Курсовая работа (т): Радиовещательный приемник АМ сигналов

Радиовещательный приемник АМ сигналов

ЧУВАШСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. И. Н. УЛЬЯНОВА

Факультет РТЭ

Кафедра РРС

ЗАДАНИЕ

на курсовое проектирования

по дисциплине Устройства приема и обработки сигналов

студенту Владимировой А.А..группы РТЭ 41-10

Тема :Радиовещательный приемник АМ сигналов

Вариант3

Вид модуляции :АМ

Диапазон частот:1,5…4МГц

Антенна:1)тип-магнитная

) длина :0,07м

Чувствительность:0,1мВ/м

Избирательность :  

Эффективность АРУ:Dвх=55дБ Dвых=12дБ

Перечень графического материала:

Структурная схема

Схема электрическая принципиальная

Срок сдачи проекта «____»____________________ 2014г.

Руководитель проекта _______________Храмов Л.Д..

Содержание

I. Введение. Анализ и выбор направления проектирования.     Расчет структурной схемы приёмника

.        Определение основных характеристик диодного детектора АМ сигнала

.        Выбор полосы пропускания и систем селективности

.        Выбор систем селективности ПЧ и по зеркальному каналу

.1 Выбор средств избирательности по ПЧ

.2 Выбор средств избирательности по зеркальному каналу

.        Расчет допустимого эквивалентного затухания

.        Определение диапазона входных напряжений преобразователя частоты

.1      Коэффициент передачи входной цепи

.2      Определение усиления радиотракта на крайних частотах

.3      Вычисление напряжения сигнала на входе преобразователя частоты

.        Выбор числа каскадов УПЧ

.        Проверка осуществимости регулировок усиления

.        Структурная схема приёмника.     Расчёт принципиальных схем функциональных узлов приёмника

.        Расчет ВЦ

.        Расчет УРЧ

.        Расчет преобразователя частоты

.        Расчет режима работы гетеродина

.        Расчет УПЧ1 и УПЧ2

.        Окончательный расчет детектора

.        Расчет детектора АРУ

Заключение

Список литературы

I.      
Введение

Звуковое радиовещание служит для передачи речевых и музыкальных монофонических и стереофонических программ. При приёме радиовещательных программ нужна высокая точность воспроизведения сигналов, т.к. важно правильное отображение не только смысловой информации, но и характера передачи (тембра голоса и т.д.).

Радиовещательные приёмники должны быть дешёвыми, иметь несложную схему и простое управление, поскольку они рассчитаны на массовое производство и служат для индивидуального пользования. Чувствительность их должна быть относительно малой (десятки и сотни микровольт), т.к. мощности радиовещательных передатчиков значительны.

Для радиовещательных приёмников АМ сигналов типовой схемой служит схема типа: ВЦ"УРЧ"П"УПЧ"Д"УНЧ. Однако, количество каждых каскадов определяется разработчиком, некоторые из них могут быть и вовсе исключены.

Радиовещание ведётся на ДВ (километровые волны), СВ (средние волны), КВ (короткие волны), УКВ (ультракороткие волны). В первых трёх случаях используется АМ сигнал, в последнем ЧМ сигнал.

Обычно во входной цепи (ВЦ), усилителе радиочастоты (УРЧ) и гетеродине (Г) применяют резонансные контуры с сосредоточенными постоянными и одноручечной настройкой конденсатором переменной емкости (КПЕ) с твёрдым диэлектриком, обеспечивающим наибольшее перекрытие диапазонов (отношение максимальной принимаемой частоты к минимальной). Настройка при помощи КПЕ применяется в переносных приёмниках, для уменьшения размеров приёмника. Настройка индуктивностями применяется в автомобильных приёмниках во избежание микрофонного эффекта. Для настройки контуров на ДВ, СВ и УКВ используется по одному диапазону (частоты не разбиваются на диапазоны).

Радиовещательные приёмники могут работать на ДВ, СВ и КВ от наружной антенны. На ДВ и СВ широко используют встроенные магнитные антенны.

.       
Анализ задания и выбор направления проектирования

Диапазон частот от 1,5МГц до 4МГц принадлежит к КВ диапазону, поэтому разбивать его на поддиапазоны нет смысла.

Антенна является магнитной, следовательно ВЦ будет совмещённой с антенной. При оптимальном подборе параметров антенны вполне можно обеспечить требуемую чувствительность.

Для обеспечения избирательности по промежуточной частоте (ПЧ) достаточно применить на выходе УРЧ или ВЦ резонансную последовательную цепочку из LC, которая будет с запасом обеспечивать затухание по ПЧ в 40дБ. Однако её затухание можно регулировать добротностью ВЦ и самой LC цепи.

Избирательность по зеркальному каналу определяется контурами ВЦ и выходными контурами УРЧ. Избирательность по соседнему каналу обеспечивают выходные контура преобразователя частоты (П) и первого каскада УПЧ. Их вполне достаточно.

Эффективность АРУ составляет 4,5, что может быть реализовано при помощи детектора АРУ и RC цепи.

Т.к. должна использоваться АРУ и требуется достаточно большая избирательность, то буду строить приёмник с переносом частоты на промежуточную.

В целом выбор блок-схемы однозначен:

Рис.1 Предварительная структурная схема.

Т.к. на данном диапазоне ГОСТ задана стандартная промежуточная частота 465кГ, то не вижу смысла подбирать какую-либо другую. Ввиду того, что все требования задания соответствуют стандартным (определённым ГОСТ).

Верхняя частота модуляции НЧ сигнала в радиовещательных приёмниках составляет 4,5кГц, её и буду применять в расчетах.

Далее определено число тех или иных каскадов и их принципиальные схемы.

