Устройство приема и преобразования сигналов

Напряжение между базой и эмиттером UБЭ для маломощных транзисторов можно принять равным 0.6 В. Сопротивления резистора RЭ, оптимальные с точки зрения температурной стабильности, указаны в таблице 3.2.Таблица 3.2Оптимальные величины сопротивленийIЭ, мА1.03.05.010.0RЭ, Ом25001000680360Выбираем сопротивление резистора RЭ=680±5% Ом (I0=5 мА), включенного в схему, и рассчитываем UЭ = I0 * RЭ=5∙0.68=3.4 В,  UК = UЭ + UКЭ=3.4+10=13.4 В.Если UК < UП=15 В, в цепь питания правее CБЛ включаем дополнительный резистор с сопротивлением RДОП = (UП - UК) / I0=(15-13.4)/5=2.4±5% кОм.Задаемся значением тока делителя RБ1, RБ2: IД ~ 0.1 I0=0.5 мА. Рассчитываем напряжение между базой и корпусомUБ = UБЭ + UЭ = 0.6 + UЭ=0.6+3.4=4 В.и значения сопротивленийRБ2 = UБ / IД=8.2±5% кОм,      RБ1 = (UК - UБ) / IД=18±5% кОм.Подбираем по таблице номинальных значений ближайшие к рассчитанным.Определяем вещественную составляющую входной проводимости каскада УРЧ с учетом сопротивлений делителя:gВХ УРЧ = gВХ + 1 / RБ1 + 1 / RБ2=1.03 мСм.Во избежание излишней отрицательной обратной связи по переменному току выбираем значение емкости CЭ, параллельной RЭ, из условия:CЭ10 y21 / МИН= 2.2±10% нФ,где МИН - значение минимальной частоты сигнала, на которую рассчитан УРЧ приемника.Емкость разделительного конденсатора выбираем из условия:CР10 gВХ УРЧ / МИН=1.26 нФ.СР=2.2±10 нФ.Емкость блокировочного конденсатора в цепи питания выбираем аналогичноCБЛ(20...30) gВЫХ / МИН=47 пФ.СБЛ=2.2±10 нФ.Подбираем по таблице номинальных значений емкости конденсаторов, ближайшие к рассчитанным. При необходимости включения в схему электролитических конденсаторов большой емкости параллельно им в схему включаем высокочастотные конденсаторы меньшей емкости.3.3 Расчет преобразователя частотыПреобразователь частоты может быть выполнен как на дискретных транзисторах, так и на ИМС. В последнем случае открывается возможность реализации преимуществ компенсационных схем преобразователей частоты.Лучшей из отечественных ИМС для построения преобразователя частоты является ИМС К174ПС1 (зарубежные аналоги TCA240 и U5010A). Ее принципиальная схема приведена на рисунке 3.3.Рисунок 3.3 – Принципиальная схема ИМС 174ПС1Параметры ИМС:напряжение питания   UП = 9 + 0.9 В;потребляемый ток  I < 2.5 мА;входная емкостьCВХ = 20 пФ;проходная емкостьCПРОХ = 0.02 пФ;минимальный коэффициент шумаKШ МИН < 7дБ;оптимальная по шумам проводимость генератораgГ ОПТ = 1 мСм; Схема допускает построение преобразователя частоты либо с совмещенным гетеродином на транзисторах, входящих в ИМС, либо с внешним гетеродином.При построении преобразователя частоты с совмещенным гетеродином контур гетеродина к транзисторам ИМС может быть подключен в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 3.4. Задача расчета - определение коэффициентов включения pЭ и pБ, индуктивностей катушек связи LЭ и LБ.Рисунок 3.4 – Схема гетеродина на ИМС 174ПС1У транзисторов ИМС значение эмиттерного тока при отсутствии генерации ориентировочно IЭ = 0.5 мА. Выбираем амплитуду первой гармоники эмиттерного тока транзисторов гетеродина, исходя из условия:Im1 Э = (1.6...1.8) IЭ.Im1 Э =0.8 мА.(3.16)Выбираем амплитуду напряжения на контуре гетеродина из условия уменьшения наводок на другие каскады приемника и паразитного излучения:Um КГ < (1.5...2 ) В.Um КГ = 1.2 В.