Расчет приемника для связной УКВ радиостанции (стр. 1 из 4)

Курсовой проект

по дисциплине:

«Устройства приема и обработки сигналов»

по теме:

«Расчет приемника для связной УКВ радиостанции»

Содержание

Исходные данные

1. Описание структурной схемы приемника

2. Расчет преселектора

2.1 Расчет входной цепи

2.2 Расчет цепей по постоянному току

2.3 Расчет выходного контура УРЧ

3. Расчет смесителя

4. Расчет УПЧ

5. Расчет АРУ

6. Расчет детектора

7. Расчет основных характеристик приемника

Приложение

Литература

Исходные данные

Диапазон рабочих частот 135… 187 МГц

Чувствительность – не хуже 0.5 мкВ

Избирательность:

по зеркальному каналу – не хуже 80 дБ

по соседнему каналу – не хуже 80 дБ

по промежуточной частоте – не хуже 80 дБ

Вид работы – телефония при частотной модуляции

Спектр воспроизводимых частот – 300… 3000 Гц

Девиация частоты – 5 кГц

Изменение напряжения на выходе детектора при изменении напряжения на антенном входе – не более ЗдБ.

Входное сопротивление УНЧ – 1 МОм.

1. Описание структурной схемы приемника

Структурная схема приемника приведена на рисунке 1. Приемник построен по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты.

Промежуточная частота выбиралась из соображений обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу с применением одноконтурных избирательных цепей, и она равна 45 МГц. Необходимое ослабление зеркального канала составляет 80 дБ и оно распределено между входной цепью и колебательным контуром УРЧ поровну. Необходимое ослабление по каналу прямого прохождения осуществляется без принятия специальных мер во входной цепи и контуре УРЧ. Чтобы получить заданную избирательность по соседнему каналу использую монолитный кристаллический фильтр 45M20BF с характеристиками, приведенными в таблице 1.

Таблица №1. Характеристики фильтра

Центральная частота	45 МГц
Потери в фильтре	3 дБ
Неравномерность полосы пропускания	2.5 дБ
Полоса пропускания на частоте 3 дБ	20 кГц
Ослабление при расстройке 25 дБ	38 дБ
Входное и выходное сопротивления	3900 Ом
Входная и выходная емкости	1 пФ

Таким образом, для получения заданной избирательности по соседнему каналу надо в цепь УПЧ поставить число фильтров равное:

Округляем в меньшую сторону и получим 2. Недостающую избирательность получим с помощью контура включенного между каскадами УПЧ.

Теперь надо определить требуемое усиление УРЧ, которое компенсирует потери в контуре входной цепи, контуре УРЧ, смесителе и фильтрах.

Для этого зададимся приблизительными данными:

– потери в контуре входной цепи:

– потери в контуре УРЧ:

– потери в одном фильтре:

– потери в смесителе:

Тогда, общие потери составят:

В качестве усилительного элемента УРЧ выбираю интегральную микросхему на полевом транзисторе S595T. Коэффициент усиления данной схемы составляет 28 дБ, следовательно, для получения требуемого коэффициента усиления УРЧ можно включить одну микросхему. Характеристики данного усилителя приведены ниже.

Смеситель построен по балансной схеме. В качестве диодов использую диоды с барьером Шотки 1PS79SB62. Характеристики диода приведены ниже.

Теперь следует определить требования, предъявляемые к гетеродину. Так как полоса пропускания фильтров ФСС составляет 20 кГц, а полоса, занимаемая сигналом – 16 кГц, то можем определить допустимую относительную нестабильность частоты гетеродина:

Для оптимальной работы смесителя амплитуда напряжения гетеродина должна составлять 1.4 В.

2. Расчет преселектора

Схема преселектора приведена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема преселектора

2.1 Расчет входной цепи

Антенна подключена к входному контуру с помощью трансформаторной связи. Так как микросхема выполнена на полевом транзисторе, то ее включение во входную цепь осуществляется полностью.

Сопротивление антенны – 50 Ом. Входная емкость транзистора – 2.3 пФ. Вносимые потери усилителя в контур малы и поэтому мы не будем их учитывать.

Требуемый коэффициент перекрытия по диапазону равен:

Минимальная емкость контура определяется выражением:

,

где

– емкость подстроечного конденсатора

– емкость монтажа и катушки

– минимальная емкость подстроечного конденсатора

– входная емкость транзистора.

В качестве переменного выбираю конденсатор КП4–3В с параметрами

,

. Подстроечный конденсатор выбираю КЕ4–21 с параметром .

Для диапазона емкость УКВ

. Входная емкость микросхем . Отсюда, при подстановке формул получим:

Дополнительная емкость С находится из условия обеспечения требуемого коэффициента перекрытия по диапазону К по формуле:

После решения уравнения получим С = 10.9 пФ.

Характеристическое сопротивление контура равно:

Зная характеристическое сопротивление и минимальную емкость контура, можно найти индуктивность катушки:

Эквивалентная добротность контура необходимая для получения заданного ослабления зеркального канала определяется выражением:

, где – требуемое подавление зеркального канала.

а

– обобщенная расстройка.

Она определяется для наихудшего случая, то есть для наибольшей частоты диапазона. Подставив данные, получим:

Резонансное сопротивление и сопротивление потерь контура можно определить по формулам:

Сопротивление вносимое в контур антенной определяется по формуле:

, где – сопротивление антенны.

Эквивалентная добротность и потери, вносимые в контур, связаны следующим соотношением:

Подставив выражение для

в формулу для и решив данное выражение, получим .

Индуктивность катушки связи определяется выражением:

, где – коэффициент связи катушек.

Коэффициенты передачи входной цепи по мощности и напряжению равны, соответственно:

,

где

– входное сопротивление схемы.

2.2 Расчет цепей по постоянному току

Для получения необходимого коэффициента усиления в микросхеме усилителя надо обеспечить на его втором затворе напряжение

. При этом напряжение сток-исток должно быть равно , а ток стока . При дальнейших расчетах током, потребляемым вторым затвором можно пренебречь, так как он значительно меньше Id. Сопротивление цепей питания определяются по формулам: