Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов

Министерство просвещения ПМР ГОУ Тираспольский Техникум Информатики и Права.

Курсовая работа.

Тема: Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов.

г. Тирасполь.

Введение

Глава 1. Теоретическая часть. Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов.

1.1 Аналитический обзор по теме.

1.1.1 Структурные схемы радиоприемных устройств.

1.1.2 Применение и классификация радиоприемных устройств.

1.1.3 Назначение радиоприемных устройств.

1.1.4. Показатели радиоприемных устройств.

1.1.5. Структура и принцип действия радиоприемных устройств.

1.2 Практическая часть.

1.2.1 Разработка структурной схемы.

1.2.2 Исследование принципа работы приемника.

1.2.3 Изготовление печатной платы устройства Заключение Список литературы.

Радиоприёмное устройство — устройство для приёма электромагнитных волн радиодиапазона, то есть с длиной волны от нескольких тысяч метров до долей миллиметра, с последующим преобразованием содержащейся в них информации к виду, в котором она могла бы быть использована.

Данная работа является актуальной, так как радиоприемные устройства входят в состав радиотехнических систем связи, т. е. систем передачи информации с помощью электромагнитных волн Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства предназначенного для воспроизведения сигналов.

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются: тип схемы, вид принимаемых сигналов, назначение приемника, диапазон частот, вид активных элементов, используемых в приемнике, тип конструкции приемника.

По типу схем различают приемники детекторные, прямого усиления (без регенерации и с регенерацией), сверхрегенеративные и супергетеродинные приемники, обладающие существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяемые на всех диапазонах приемников.

Принимаемые сигналы служат для передачи сообщений или измерения положения и параметров относительного движения объектов. Сигналы могут передавать сообщения от одного источника или нескольких. Для передачи информации используется изменение одного из параметров сигнала по закону изменения информационного сигнала. Используются: непрерывные колебания с изменяемой (модулированной) амплитудой, частотой или фазой; колебания, скачкообразно изменяемые (манипулированные) по амплитуде, частоте, или разности фаз; колебания с изменяемой амплитудой, частотой или фазой, которые обусловлены видеоимпульсами с амплитудной, широтной, временной, или дельта-модуляцией, а также кодовыми группами видеоимпульсов.

Целью данной дипломной работы является исследование схемотехнических решений радиоприемных устройств импульсных сигналов, разработка структурной и принципиальной схем, изготовление макета.

Для реализации поставленных целей нужно решить следующие задачи:

рассмотреть литературных данных по теме диплома, провести исследования по данной тематике (разработать схемы, спроектировать устройство, проанализировать рабочие характеристики устройства), привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.

Глава 1. Теоретическая часть. Разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов.

1.1 Аналитический обзор по теме.

1.1.1 Структурные схемы радиоприемных устройств.

Под радиоприемным устройством (РПмУ) понимается комплекс технических средств, предназначенных для выделения радиосигналов с определенными свойствами из множества электромагнитных колебаний, присутствующих в месте приема. Мощность полезного сигнала может составлять ничтожную долю от суммарной мощности электромагнитных колебаний в месте приема. РПмУ предназначено для выделения полезного радиосигнала из смеси принятых сигналов и восстановления передаваемого сообщения.

Основные характеристики РПмУ во многом определяются структурой его построения. В настоящее время используется несколько принципов построения РпмУ. Рассмотрим две наиболее часто встречающиеся технологии приема радиосигналов.

Схема приемника прямого усиления приведена на рис. 1. На вход приемника поступает вся совокупность сигналов, наведенных в антенне в месте приема. Наряду с полезными сигналами в приемной антенне наводятся электромагнитные колебания других радиостанций и иных источников радиоизлучения.

Рис. 1 — Структурная схема приемника прямого усиления Усилитель радиочастот из смеси наведенных в антенне сигналов выбирает и усиливает только те колебания, частота которых соответствует несущей частоте полезного сигнала. Затем выделенный и усиленный до необходимого уровня полезный радиосигнал поступает на демодулятор. Демодулятор выполняет операции, обратные операциям модуляции в передатчике, в итоге на выходе демодулятора формируется сигнал, соответствующий передаваемому сообщению. В большинстве случаев этот сигнал слаб и поэтому усиливается до необходимой величины в усилителе низких частот. Нагрузкой усилителя низких частот является преобразователь сигнала в сообщения. При передаче речи в качестве преобразователей сигнала в сообщение используют, например, громкоговорители, головные телефоны и т. д.

Такая структура приемного устройства называется схемой прямого усиления, потому что принимаемый сигнал усиливается без дополнительных преобразований, на той же самой частоте, на которой он был излучен. При усилении слабых сигналов схема усилителя радиочастот усложняется, становится многокаскадной. Схема приемника очень проста, но с ростом частоты принимаемого сигнала становится все труднее обеспечить хорошую избирательность и чувствительность принимаемых сигналов, особенно при перестройке несущей частоты.

Более универсальной является техника приема с преобразованием частоты принимаемых сигналов. Обобщенная структурная схема супергетеродинного приемника приведена на рис. 2.

Рис. 2 — Структурная схема супергетеродинного приемника Отличительной особенностью супергетеродинного приема является преобразование (перенос) спектра принимаемого сигнала из области несущей частоты в область промежуточной частоты с помощью местного маломощного генератора (гетеродина). Достоинством такой технологии приема является то, что при изменении несущей частоты принимаемого сигнала нет необходимости изменять параметры настройки многокаскадного усилителя радиочастот, достаточно изменить частоту гетеродина. Технически это гораздо проще, чем добиваться одинакового изменения параметров в каскадах со сложными характеристиками. В конечном итоге это дает возможность строить приемники радиосигналов с хорошими показателями чувствительности и избирательности, так как основное усиление сигнала осуществляется в постоянном диапазоне частот.

Супергетеродинный приемник работает следующим образом. На вход усилителя радиочастот (УРЧ) поступает вся совокупность сигналов и помех, наведенных в антенне в месте приема. Усилитель радиочастот выполняет предварительную селекцию (отбор) сигналов с частотой, равной частоте полезного (принимаемого) сигнала. Усиление сигналов в УРЧ обычно невелико (в простейших приемниках на радиочастоте совсем нет усиления).

Основное усиление сигнал получает в усилителе промежуточной частоты (УПЧ), на вход которого поступают продукты преобразования, получаемые в преобразователе частоты при смешивании принимаемого сигнала с выхода УРЧ и колебаний гетеродина. Преобразователем частоты называют устройство, с помощью которого переносится спектр принимаемого сигнала, расположенный в районе частоты несущего колебания, называемый радиочастотой, в область несущих колебаний с другим значением частоты, называемой промежуточной частотой. Если преобразование сигнала выполнено без искажений, то спектр принимаемого сигнала переместится параллельно по оси частот, на величину, равную частоте гетеродина, а значение промежуточной частоты fПЧ будет равно.

fПЧ = |fС — fГ|, (1).

где fС и fГ — частоты, соответственно, сигнала и гетеродина.

При таком преобразовании частоты сохраняется вся информация, заложенная в параметрах модуляции несущего колебания принимаемого сигнала (отличается только само значение несущей частоты). Спектры принимаемого сигнала, гетеродина и сигнала промежуточной частоты приведены на рис. 3.

Рис. 3 — Спектры сигналов при супергетеродинном приеме В супергетеродинном приемнике при смене несущей частоты принимаемого сигнала не нужно делать перестраиваемых по частоте цепей УПЧ, так как усиление сигнала в УПЧ выполняется в постоянном диапазоне частот. При изменении частоты принимаемого сигнала достаточно изменить частоту гетеродина так, чтобы выполнялось соотношение (7.1). С одной стороны, это упрощает построение приемника в целом, с другой стороны, позволяет улучшить характеристики приема сигналов: избирательность и чувствительность. Следует отметить, что эти преимущества возрастают с увеличением частоты принимаемого сигнала.

Последующие узлы приемника: демодулятор, усилитель низких частот, нагрузка выполняют те же операции, что и подобные каскады приемника прямого усиления.

По сравнению с приемниками прямого усиления СГП обладают следующими достоинствами:

— ввиду того, что основное усиление осуществляется на неизменной промежуточной частоте, в УПЧ могут применяться полосовые фильтры, обладающие резонансной характеристикой, близкой по форме к прямоугольной. Это обеспечивает высокую избирательность и равномерное усиление в полосе пропускания приемника, позволяя выбирать нужную полосу пропускания независимо от частоты принимаемого сигнала;

— благодаря тому, что промежуточная частота может быть выбрана достаточно низкой, можно получить весьма высокий коэффициент усиления УПЧ и приемника в целом без нарушения устойчивости его работы. Практически, чувствительность СГП ограничивается только уровнем внешних помех и внутренних шумов;

— поскольку основное усиление и избирательность сигнала осуществляется на неизменной промежуточной частоте, качественные показатели приемника в целом становятся более постоянными в пределах всего диапазона принимаемых частот.

Недостатками СГП являются:

— Основным недостатком супергетеродинного приемника является возможность приема сигналов с другой несущей частотой (так называемые паразитные каналы приема). Это означает, что приемник может принимать одновременно сигналы двух станций, как с частотой f’С, так и с частотой f С. Один из этих сигналов соответствует основному каналу приема и является полезным сигналом, второй канал приема называют зеркальным каналом. Сигнал зеркального канала является помехой основному каналу приема, и принимаются меры для уменьшения влияния зеркального канала. Для этого во входных цепях приемника (до преобразователя частоты) обеспечивают разные условия прохождения сигналов с частотами f’С и f С (стараются выделить полезный сигнал и, наоборот, подавить зеркальный канал). Частоты этих сигналов отличаются на довольно большую величину (равную удвоенной промежуточной частоте 2fПЧ), поэтому требования к УРЧ в супергетеродинном приемнике не такие жесткие, как в приемнике прямого усиления.

— наличие паразитных, т. е. дополнительных каналов приема. Основной паразитный канал приема носит название зеркального;

— возможно возникновение так называемых комбинационных свистов;

— гетеродин, как маломощный передатчик, может создавать помехи для близко расположенных радиоприемных устройств.

При проектировании СГП все перечисленные недостатки могут быть устранены, причем их устранение достигается в основном рациональным выбором величины промежуточной частоты и режимом работы преобразовательного каскада. Достоинства СГП обуславливает то, что только этот тип приемников способен обеспечить высокое усиление и избирательность во всех радиочастотных диапазонах. Поэтому супергетеродинный метод приема в настоящее время считается основным.

1.1.2 Применение и классификация радиоприемных устройств.

Для передачи полезных сигналов на расстояние без проводов в передающем устройстве линии радиосвязи осуществляется модуляция. Модуляцией называется процесс воздействия полезного сигнала на амплитуду, частоту или фазу колебаний высокой частоты, получаемых в радиопередатчике. Полученные модулированные колебания высокой частоты излучаются передающей антенной в виде электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве со скоростью света.

В месте приема энергия электромагнитных волн улавливается приемной антенной и подается на вход радиоприемника. В радиоприемнике из принятого модулированного сигнала высокой частоты выделяется полезный модулирующий сигнал. Выделенный полезный сигнал подается на оконечный аппарат и приводит его в действие.

В качестве оконечных аппаратов используются: телефон, громкоговоритель, записывающее устройство, электронно-лучевая трубка и индикаторы другого вида.

По мере удаления радиоприемника от радиопередатчика энергия электромагнитных волн, улавливаемая приемной антенной, уменьшается. Поэтому радиоприемник должен обеспечивать прием сравнительно слабых сигналов.

Применение радиоприемных устройств.

В настоящее время передача полезных сигналов по радио широко применяется для самых разнообразных целей. Основными из них являются: радиосвязь, радиовещание, радионавигация, радиолокация и радиотелемеханика.

Радиосвязь — передача и прием телефонных или телеграфных сигналов на расстоянии. Радиосвязь является единственным способом связи неподвижного объекта с подвижным, т. е. с кораблями, самолетами, танками и т. п. Радиосвязь может также осуществляться при помощи фототелеграфных сигналов (передача неподвижных изображений).

Радиовещание — разновидность радиосвязи, при которой радиопередающая станция осуществляет передачу для радиослушателей.

Современное радиовещание используется не только для передачи речи и музыки, но и для передачи изображений.

Радионавигация — метод вождения подвижных объектов (самолетов, кораблей) при помощи радиотелефонных и радиотелеграфных сигналов, передаваемых опорными радиостанциями. Радионавигация облегчает привод самолетов и кораблей на базу, позволяет определять местонахождение подвижного объекта и решать ряд других навигационных задач. Широкое применение радионавигации во второй мировой войне обеспечило возможность использования авиации и военно-морского флота в сложных метеорологических условиях.

Радиолокация — область радиотехники, получившая широкое развитие в период второй мировой войны и особенно после нее. При помощи радиолокации определяют координаты объекта (самолета или корабля), ведут прицельную стрельбу по самолетам и кораблям при отсутствии оптической видимости, осуществляют панорамный обзор земной поверхности и решают различные навигационные задачи.

Радиотелемеханика — управление различными механизмами на расстоянии без проводов.

Классификация радиоприемных устройств.

Разнообразные типы радиоприемников, применяемых в настоящее время, принято разделять на две основные группы: радиовещательные и профессиональные.

Радиовещательные приемники предназначены для приема звуковых и телевизионных программ. Согласно ГОСТ 5651–51 радиовещательные приемники делятся на четыре класса. Каждый класс приемников характеризуется различными показателями. Наилучшими качественными показателями обладают приемники первого класса.

Профессиональные приемники предназначены для работы на линиях радиосвязи, в радиолокационных и радионавигационных установках и т. п.

Классификация радиоприемных устройств может быть произведена по любому признаку. Так приемные устройства отличаются по назначению, видом принимаемого сигнала, по месту установки и т. п. Ниже приведем наиболее важные примеры классификации приемных устройств.

1. По назначению радиоприемные устройства делятся на:

— профессиональные (приемники радиосвязи, радиоуправления, радионавигации, радиотелеметрии);

— бытовые (для приема программ звукового и телевизионного вещания).

В зависимости от места установки профессиональные приемники различают:

— стационарные;

— бортовые (судовые, самолетные, спутниковые).

Бытовые приемники в зависимости от сложности и качества делятся на классы (I — IV) и могут быть переносными, автомобильными и т. д.

2. По виду принимаемых сигналов различают приемники:

а) непрерывных сигналов (различают по виду модуляции — АМ, ЧМ, ФМ, приемники однополосных сигналов);

б) дискретных сигналов.

Приемники дискретных сигналов в свою очередь делятся на:

— приемники импульсной модуляции (импульсно-кодовая модуляция, дельта модуляция и т. д.);

— приемники телеграфии (и зависимости от вида манипуляции сигнала подразделяются приемники амплитудного, частотного и фазоразностного манипулирования).

3. По диапазону частот различают приемники:

— НЧ (низких частот) (30-ЗООкГц);

— СЧ (средних частот) (300-ЗОООкГц);

— ВЧ (высоких частот) (3-ЗОМГц);

— ОВЧ (особо высоких частот) (30-ЗООМГц);

— УВЧ (ультравысоких частот) (300-ЗОООМГц);

— СВЧ (сверхвысоких частот) (3-ЗОГГц).

4. По схеме построения тракта усиления сигналов до детектора:

— приемники прямого усиления;

— супергетеродинные приемники с однократным, двукратным и многократным преобразованием частоты.

Классификацию приемных устройств можно продолжить и по другим характерным параметрам — способу питания, конструктивному выполнению и т. д.

1.1.3 Назначение радиоприемных устройств.

В соответствии с занимаемым в радиоканале местом радиоприемное устройство должно обеспечивать выполнение следующих основных функций:

выделение полезного сигнала из смеси с шумом или другими мешающими сигналами;

усиление полезного сигнала;

ослабление мешающего действия помех, присутствующих в спектре воспринимаемых электромагнитных колебаний;

детектирование радиочастотных сигналов с целью формирования колебаний, соответствующих передаваемому сообщению. Помимо вышеперечисленных основных функций для многих современных радиоприемных устройств характерно выполнение дополнительных достаточно сложных операций, например:

частотное преобразование принимаемых радиосигналов с целью перенесения в область частот, где обеспечиваются наилучшие условия для их обработки;

изменение отдельных параметров радиоприемного устройства для достижения заданного или наилучшего качества его работы, т. е. адаптация при изменениях электромагнитной обстановки в месте приема, определяемой совокупностью воздействующих помех.

1.1.4 Показатели радиоприемных устройств.

Радиоприем — это выделение сигналов из радиоизлучения. В том месте, где ведется радиоприем, одновременно существуют радиоизлучения от множества естественных и искусственных источников. Мощность полезного радиосигнала составляет очень малую долю мощности общего радиоизлучения в месте радиоприема. Задача радиоприемного устройства сводится к выделению полезного радиосигнала из множества других сигналов и возможных помех, а также к воспроизведению (восстановлению) передаваемого сообщения.

Основными (в смысле универсальности) показателями радиоприемных устройств являются диапазон рабочих частот, чувствительность, избирательность и помехоустойчивость.

Диапазон рабочих частот определяется диапазоном возможных частот настройки. Другими словами, это область частот настройки, в пределах которой радиоприемное устройство может плавно или скачкообразно перестраиваться с одной частоты на другую.

Чувствительность является мерой способности радиоприемного устройства обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается минимальным значением ЭДС сигнала на входе радиоприемного устройства, при котором имеет место требуемое отношение сигнал-шум на выходе при отсутствии внешних помех.

Свойство радиоприемного устройства, позволяющее отличать полезный радиосигнал от радиопомехи по определенным признакам, свойственным радиосигналу, называется избирательностью. Иначе, это способность радиоприемного устройства выделять нужный радиосигнал из спектра электромагнитных колебаний в месте приема, снижая мешающие радиосигналы.

Различают пространственную и частотную избирательности. Пространственная избирательность достигается за счет использования антенны, обеспечивающей прием нужных радиосигналов с одного направления и ослабление радиосигналов с других направлений от посторонних источников. Частотная избирательность количественно характеризует способность радиоприемного устройства выделять из всех радиочастотных сигналов и радиопомех, действующих на его входе, сигнал, соответствующий частоте настройки радиоприемника.

Помехоустойчивостью радиоприемного устройства называется его способность противодействовать мешающему действию помех. Количественно помехоустойчивость оценивается тем максимальным значением уровня помехи в антенне, при котором еще обеспечивается прием радиосигналов.

Радиоприемные устройства можно классифицировать по различным признакам. Например, по схемным решениям радиоприемные устройства могут быть прямого усиления и супергетеродинные. По назначению можно выделить радиовещательные (обычно называемые как радиоприемники или приемники), телевизионные (телевизоры), профессиональные, специальные радиоприемные устройства. К профессиональным относятся магистральные радиоприемные устройства декаметрового диапазона, радиорелейных и спутниковых ЛС. Среди радиоприемных устройств специального назначения следует назвать, например, радиолокационные, радионавигационные, самолетные и т. д.

1.1.5 Структура и принцип действия радиоприемных устройств.

В соответствии с занимаемым в радиоканале местом РПрУ должны обеспечивать следующие основные функции:

выделение полезного сигнала из смеси с шумом или другими мешающими сигналами;

усиление полезного сигнала;

ослабление мешающего действия помех, присутствующих во входных колебаниях;

детектирование радиочастотных сигналов с целью формирования колебаний, соответствующих передираемому сообщению.

Помимо указанных основных функций для многих современных РПрУ характерно выполнение и других сложных функций, например: частотное преобразование принимаемых радиосигналов с целью перенесения в область частот, где обеспечиваются наилучшие условия их обработки; изменение параметров РПрУ для достижения заданного или наилучшего качества его работы (адаптация) при изменениях электромагнитной обстановки в месте приема, определяемой совокупностью всех помех.

Обобщенная структурная схема, отражающая основные функции РПрУ, представлена на рис. 4. Она состоит из пяти функциональных блоков-трактов.

Рис. 4 — Обобщенная структурная схема В усилительно-преобразовательном тракте (УТ) осуществляется выделение полезных сигналов из всей совокупности поступающих от антенны, А сигналов и помех, не совпадающих по частоте с полезным сигналом, и усиление последнего до уровня, необходимого для нормальной работы последующих каскадов. Хотя в УТ с сигналом могут производиться некоторые нелинейные процедуры (смещение спектра, ограничение амплитуды и др.), в принимаемую информацию указанный тракт существенных искажений не вносит и в этом смысле его можно считать линейным.

В информационном тракте (ИТ) осуществляется основная обработка сигнала с целью выделения содержащейся в нем информации (демодуляции) и ослабление мешающего воздействия помех. При этом важнейшей задачей является выделение информации с максимальной достоверностью — так называемый оптимальный прием. Для этого в составе ИТ предусматриваются оптимальный фильтр, цепи поеледетекторной обработки, следящие системы частотной (ЧАПЧ) и фазовой (ФАПЧ) автоматической подстройки частоты, используемые для демодуляции сигнала, а также для его поиска и сопровождения по частоте, фазе и задержке.

Гетеродинный тракт (ГТ) преобразует частоту собственного или внешнего опорного генератора и формирует сетки частот, необходимые для работы преобразователей частоты в УТ, следящих систем и устройств обработки сигнала в ИТ. Зачастую это сложное самостоятельное устройство — синтезатор частот (СЧ), обеспечивающий работу и других подсистем радиосистемы, прежде всего РПрУ.

Тракт адаптации, управления и контроля (ТАУК) позволяет осуществлять ручное, дистанционное и автоматизированное управление режимом работы РПрУ (включение и выключение, поиск и выбор сигнала, адаптация к изменяющимся условиям работы и т. д.) и отражает качество его работы на соответствующих индикаторах. В оконечном устройстве (ОУ) энергия выделяемого сигнала используется для получения требуемого выходного эффекта — акустического (телефон, громкоговоритель), оптического (кинескоп, дисплей), механического (печатающее устройство).

Вторичный источник питания (ВИП) преобразует энергии первичного источника в форму, удобную для использования непосредственно в РПрУ. В ВИП может осуществляться преобразование напряжения, выпрямление, фильтрация, стабилизация.

Радиоприемные устройства обладают всеми свойствами, характерными для подсистем сложной системы. Они взаимодействуют с другими элементами радиосистемы (РПдУ, антенной, устройствами управления и контроля и др.), с окружающей средой и оператором. Иерархичность структуры РПрУ проявляется в том, что отдельные тракты, блоки и узлы являются управляющими для одних и управляемыми для других элементов подсистемы. Поскольку прием полезных сигналов всегда осуществляется в условиях воздействия недетерминированных, непредсказуемых помех, функционирование приемной подсистемы носит стохастический характер.

Рассмотренная структурная схема является наиболее общей, однако в конкретных РПрУ отдельные связи между трактами и даже некоторые тракты могут отсутствовать или выполнять более ограниченный набор функций, при этом упрощение структуры приемного устройства и ограничение функций отдельных трактов снижают полноту реализации возможностей радиоприема. Наибольшая эффективность приема достигается при объединении нескольких РПрУ в радиоприемные системы, управляемые на основе адаптивных алгоритмов. В таких системах каждое РПрУ принимает одну и ту же информацию в различных условиях приема (на разных частотах, в пространственно разнесенных точках, с разными антеннами и т. д.) и под управлением компьютера осуществляется обработка всех принятых сигналов или выделение сигнала, соответствующего наилучшим условиям приема. В системах радиосвязи часто используется прием многоканальных сообщений. В РПрУ таких систем имеется дополнительный тракт разделения каналов с последующими ОУ в каждом канале.

1.2 Практическая часть.

1.2.1 Разработка структурной схемы.

Для сокращения каскадов в приёмниках был разработан так называемый рефлексный приёмник. Это приемник, в котором каскады усиления высокий частот выполняют функцию усилителя низкой частоты, или какую-нибудь другую. Описываемый приёмник построен по данному принципу, что позволило значительно сократить число применяемых компонентов. Приёмник рассчитан на приём радиостанций диапазона СВ или ДВ, хотя можно поставить переключатель и слушать оба диапазона.

Параметры:

Чувствительность: 8 мкВ Уровень искажения при средней громкости не более: 0,2%.

Схема приёмника Рис. 5 — Схема структурная рефлексного приемника Число витков контурной катушки L1 — 100, катушки связи L2 — 5 — 8.

Приёмник выполнен на двух транзисторах и одной микросхеме. На микросхеме собран усилитель мощности, вместо неё может быть установлена любая другая или схема может быть собрана на транзисторах. Рефлексным в данной схеме является каскад на транзисторе VT1, хотя можно сделать так, чтобы оба каскада УВЧ были таковыми.

1.2.2 Исследование принципа работы приемника.

Сигнал с катушки связи поступает на базу транзистора VT1 и усиливается им. В данной схеме ВЧ сигнал снимается с эммитера транзистора и через конденсатор C4 поступает на второй каскад УВЧ, после которого на детектор выполненный на диодах VD1 и VD2. После детектора через резистор R4 сигнал снова возвращается на базу транзистора VT1 и усиливается им. Низкочастотный сигнал снимается с коллектора транзистора и через конденсатор C3 поступает на регулятор громкости R9. Конденсатор C13 отфильтровывает ВЧ сигнал, замыкая его на землю. Таким образом VT1 выполняет функцию каскада УВЧ и предварительного каскада УНЧ. В усилителе мощности нет ничего особенного и как сказано выше эта часть схемы может быть собрана по любой другой схеме.

Настройка Правильно собранный приёмник не нуждается в настройке и начинает работать сразу после подачи напряжения питания. Если приёмник будет склонен с срыву в генерацию, нужно будет уменьшить усиление, заменив транзисторы КТ3102 на КТ315, 316 с меньшим усилением.

Применяемые детали и возможная замена.

VT1 и VT2 (кт3102) можно заменить на КТ312, 315, 316 с любым буквенным индексом. Вместо диодов VD1 и VD2 (д9б) можно применить кд503 с любым буквенным индексом.

1.2.3 Изготовление печатной платы устройства.

