Проектирование радиоприемной аппаратуры

Оба сигнала являются гармоническими и записываются в следующем виде:

Uвых урч = U0вых урчcos ωрч, Uгет = U0гет cos ωгет. Найдём сигнал на выходе умножителя Uвых умн = S*Rн * U0вых урчcos ωрч* U0гет cos ωгет =

= S*Rн * U0вых урч* U0гет*0,5*[cos (ωрч — ωгет) + cos (ωрч + ωгет)]

Так как в тракте УПЧ выделяется разностная составляющая сигнала с частотой fпр = fрч — fгет = 230 кГц, а сигнал суммарной частоты подавляется ФСС, то амплитуда сигнала разностной частоте на выходе умножителя равна

U0вых умн = S*Rн * U0вых урч* U0гет*0,5.

Для того чтобы сигнал на выходе умножителя мало зависел от напряжения гетеродина, амплитуда напряжения гетеродина берётся большой и обычно равна U0гет = 1 В. Поэтому амплитуда сигнала разностной частоты на выходе умножителя равна U0вых умн = 0,5* S*Rн* U0вых урч и коэффициент передачи умножителя равен Кумн = U0вых умн/ U0вых урч = 0,5* S*Rн. Нагрузкой смесителя является входное сопротивление фильтра сосредоточенной селекции, т. е. Rн = 2 кОм. Таким образом, коэффициент передачи умножителя равен Кумн = 0,5* 5*2 = 5.

3.4 Расчёт усилителя промежуточной частоты Серия микросхем К174 была разработана и освоена в серийном производстве для применения в телевизионной и радиовещательной аппаратуре. В составе этой серии имеется микросхема К174ХА10, позволяющая реализовать однокристальный радиоприёмник. Она содержит в себе узлы УВЧ, смесителя, гетеродина, УПЧ, детектора и УНЧ. Микросхема предназначена для реализации бытовых радиоприёмников и её параметры недостаточны для замены всех трактов профессионального приёмника и прежде всего высокочастотных трактов.

Однако для реализации тракта промежуточной частоты 230 кГц и последующих низкочастотных трактов микросхема К174ХА10 обеспечивает выполнение требований к параметрам для профессиональных приёмников. Поэтому в данном курсовом проекте для реализации УПЧ и последующих трактов будет использована эта микросхема. На рис. 3.7 приведена типовая схема включения микросхемы при работе от сигнала промежуточной частоты.

Рис. 3.7

Сигнал промежуточной частоты, поступающий на контакт 2, усиливается внутренним усилителем промежуточной частоты и выделяется на нагрузочном резисторе R8, подключённому к выводу 15 микросхемы, и поступает далее на вывод 15 внутреннего детектора. Продетектированный сигнал с вывода 8 через разделительный конденсатор С14 подводится к регулятору громкости R10. С выхода внутреннего УНЧ через разделительный конденсатор С13 низкочастотный сигнал поступает на громкоговоритель. Конденсатор С10, подключённый к выводу 16, выполняет функцию развязки системы АРУ для того, чтобы система АРУ работала только при медленных изменениях сигнала на входе приёмника и не реагировала мгновенные изменения уровня. Конденсаторы С12, С15 фильтруют высокочастотные составляющие продетектированного сигнала. Конденсатор С11 блокирует цепь обратной связи усилителя низкой частоты.

На входе микросхемы расположен LC фильтр ФСС -230, обеспечивающий выполнение требования в задании на затухание по соседнему каналу 40 дБ. Фильтр вносит затухание в полосе пропускания, равное 6 дБ (в 2 раза). Общее усиление тракта от точки подключения антенны до входа в ФСС составляет 18,6*5 = 90 раз, после ФСС — 45 раз. В соответствии с заданием на курсовой проект ЭДС в антенне равна 2,0 мк

В.

Поэтому сигнал на входном контакте 2 микросхемы равен

2,0*10−6*45 = 90 мк

В. При подаче на контакт 2 сигнала промежуточной частоты 50 мк

В с глубиной АМ модуляции 30% на выходе УНЧ обеспечивается получение мощности 100 мВт. Диапазон работы АРУ, начиная от минимального сигнала промежуточной частоты 50 мк

В, составляет 60 дБ с точностью до 6 дБ.

3.5 Разработка электрической принципиальной схемы приёмника Ниже представлены электрическические принципиальные схемы приёмника и фильтра ФСС — 230.

Рассчитаем элементы развязки по цепям питания. Приёмник питается от источника питания с напряжением 12 В. Напряжение питания микросхемы К175УВ4 — 6 В, ток потребления 3мА. Поэтому сопротивление резистора развязки R4 = 6/0,003 = 2 кОм. Ток, потребляемый полевым транзистором, равен 2 мА. Напряжение сток — исток 2 В, Поэтому напряжение питания каскада на полевом транзисторе 4,6 В. Напряжение питания микросхемы К174ПС1 — 9 В, ток потребления 2,5 мА. Поэтому сопротивление развязки

R12 = (12 — 9/(0,002 + 0,0025) = 650 Ом. Сопротивление развязки

R10 = (9 — 4,6)/0,002 = 2,2 кОм. Напряжение питания микросхемы К174ХА10 — 6 В, ток, потребляемый микросхемой, равен 3 мА. Сопротивление развязки R6 = (12 — 6)/0,003 = 2 кОм. Ёмкости конденсаторов развязки в цепях питания выбраны равными 1 мк

Ф.

Сигнал с антенны поступает на входную цепь с коэффициентом передачи 0,66, собранную на контуре L1 C1. С выхода входной цепи через разделительный конденсатор C2 сигнал передаётся на вход усилителя радиочастоты на микросхеме DD1 К175УВ4. Нагрузкой усилителя радиочастоты является двухконтурная цепь на связанных контурах L2 C12 L3C14. Катушки контуров расположены на пластмассовом каркасе. Внутри каркаса на резьбе установлен ферритовый сердечник, перемещением которого по резьбе настраивается критический коэффициент связи между контурами. Коэффициент передачи УРЧ равен 39,6.

Усиленный сигнал радиочастоты поступает на вход согласующего каскада на транзисторе VT1 КП303А и далее на вход смесителя DD2 на микросхеме К174ПС1 с внутренним гетеродином. Внешний контур гетеродина включает в себя индуктивность L4 и конденсатор C19 переменной ёмкости для настройки гетеродина на частоту приёма радиосигнала. Остальные элементы установлены в соответствии с типовой схемой включения микросхемы. Коэффициент усиления смесителя равен 5.

Сложный сигнал с выхода смесителя передаётся на вход фильтра сосредоточенной селекции Q1 ФП1П-041, выделяющий сигнал промежуточной частоты и подавляющий остальные сигналы. Фильтр вносит затухание сигнала промежуточной частоты на 6,0 дБ (в два раза).

Отфильтрованный сигнал с уровнем 90 мк

В поступает на вход микросхемы DD3 К174ХА10, которая усиливает сигнал промежуточной частоты, после чего его детектирует и передаёт в акустическую систему. Остальные элементы установлены в соответствии с типовой схемой включения микросхемы.

Заключение

В пояснительной записке к курсовому проекту выполнены все расчёты, предусмотренные техническим заданием. В таблице 1 приведены результаты сравнительного анализа выполнения требований задания Наименование параметра Задание Проект Диапазон частот 2,45 — 6,3 МГц 2,45 — 6,3 МГц Чувствительность 2,0 мк

В 2,0 мк

В Ослабление по зеркальному каналу 65 дБ 65 дБ Ослабление по соседнему каналу 40 дБ 66дБ Ослабление по промежуточной частоте 85 дБ > 100дБ Ширина спектра принимаемого сигнала 2кГц 2 кГц Эффективность АРУ:

Изменение входного сигнала Изменение выходного сигнала

60дБ

8дБ

60дБ

6дБ Литература

1. Проектирование радиоприёмных устройств. Под ред. А. П. Сиверса. М., Советское радио, 1976

2. Буга Н. Н., Фалько А. И., Чистяков Н. И. Радиоприёмные устройстваМ.: Радио и связь, 1986.

Радиоприёмные устройства: Методические указания к курсовому проектированию. — Л.: СЗПИ, 1988.

http://cqru.ru/2007/11/15/spravochnik-po-jelektronnym.html

Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ С. В. Якубовский и др. — М.: Радио и связь, 1990

Справочник по интегральным микросхемам/ Б. В. Тарабрин и др. М.: Энергия, 1981

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.- М.: Мир, 1982

1. Задание 1 2. Эскизное проектирование 1 2.1Выбор типа структурной схемы 1 2.2 Определение числа поддиапазонов 1 2.3 Расчёт сквозной полосы пропускания 2 2.4 Выбор структуры первых каскадов преселектора и числа преобразований частоты 2 2.5 Выбор первых каскадов приёмника 3 2.6 Определение избирательной системы тракта ПЧ 4 2.7 Выбор электронных приборов для высокочастотного тракта 4 2.8 Распределение усиления между трактами 4 2.9 Выбор тракта усиления низкой частот 5 3 Рабочее (электрическое) проектирование радиоприёмника 5 3.1 Расчёт входной цепи 5 3.2 Расчёт усилителя радиочастоты 10 3.3 Расчёт смесителя и гетеродина 13 3.4 Расчёт усилителя промежуточной частоты 18 3.5 Разработка электрической принципиальной схемы приёмника 20 Заключение 24 Литература 25