.       
Расчет структурной схемы приёмника

.        Определение основных характеристик диодного детектора АМ сигнала

Т.к. для детектора в моем задании нет жестких требований, то принимаю следующие параметры для расчета детектора:

Входное сопротивление детектора: 4кОм; Амплитуда входа первого каскада УНЧ: 0,005В, при m=0,3; Входное сопротивление первого каскада НЧ тракта: 700Ом; Максимальный коэффициент модуляции: 0,8; Промежуточная частота приёмника: 465кГц.

Рис.2. Для определения входного сопротивления детектора и коэффициента передач

Рис.3 Часть схемы электрической принципиальной.

Выбираю диод Д1Е, как удовлетворяющий требованиям, с характеристиками:

Его внутреннее сопротивление 100 Ом, а емкость . Согласно кривой 1 рис.2 требующемуся отношению  соответствует отношение . Следовательно . Принимаю R30=1,8 кОм, R28=5,6 кОм. Сопротивление добавочного резистора R32 вычисляю по следующей формуле:

Выбираю R32=15кОм. Коэффициент передачи детектора нахожу по кривой 2. Он равен  .

Коэффициент передачи детектора в моей схеме:

Тогда амплитуда минимального выходного напряжения тракта ПЧ:

Выбираю 0,6В. Такое незначительное увеличение может затем быть уменьшено ручным регулятором громкости в тракте НЧ.

.        Выбор полосы пропускания и систем селективности

 - коэффициенты относительной нестабильности частоты сигнала и гетеродина (табличные данные).

Коэффициент  выбран для гетеродина без кварцевой стабилизации

 - частота сигнала.

 - промежуточная частота.

 - частота гетеродина.

 - полоса частот модулированного АМ сигнала.

 - верхняя модулирующая частота в радиовещательных приёмниках.

Для простоты расчетов и запаса по полосе пропускания ВЦ и УРЧ принимаю полосу пропускания 9,5кГц. Однако, в преобразователе и тракте промежуточной частоты считаю соседние каналы отстоящими друг от друга на 9кГц, и полосу пропускания фильтров тракта ПЧ тоже равной 9кГц.

Ослабление соседних каналов требуется не менее 44дБ, при расстройке . Для обеспечения этого требования в качестве нагрузки смесителя выбираю полосовой фильтр ПФ1П-0,23 со следующими характеристиками:

Средняя частота:

Полоса пропускания (при ослаблении на границе 6дБ)

Ослабление при расстройке  : 40дБ

Очевидно, что один фильтр не обеспечит требуемого затухания по соседнему каналу, поэтому в каскаде УПЧ применяю систему связных контуров, которая без труда обеспечивает затухание более 10дБ. Таким образом общее затухание по соседнему каналу будет более 45дБ, что вполне удовлетворительно.

.        Выбор систем селективности ПЧ и по зеркальному каналу

3.1    Выбор средств избирательности по ПЧ

Требуется .

Для обеспечения требуемой избирательности по ПЧ в каскад УРЧ включаю LC фильтр пробку (L3C4), настроенный на ПЧ в 465кГц. АЧХ данного фильтра имеет существенный завал коэффициента передачи на резонансной частоте. Величина завала зависит от требуемого затухания, которое будет учтено при расчете.

Расчет  для начала и конца диапазона:

В последующих главах будет показано, что , а .

Где-эквивалентное затухание для начало диапазона ,эквивалентное затухание для каонца диапазона .

Для начала диапазона :

Для конца диапазона :

Затухание по ПЧ больше требуемого, чего и следовало ожидать, т.к. контур ВЦ не настраивается на промежуточную частоту, а следовательно имеет сильное подавление данной частоты.

Т.к. таких контура будет два (по одному в ВЦ и УРЧ), то затухание следует ожидать в два раза большим в относительных единицах или большим на 6дБ в логарифмических единицах. Исходя из полученных значений можно сделать вывод, что цепочка L3С4 не нужна в схеме.

3.2    Выбор средств избирательности по зеркальному каналу

Требуется .

Обеспечение избирательности по зеркальному каналу реализуется соответствующим выбором добротности, а следовательно и эквивалентного затухания входных контуров приёмника. Определение добротности с учётом затухания по зеркальному каналу рассмотрено в следующем подпункте.

Расчет  для начала и конца диапазона:

В последующих главах будет показано, что , а .

Для начала диапазона :

Для конца диапазона :

Т.к. таких контура два (по одному в ВЦ и УРЧ), то общее ослабление по зеркальному каналу будет:

Как видно, ослабление по ПЧ и зеркальному каналу больше требуемого, поэтому дополнительных средств для ослабления этих частот не требуется.

.        Расчет допустимого эквивалентного затухания

Расстройка зеркальных каналов в диапазоне принимаемых частот сравнима с максимальной резонансной частотой контуров. Поэтому для расчета допустимого эквивалентного затухания использую точную формулу обобщенной расстройки. В моем случае число одиночных контуров в радиотракте  (по одному в ВЦ и УРЧ) и заданной промежуточной частоте 465кГц, известном затухании по зеркальному каналу  ( или 56,23 раза) эквивалентное затухание контуров должно удовлетворять неравенству:

 (Формула 2-99,Боброов 57 стр)

Полагая минимальное значение полосы пропускания радиотракта на начальной частоте диапазона равной , что шире требуемых 9кГц, а дальше она будет только расширяться, рассчитаю эквивалентное затухание:

где  табличное значение.

Подсчитанное значение эквивалентного затухания меньше 0,071, поэтому удовлетворяет необходимому подавлению зеркального канала и будет принято мною для дальнейших расчетов.

.        Определение диапазона входных напряжений преобразователя частоты

5.1    Коэффициент передачи входной цепи

В УРЧ используется ГТ308В, так как он обеспечивает лушее усиление по напряжению, со следующими параметрами: