачи напряжения на центральной частоте:

Поскольку в качестве ФСИ выбирается пьезокерамический фильтр, то следует иметь в виду, что за границами полосы пропускания он обеспечивает сравнительно малое (40…50 дБ) ослабление, не возрастающее с увеличением отстройки. Этого может оказаться недостаточно для ослабления колебаний с частотой гетеродина, поэтому между преобразователем частоты и ФСИ необходимо поставить согласующий контур с полосой пропускания равной :

Гц,

который помимо согласования выходной проводимости преобразователя с входной проводимостью фильтра обеспечивает необходимое ослабление при больших отстройках.

Определение числа и типа избирательных систем преселектора

Число избирательных систем преселектора определяют исходя из заданного ослабления зеркального канала (sзк=32 дБ), которое должно обеспечиваться на максимальной частоте диапазона МГц) т.е. в ''худшей точке''.

Задаемся значением конструктивной (максимально реализуемой на данной частоте) добротности контура преселектора Qk=50.

Оцениваем значения добротности эквивалентного контура: Qкэ=0,8·Qк=0,8·50=40, и его полосы пропускания:

= 0.14 *10*6=3.5кГц.

Рассчитываем крутизну характеристики избирательности преселектора (в децибелах на декаду), при которой будет обеспечено выполнение требований ТЗ по ослаблению зеркального канала:

, ,

где 3 дБ – ослабление на границах полосы пропускания.

Рассчитаем число колебательных контуров преселектора:

,

где означает округление аргумента до ближайшего целого, превышающего аргумент; 20дБ/дек-крутизна характеристики избирательности одного колебательного контура за пределами полосы пропускания.

Поскольку , то в преселекторе целесообразно использовать одноконтурное входное устройство а УРЧ может отсутствовать.

Проверим выполнение требования ТЗ по ослаблению помехи с частотой , равной промежуточной sпч=32 дБ), на частоте диапазона (МГц) ,ближайшей к кГц:

,

.

,

дБ.

Таким образом, видим, что избирательности преселектора достаточно для ослабления помехи с частотой , поэтому не требуется включения дополнительных устройств для ее увеличения.