Вручную удобнее всего выполнять чертеж печатной платы в масштабе 1:1 на бумаге от самописцев (имеет клетку со стороной 2.5 мм, в шаге микросхем), если таковой нет, то можно отксерить школьную бумагу в клеточку с уменьшением в 2 раза, в самом крайнем случае можно использовать обычную миллиметровку. Дорожки со стороны пайки нужно рисовать сплошными линиями, а дорожки со стороны деталей в случае двухстороннего монтажа) рисовать пунктирными линиями. Необходимо отметить, что располагаемые элементы должны быть в зеркальном отражении. Центры ножек элементов отмечаются точками, вокруг которых необходимо нарисовать паечную площадку. Для последующих действий, очень важно, какого размера Вы выбираете установочные площадки для элементов (обидно, когда при рисовании платы в живую или дорожка между площадками не проходит, или после пайки элементы выпадают вместе с площадками). Ширину дорожек следует выбирать исходя из того, чем вы будете рисовать плату, при использовании стеклянных рейсфедеров примерно 1.5 мм. После того как рисунок готов, нужно приложить чертеж к светящейся поверхности (например стекло окна) обратной стороной к себе и обвести пунктирные линии. Так Вы получите рисунок со стороны установки деталей. Далее необходимо вырезать чертеж листа бумаги, но с учетом крылышек для крепежа с каждой стороны (около 15 мм).

Вырезать по размеру чертежа кусок стеклотекстолита. Снять заусеницы напильником. Наложите чертеж на плату, загните края бумаги и закрепите их на обратной стороне скотчем или (предпочтительнее) изоляционной лентой. Далее производится процесс сверления. Да-да, прямо по чертежу и без кернения. Важным условием того, чтобы сверло не повело, является его свежесть. Впрочем чего ждать от конкретного сверла, можно понять, просверлив пробное отверстие на каком-нибудь обрезке стеклотекстолита. Лучшее решение этой проблемы — наличие соответствующего сверлильного станка, пусть даже и самодельного. Если применяется моторчик со сверлом, как правило, лучше будущие отверстия накренить. Все отверстия, включая и крепежные, сверлятся одним (наименьшим) диаметром. Далее необходимо проверить сверление на просвет так как обязательно найдутся не просверленные отверстия. Досверлить. После этого со стеклотекстолита очень аккуратно снимается чертеж платы (опасность представляют заусеницы от сверления). Далее производится рассверливание крепежных и остальных, больших по диаметру, отверстий.

После произведенных операций, производится зачистка поверхности платы мелкой шкуркой. Этот процесс необходим для удаления заусениц от сверления и для лучшего сцепления краски рисунка с поверхностью. По возможности не касайтесь зачищенной поверхности пальцами, чтобы не оставались жировые отпечатки. После зачистки необходимо произвести обезжиривание платы при помощи спирта (в крайнем случае ацетоном, но следить за тем чтобы не оставались белые порошкообразные разводы). После этого касаться пальцами можно только торцевых поверхностей.

Вычерчивание производится нитрокраской, с растворенным в ней порошком канифоли. Рисование производится стеклянными рейсфедерами. Кроме того, возможно применение в качестве краски, асфальтобитумного лака, растворенного до нужной кондиции ксилолом.

Перед тем как начать рисовать дорожки печатного монтажа, необходимо вычертить монтажные площадки для пайки элементов. Наносятся они при помощи стеклянного рейсфедера или остро заточенной спички вокруг каждого отверстия, диаметром примерно 3 мм. Далее необходимо дать им высохнуть. После этого нужно обрезать их при помощи циркуля до нужного диаметра. Далее обрезанные излишки подчищаются шилом или скальпелем. В результате получаются ровные круглые площадки одного диаметра, которые остается только соединить дорожками, согласно начерченному ранее чертежу печатной платы. Далее, после просушивания, рисуется вторая сторона. После чего производится корректировка дорожек и ошибок при помощи скальпеля.

Травление надо производить в пластмассовой или фарфоровой посуде. Во время травления плату необходимо переворачивать и помешивать раствор. Плату промойте в холодной проточной воде. Под тонкой струей воды снимите лак при помощи безопасного лезвия. Высушенную плату необходимо подчистить скальпелем от лишних соединений и расплывшегося лака. Если дорожки близко друг к другу, то можно расширить просвет скальпелем. После этого плата еще раз обрабатывается мелкой шкуркой.

усиление приемник печатный плата Рис. 6 — Расположение деталей на плате Исходя из выше сказанного, радиоприемное устройство — это комплекс электрических цепей, функциональных узлов и блоков, предназначенный для улавливания распространяющихся в открытом пространстве электромагнитных колебаний искусственного или естественного происхождения в радиочастотном (3−10.3−10'2 Гц) и оптическом диапазонах и преобразования их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них информации. Радиоприемные устройства являются важнейшими составными частями всех радиосистем, в том числе радиосвязи, радиовещания и телевидения, относящихся по информационному назначению к классу систем передачи информации из одних пунктов пространства в другие.