(3.17)Задаемся значением конструктивной добротности QКГ=65 контура гетеродина и рассчитываем резонансное сопротивление контура гетеродина на минимальной частотеRое = Г МИН LКГ QКГ=7641 Ом.(3.18)Определяем коэффициент включения контура гетеродина в цепь эмиттеров транзисторов ИМС с учетом шунтирующего действия резисторов R4, R5, R6, R7: =0.12,(3.19)где R = (Im1 Э R4 - 0.28) R4 / Um КГ =6.49 кОм.(3.20)Рассчитываем коэффициент включения контура между базами транзисторов из условия обеспечения устойчивой работы генератора:pБ = pЭ + 0.28 / Um КГ=0.35.(3.21)Определяем индуктивности катушек связиLЭ = LКГ pЭ2 / k2=1.7 мкГн, LБ = LКГ pБ2 / k2=14.4 мкГн,где k = 0.3...0.4.3.4 Расчет детектора АМ сигналаПринципиальная схема диодного АД приведена на рисунке 3.5. Для снижения искажений и улучшения фильтрации сопротивление нагрузки детектора разделено на две части (R1 и R2). Потенциометр R2 является одновременно регулятором громкости.Рисунок 3.5 – Схема амплитудного детектораДля расчета АМ детектора дополнительными исходными данными будут:- нормальное и максимальное значения коэффициента модуляции mН = 0.3, mМАКС = 0.9;- значения прямого (rПР) и в обратного (rОБР) сопротивления выбранного диода.В качестве диода детектора выбираем диод Д9 (характеристики прибора приведены в приложении) со следующими параметрамиСак=1 пФ; S=10 мСм; Sобр=2,5*10-8 См; rПР=100 Ом; rОБР=40 Мом.Расчет детектора проводим для режима сильных сигналов. Выбираем сопротивление нагрузки детектора для постоянного тока RПТ = 10...20 кОм. Далее рассчитываем значения R2 и R1:(3.22)В качестве УНЧ выбираем ИМС К174УН7 с входным сопротивлением RВХ УНЧ=40 кОм. Тогда R2=10 кОм.R1=RПТ-R2=20-10=10 кОм.Рассчитываем сопротивление нагрузки детектора для переменного тока с частотой модуляцииRН = R1 + R2 RВХ УЗЧ / (R2 + RВХ УЗЧ)=18 кОм.(3.23)Определяем входное сопротивление детектора кОм.(3.24)Выбираем емкость нагрузки детектора из двух условий:- допустимых линейных искажений на максимальной частоте модуляциинФ. (3.25)- малых нелинейных искажений, обусловленных избыточной постоянной времени нагрузки детектора нФ.(3.26)Из двух значений выбираем меньшее и подбираем стандартные конденсаторы с емкостями:C1 = CН / 2, Выбираем С1=7.5±5% нФ.C2 = CН - C1 - CВХ УНЧ.Выбираем С2=7.5±5% нФ.Определяем емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции нФ.Выбираем СР=68±10%.Определяем коэффициент фильтрации напряжения промежуточной частоты элементами схемы детектора:- фильтром, образованным RВХ Д, C1K/Ф = 2  fПЧ C1 RВХ Д=219,- фильтром, образованным R1, C2K//Ф = 2  fПЧ (C2 + CВХ УЗЧ) R1=219,- общий коэффициент фильтрацииKФ = K/Ф * K//Ф=48016.Рассчитываем угол отсечки тока диода.и коэффициент передачи детектора .Оцениваем напряжение на входе УЗЧ на средних частотах модуляцииUВХ УЗЧ = UВХ Д mН KД (RН - R1) / RН мВ.3.5 Расчет тракта промежуточной частотыНа рисунке 3.6 приведена схема резонансного каскада УПЧ на ИМС К174ПС1, используемой в усилительном режиме. При замыкании на корпус вывода 13 ИМС, т.е. при нулевом потенциале базы VT6 и неподключенном выводе 11, т.е. при нормальном потенциале на базе VT3, транзисторы VT4 и VT5 заперты, а транзисторы VT1 и VT2 находятся в рабочем состоянии. Таким образом, при указанных состояниях выводов 13 и 11 ИМС представляет дифференциальный усилительный каскад на транзисторах VT1 и VT2 с генератором стабильного тока на транзисторе VT3 в их эмиттерной цепи. Для снижения внутренней ОС сигнал подается на базу VT1, а снимается с коллектора VT2. Таким образом, ИМС работает с несимметричным включением нагрузки.