Разработка связного приёмника 433 МГц на ИМС

В нашем случае, выберем шаг перестройки синтезатора частоты, равный половине разности частот между соседними каналами:

.

В качестве синтезатора частоты, обеспечивающего формирование сигнала гетеродина с выбранным шагом, выберем микросхему TXC101. Она предназначена для создания компактных маломощных передатчиков, работающих в одном из диапазонов частот: 315, 433 или 868 МГц с использованием частотной манипуляции. Основные технические характеристики микросхемы TXC101 приведены в таблице 2.

5.

Функциональная схема микросхемы TXC101 приведена на рис. 2.

6. Как видно из этого рисунка, в микросхеме содержится полноценный синтезатор частоты косвенного синтеза с цепями управления, конфигурируемыми извне. Необходимый частотный диапазон выбирается внешними элементами микросхемы.

Таблица 2.5 — основные технические характеристики микросхемы TXC101.

Параметр Значение Диапазон перестройки, МГц 430,24…439,75 Минимальный шаг перестройки, кГц 2,5 Уровень выходного сигнала, дБм 3 Регулировка уровня выходного сигнала, дБм 0…-21 Напряжение питания, В 2,2…5,4 Потребляемый ток, мА 10.

Рисунок 2.6 — Функциональная схема TXC101.

Сигнал опорной частоты, необходимый для работы схемы синтезатора TXC101, берется с вывода микросхемы TA31136FN (см. рис. 2.4).

Рисунок 2.7 — Схема включения TXC101 в качестве первого гетеродина С выхода микросхемы TXC101 сигнал первого гетеродина подается на вход первого смесителя приемника (см. рис. 2.2).

2.7 Управляющий микроконтроллер и индикатор приемника Поскольку TXC101 управляется с помощью цифрового интерфейса, для ее работы в качестве первого гетеродина, а также изменения частоты в процессе работы, в составе приемника должен присутствовать микроконтроллер. Его основными функциями является управление синтезатором частоты (см. рис. 1.1), управление внешним индикатором — отображение текущего значения частоты, номера канала и т. д. на встроенном индикаторе приемника. Кроме того, с помощью микроконтроллера осуществляется организация удобного управления перестройкой частоты приемника, например с помощью кнопок.

Для работы в составе разрабатываемого приемника используем микроконтроллер ATMEGA8. Его основные технические характеристики приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 — Основные параметры микроконтроллера ATmega8.

Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 2,7…5,5 Потребляемый ток, мА Не более 11 Максимальная тактовая частота, МГц 16 Количество портов ввода-вывода 23 Объем Flash памяти программ, кБ 8 Объем ОЗУ, кБ 1 Максимальная производительность ядра микроконтроллера, MIPS 16.

Для отображения информации о текущих настройках приемника в нашем случае целесообразно использовать малогабаритный экономичный символьный жидкокристаллический индикатор, например WH1602.

Это — двустрочный индикаторо с количеством отображаемых символов в строке, равным 16. Его основные технические характеристики приведены в таблице 2.

7. Схема подключения микроконтроллера, кнопок и индикатора показана на рис. 2.8.

Таблица 2.7 — Основные параметры индикатора WH1602.

Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 3…5,3 Потребляемый ток, мА Не более 1,5 Рабочий диапазон температур, (С −20…+70 Количество отображаемых символов 2×16.

Рисунок 2.8 — Схема подключения микроконтроллера, индикатора и кнопок Выходной низкочастотный сигнал приемника должен иметь достаточную мощность. Для обеспечения усиления выходного сигнала микросхемы TA31136FN (см. рис. 1.1, 2.5) используем интегральный УНЧ — микросхему MC34119.

Она представляет собой низковольтный усилитель низких частот, предназначенный для работы в составе портативных устройств.

Основные технические характеристики микросхемы MC34119 приведены в таблице 2.

8. Схема включения показана на рис. 2.

9.

Рисунок 2.9 — Схема выходного УНЧ на микросхеме MC34119.

Таблица 2.8 — Основные параметры микросхемы MC34119.

Наименование параметра Значение Напряжение питания, В 2…16 Сопротивление нагрузки, Ом От 8 Номинальная выходная мощность, Вт 0,5 Коэффициент усиления, дБ 0…46 3. Предварительный расчет показателей надежности Значение эксплуатационной интенсивности отказов компонентов радиоэлектронной аппаратуры рассчитываются с помощью выражения.

.

где — базовая интенсивность отказов элементов данной группы; - коэффициенты, учитывающие изменение эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов; m — число учитываемых факторов.

Суммарная интенсивность отказов с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяется как:

.

где — обобщенный эксплуатационный коэффициент; - среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов j-й группы; k — число сформированных групп однотипных элементов; - количество элементов в j-й группе.

Для определения численных значений показателей надежности сведем в таблицу 3.1 данные об элементах схемы, полученные из перечня элементов и определим для каждой группы значение и приняв равным 1.

Таблица 3.1 Данные для расчета надежности приемника Наименование Количество Резистор 15 0,044 0,66 Конденсатор 27 0,028 0,756 Индикатор 1 0,88 0,88 Индуктивность 4 0,01 0,04 Кнопка 2 0,16 0,32 Диод 1 0,091 0,091 Транзистор 2 0,064 0,128 Фильтр 2 0,026 0,052 Резонатор кварц. 1 0,026 0,026 Микросхема 5 0,023 0,115 Паяные соединения 160 0,17 0,272.

Определим суммарную интенсивность отказов. Поскольку переносной радиоприемник относится к наземному носимому РЭУ, его примем равным 7. Тогда:

.

Средняя наработка на отказ составит:

часов.

Вероятность безотказной работы в течение 10 000ч составит:

.

Таким образом, вероятность безотказной работы разработанного радиоприемника в течение 10 000 часов составит 80,7%.

Заключение

Разработанный связной приемник выполнен на современной элементной базе. Использованные в нем технические решения позволили добиться технических характеристик, представленных в Техническом Задании при сохранении приемлемого уровня сложности схемы приемника. В разработанной схеме учтены особенности области применения связных приемников. Использование встроенного синтезатора частоты позволило реализовать возможность организации бесподстроечной настройки приемника при работе со стандартной сеткой частот, принятой в данном диапазоне. Проведенный расчет надежности разработанного приемника показал, что он с вероятностью более 80% будет работоспособен на протяжении 10 000 часов. Таким образом, задание курсового проектирования можно считать выполненным.

Список литературы

1. Чукаев М. В. Проектирование радиоприемных устройств супергетеродинного типа: методическое пособие / М. В. Чукаев. — Санкт-Петербург; СПбГБОУ СПО ПКГХ, 2015. — 55 с.

2. Афанасьев, Г. Ф. Курсовое проектирование каскадов главного тракта приѐма радиосигналов /учебное пособие. — Ульяновск: УлГТУ, 2006. — 193 с.

3. Буланов Ю. А., Усов С. Н. Усилители и радиоприѐмные устройства. / Учебник для радиотехнических техникумов. — М.: Высшая школа, 1980. — 415 с.

4. В. А. Герасимов «Интегральные усилители низкой частоты» Наука и техника, СанктПетербург. 2002 г.