В настоящее время техника радиоприема развивается по следующим основным направлениям:

дальнейшее освоение наиболее высокочастотных диапазонов волн, включая миллиметровый, децимиллиметровый и оптический;

широкое внедрение методов и средств цифровой обработки сигналов, микропроцессорной и вычислительной техники для автоматизации РПрУ;

совершенствование методов борьбы с помехами; значительное улучшение качественных показателей РПрУ, увеличение функциональной сложности приемной техники;

повышение степени интеграции функциональных узлов и блоков РПрУ.

Заключение.

В дипломной работе рассмотрена разработка радиоприемного устройства импульсных сигналов.

Радиоприемное устройство — это комплекс электрических цепей, функциональных узлов и блоков, предназначенный для улавливания распространяющихся в открытом пространстве электромагнитных колебаний искусственного или естественного происхождения в радиочастотном (3−10.3−10'2 Гц) и оптическом диапазонах и преобразования их к виду, обеспечивающему использование содержащейся в них информации. Радиоприемные устройства являются важнейшими составными частями всех радиосистем, в том числе радиосвязи, радиовещания и телевидения, относящихся по информационному назначению к классу систем передачи информации из одних пунктов пространства в другие.

В дипломной работе для сокращения каскадов в приёмниках был разработан так называемый рефлексный приёмник с параметрами чувствительность: 8 мкВ, уровень искажения при средней громкости не более: 0,2%.

Это приемник, в котором каскады усиления высокий частот выполняют функцию усилителя низкой частоты, или какую-нибудь другую. Описываемый приёмник построен по данному принципу, что позволило значительно сократить число применяемых компонентов. Приёмник рассчитан на приём радиостанций диапазона СВ или ДВ, хотя можно поставить переключатель и слушать оба диапазона.

Выполняя дипломную работу, можно сделать вывод, что техника радиоприема развивается по следующим основным направлениям:

дальнейшее освоение наиболее высокочастотных диапазонов волн, включая миллиметровый, децимиллиметровый и оптический;

широкое внедрение методов и средств цифровой обработки сигналов, микропроцессорной и вычислительной техники для автоматизации РПрУ;

совершенствование методов борьбы с помехами; значительное улучшение качественных показателей РПрУ, увеличение функциональной сложности приемной техники;

повышение степени интеграции функциональных узлов и блоков РПрУ.

1. Проектирование радиопередающих устройств под редакцией А. П. Сиверса — М: Советское радио, 1976 г.

2. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств под редакцией М. К. Белкина — К.: Высшая школа, 1982 г.

3. Проектирование радиоприемных устройств, В. Д. Екимов, К. М. Павлов — М.: Связь, 1970 г.

4. Справочник по элементам волноводной техники, А. Л. Фельдштейн — М: Cоветское радио, 1967 г.

5. Устройство приема и обработки сигналов. Программа и методические указания для студентов специальности 2007, — Красноярск 1992 г.

6. Микроэлектронные устройства СВЧ, под редакцией Г. И. Веселова — М: Высшая школа, 1988 г.

7. Расчет системы АРУ транзисторных усилителей. С. А. Подлесный — Красноярск, КПИ, 1972 г.

8. Радиоприемные устройства. Методическое указание к выполнению контрольных заданий и курсового проектирования по курсу РПУ, — Красноярск, 1975 г.

9. Расчет радиоприемников. Н. В. Бобров и другие — М: Воениздат, 1971 г.

10. Проектирование радиоприемных устройств. под ред. А. П. Сиверса Учебное пособие для вузов.- М., Сов. радио, 1976.

11. Овсянников Н. И. Кремниевые биполярные транзисторы — Справочное пособие. — М.: Выш.шк., 1989.

12. Рэд Э. Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие: Пер. с нем. — М.: Мир, 1989.

13. Рэд Э. Т. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная схемотехника: Пер с нем.-М.: 1990.

14. В. П. Быстров. Сборник нормативных документов и актов по охране труда предприятия, учреждения, учебного заведения. Симферополь. 2001 г.-240 с.

15. Б. А. Князевский Охрана труда. М. Эксмо.1992 г. — 260 с.

16. В. С. Шкрабак, Г. К. Казлаускас. Охрана труда. М.: Эксмо, 1989 г. -150с.

17. ГОСТ 12.1.004−91 Пожарная безопасность.

18. ГОСТ 12.1.003−83 Шум. Общие требования безопасности.

19. ГОСТ Р.50 923 — 96. Рабочее место, техника, Общие эргономические требования, и требования к произвольной Среде. Методы измерения. Гигиенические критерии' оценки условий труда.

20. ГОСТ 12.1.030−81 Электробезопасность.

21. Е. Я. Юдин и др. Борьба с шумом на производстве: Справочник. М.: Машиностроение, 1988 г.