Рисунок 3.6 – схема УПЧ на ИМС 174ПС1В приведенной схеме на ИМС подается управляющее напряжение (UАРУ) положительной полярности. При малом уровне сигнала напряжение на выходе АД близко к нулю. При этом транзистор VT заперт и напряжение на выводе 11 ИМС определяется ее внутренними источниками. Усиление ИМС при этом максимально. При увеличении положительного напряжения на выходе амплитудного детектора транзистор VT открывается, потенциал вывода 13 падает, что приводит к снижению тока через транзистор VT3 ИМС, уменьшению крутизны транзисторов VT1 и VT2 и, следовательно, к снижению усиления каскада. Если регулировка усиления каскада не производится, вывод 11 ИМС оставляют свободным.ЗаключениеВ курсовой работе рассмотрены вопросы проектирования радиовещательного приемника СВ диапазона. На основе анализа технического задания была предложена структура супергетеродинного приемника. Преимуществом такой схемы является то, что основное усиление сигнала, выделение его на фоне помех и преобразование в первичный сигнал осуществляется не на принимаемой частоте, перестраиваемой по диапазону, а на постоянной более низкой (промежуточной) частоте. Это позволяет улучшить избирательные свойства приемника.На основе предварительного расчета структурной схемы были сформулированы основные требования к узлам и блокам приемника. Небольшой коэффициент перекрытия по диапазону позволил выполнить входную цепь одноконтурной. Предполагается прием сигналов на ферритовую антенну. Связь антенны с входной цепью выбрана трансформаторная. Перестройка частоты настройки контура входной цепи осуществляется конденсатором переменной емкости, сопряженным с цепью гетеродина.Для удовлетворения требований по чувствительности в преселекторе применен каскад усилителя радиочастоты на биполярном транзисторе КТ307Г.Преобразователь частоты выполнен на интегральной микросхеме 174ПС1. Она используется в качестве гетеродина и смесителя.Усилитель промежуточной частоты выполнен на той же микросхеме.Диодный детектор выполнен на диоде Д9.Список использованной литературыА.П. Сиверс “Проектирование радиоприёмных устройств”, Москва, Советское радио, 1976. Белкин М.К. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. – Киев, Высшая школа, 1982.Буга Н.Н. Радиоприёмные устройства: Учебник для вузов.– М.: Радио и связь, 1986.В.Ф.Баркан, В.К.Жданов, "Радиоприёмные устройства", Издательство "Советское радио", Москва 1978 г.Кучинский Г.С. Расчет приемных радиоприемников: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 471 с.Н.В. Бобров “Расчет радиоприёмников”, Москва, Радио и связь, 1981.Под редакцией Б.Л.Перельшина,"Справочник: транзисторы широкого применения", издательство "Радио и связь", Москва 1981 г.Радиоприемные устройства связи и вещания: учебное пособие / Я.В. Шкляр, И.М. Орощук; Дальневосточный государственный технический университет. – Владивосток: изд-во ДВГТУ, 2008 – 127 с.Садомовский, А. С.Приёмо-передающие радиоустройства и системы связи: учебное пособие для студентов специальности 21020165 / А. С. Садомовский. −Ульяновск : УлГТУ, 2007. – 243 сШило В.Л. Приемные устройства: справочник. – М.: Радио и связь, 1997. – 342 с.Приложение А