Приемник диспетчерской радиостанции (стр. 4 из 5)
4. Реализация устройства на современной элементной базе
Выбор интегральных микросхем
Проектирование с использованием современной элементной базы предполагает интеграцию различных функциональных звеньев приемника в корпусах отдельных микросхем. При этом большее число блоков в одной микросхеме, то есть более высокая степень интеграции ведёт к снижению цены конечного устройства и улучшению его массо-габаритных параметров. Соответственно разработчику следует выбирать ИМС, ориентируясь на этот принцип.
Для тракта радиочастоты выпускаются так называемые “front-end” схемы, которые помимо УРЧ могут также включать смеситель и ГУН, образующий вместе с синтезатором частоты первый гетеродин. Кроме этого, для реализации сетки частот с заданным шагом 50 Гц потребуется отдельная микросхема синтезатора частоты.
Существуют специальные микросхемы, используемые для построения беспроводных устройств радиоприема аналоговых речевых сигналов, передаваемых по радиоканалу посредством узкополосной частотной модуляции. В частности производятся ИМС узкополосных радиоприемников с однократным преобразованием частоты, которые можно использовать и в качестве тракта второй ПЧ в приемнике с двумя преобразованиями. Такие схемы часто содержат смеситель, ГУН, усилитель ПЧ с функциями ограничения сигнала, а также квадратурный частотный детектор; для их функционирования требуется минимум навесных элементов.
Связующим звеном между схемой “front-end” и схемой тракта второй ПЧ, может служить интегральный УПЧ, способный работать на первой промежуточной частоте. Существуют схемы подобных УПЧ как с АРУ, так и без неё. УПЧ следует выбирать так, чтобы он обеспечивал на входе следующей микросхемы сигнал, превышающий порог её чувствительности.
Таким образом, для выполнения поставленной задачи потребуются микросхемы тракта радиочастоты, тракта первой промежуточной частоты, тракта второй промежуточной частоты, а также микросхема УНЧ, служащая для усиления звукового сигнала до необходимой величины.
В соответствии с техническим заданием можно сформулировать общие требования, которым должны удовлетворять все используемые в устройстве микросхемы: их корпуса должны быть приспособлены для поверхностного монтажа, а сами микросхемы должны нормально функционировать в диапазоне температур -30..+60 C.
Частные же требования будут относиться к рабочим частотам, необходимому усилению, работе с заданным динамическим диапазоном сигнала. Кроме того, тракт радиочастоты должен обладать определёнными шумовыми свойствами (указать), обеспечивающими заданную чувствительность, а детектор должен работать с заданной полосой пропускания.
В соответствии с вышеизложенными условиями выберу следующие микросхемы:
1. MC13142D
Данная микросхема включает в себя усилитесь радиочастоты (УРЧ), первый смеситель (СМ1) и генератор управляемый напряжением (Г1).
Основные параметры:
- диапазон рабочих частот0..1,8 ГГц
- диапазон частот ГУН0..1,8 ГГц
- диапазон ПЧ0..1,8 ГГц
- напряжение питания2,7..6,5 В
- входное сопротивление УРЧ50 Ом
- выходное сопротивление смесителя800 Ом
- усиление УРЧ по мощности17 дБ
- точка компрессии 1 дБ
–15 дБм- коэффициент шума УРЧ1,8 дБ
- коэффициент шума смесителя12 дБ
- диапазон рабочих температур–
2. ADF4110
На этой микросхеме реализуем синтезатор сетки частот.
Основные параметры:
- максимальная частота550 МГц
- напряжение питания2,7..5,5 В
- программируемый ДПКД 8/9, 16/17, 32/33, 64/65
- диапазон рабочих температур
3. RF3330
Используем данную микросхему как усилитель первой промежуточной частоты (УПЧ1).
Основные параметры:
- напряжение питания
- полоса пропускания 150 МГц
- коэффициент усиления8..34 дБ
- точка компрессии 1 дБ
–13 дБм- входное сопротивление2000 Ом
- выходное сопротивление10 Ом
- диапазон рабочих температур
4. MC13150FTA
Микросхема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты. Включает в себя второй смеситель (СМ2), усилитель второй промежуточной частоты (УПЧ2), второй гетеродин (Г2), усилитель-ограничитель (УО) и частотный детектор (ЧД).
Основные параметры:
- напряжение питания
- диапазон рабочих частот10..500 МГц
- чувствительность 12 дБ по SINAD–100 дБм
- точка компрессии 1 дБ
–11 дБм- усиление УПЧ42 дБ
- усиление УО96 дБ
- регулируемая рабочая полоса детектора 0..70 кГц
- диапазон рабочих температур
5. NJM213V
На данной микросхеме реализуем усилитель низкой частоты (УНЧ).
Основные параметры:
- напряжение питания
- коэффициент усиления 83 дБ
- диапазон регулировки коэффициента усиления 0..43 дБ
- максимальный выходной ток 0,25 А
- выходная мощность (Vсс = 6 B, RL= 32 Ом) 250 мВт
- диапазон рабочих температур
Для реализации полноценного устройства вместе с рассмотренными микросхемами предполагается использовать следующие фильтры:
1. ФП3П7-509-308
Фильтр на ПАВ. Служит фильтром радиочастоты (ФРЧ).
Основные параметры:
- центральная частота
- ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ 10 МГц
- ширина полосы пропускания по уровню -35 дБ 40 МГц
- гарантированное затухание -45 дБ
- вносимое затухание в полосе пропускания 3,5 дБ
2. ФП2П4-590
Монолитный кварцевый фильтр 4-го порядка. Служит фильтром первой промежуточной частоты (ФПЧ1).
Основные параметры:
- центральная частота
- ширина полосы пропускания по уровню -3 дБ24 кГц
- ширина полосы пропускания по уровню -60 дБ120 кГц
- гарантируемое затухание 65 дБ
- потери 2 дБ
- неравномерность 1,5 дБ
- диапазон рабочих температур
3. CFUKF455KC4X-R0 (2 шт.)
Керамический фильтр. Используется в качестве фильтра второй промежуточной частоты (ФПЧ2).
Основные параметры:
- центральная частота
- полоса пропускания
-6 дБ- затухание при расстройке
-40 дБ- минимальное гарантированное
затухание-25 дБ
- максимальные потери -6 дБ
- неравномерность 1 дБ
- диапазон рабочих температур
Структурная схема приемника, реализованного на ИМС изображена на рис.5.
Оценка реальной чувствительности приемника на ИМС
Поскольку влияние на чувствительность всего приемника оказывают лишь его первые каскады, и, так как ранее были предъявлены требования к коэффициенту шума приемника, будем считать, что если шум первых каскадов не превысит рассчитанного значения, то приемник будет обладать заявленной в задании чувствительностью.
Примем шумы контура входной цепи равными нулю и рассчитаем коэффициент шума каскадов от УРЧ до 1-го смесителя включительно.
, поэтому чувствительность удовлетворяет заданному требованию.Избирательные свойства приемника
Поскольку УРЧ был выбран в интегральном исполнении, то, учитывая изменившееся входное сопротивление первого усилительного каскада, необходимо пересмотреть входную цепь. Входное сопротивление интегрированного МШУ равно 50 Ом и, соответственно, равно волновому сопротивлению антенно-фидерного тракта. В этом случае согласование антенны с УРЧ посредством двойной автотрансформаторной связи не требуется, достаточно использовать простой параллельный колебательный контур. Выбор L и C, осуществленный при расчете входной цепи, остается в силе. Помимо этого не меняется и избирательность, меняется лишь требование к добротности контура
.