Радиоприёмные устройства аналоговых сигналов

курсовая работа

Проектирование принципиальной электрической схемы

Выбор электронных приборов

При использовании интегральных микросхем рассчитываются только преселектор и контур гетеродина, а также выполняется расчет сопряжения настроек контуров преселектора и гетеродина. Элементы принципиальной схемы, которые не рассчитываются, выбираются на основе анализа принципа работы схемы и по справочным данным, по разработанным ранее промышленным приемникам или по рекомендуемым для выбранной интегральной схемы типовым схемам включения.

Для УНЧ выбирается микросхема по таким параметрам, как выходная мощность и полоса воспроизводимых частот, которые должны соответствовать данным ТЗ.

Расчёт входной цепи

Рассчитываемый приемник, по техническому заданию, является приемником 1-й группы сложности, поэтому связь входного контура с антенной выбираем трансформаторной.

Плавная перестройка контура в заданном диапазоне частот может осуществляться механически (конденсатором переменной емкости), при механическом способе перестройки используются конденсаторы переменной емкости (КПЕ) с воздушным или пленочным диэлектриком.

Выбираем значения СМИН и СМАКС переменных конденсаторов, так как для АМ тракта заданный диапазон частот 3,95 - 12,1 МГц:

Емкость переменного конденсатора: СМИН=7 пФ; СМАКС=250 пФ

Ёмкость подстроечного конденсатора: СпМИН=2 пФ; СпМАКС=10 пФ

По выбранным СМИН, СМАКС выбираем тип переменного конденсатора

КПЕ - 5….5/240,а также тип подстроечного конденсатора КПК - 7 2/15

Теперь выбираем значения СМИН и СМАКС переменных конденсаторов, для ЧМ тракта в диапазоне частот 100 - 108 МГц:

Емкость переменного конденсатора: СМИН=7 пФ; СМАКС=15 пФ

Ёмкость подстроечного конденсатора: СпМИН=1 пФ; СпМАКС=3 пФ

По выбранным СМИН, СМАКС выбираем тип переменного конденсатора

КПЕ. - .2….3/150

а также тип подстроечного конденсатора КПК - 7 1/10

Найдем максимальную допустимую неперестраиваемую ёмкость схемы ВЦ СНП для АМ тракта:

=19,5•пФ

где kПД - требуемый коэффициент перекрытия поддиапазона с учётом запаса

Требуемая ёмкость подстроечного конденсатора

СП = СНП - СL - СМ - n2 СВХ

n принимаем равным 0,2

СВХ11 - С12 К0=6•10-12 - (7•10-12) •5= - 29 пФ

К0 - коэффициент усиления напряжения первого каскада УРЧ примем равным 5.

Так как в схеме используется биполярный транзистор типа KT315A

С11 согласно таблице примем равным 6 пФ

С12 согласно таблице примем равным 7 пФ

Согласно техническому заданию приемник будет работать в диапазоне КВ поэтому:

СL - емкость катушки индуктивности примем равной 4 пФ

СМ - емкость монтажа примем равной 7 пФ

СП =1,95•10-11 - 4•10-12 - 7•10-12 - 0,22• (-2,9•10-11) =9,7•пФ

Так как емкость подстроечного конденсатора положительная, производим сравнение с величиной СL + СМ + n2 СВХ

4•10-12 + 7•10-12 + 0,22 + (-2,9•10-11) =9,8 пФ

из расчета видно что емкость СП сравнима с этой величиной (т.е. имеет тот же порядок) следовательно можно считать, что выбранный переменный конденсатор обеспечивает заданное перекрытие.

Требуемая индуктивность контура определяется выражением:

мкГн

где fМАКС - МГц; С - пФ; L - мкГн.

Теперь найдем максимальную допустимую неперестраиваемую ёмкость схемы ВЦ СНП для ЧМ тракта:

=23,58•пФ

Найдем ёмкость подстроечного конденсатора

СП = СНП - СL - СМ - n2 СВХ

n принимаем равным 0,2

СВХ11 - С12 К0=3,5•10-12 - (0,7•10-12) •3= 1,4•пФ

К0 - коэффициент усиления напряжения первого каскада УРЧ примем равным 3.

Так как в схеме используется полевой транзистор типа КП301А

С11 согласно таблице примем равным 3,5 пФ

С12 согласно таблице примем равным 0,7 пФ

Согласно техническому заданию приемник будет работать в диапазоне УКВ поэтому:

СL - емкость катушки индуктивности примем равной 4 пФ

СМ - емкость монтажа примем равной 6 пФ

СП =2,376•10-11 - 4•10-12 - 6•10-12 - 0,22•7•10-13=13,5•пФ

Так как емкость подстроечного конденсатора положительная, производим сравнение с величиной

СL + СМ + n2 СВХ, 4•10-12 + 6•10-12 + (0,22•1,4•10-12) =10,06•пФ

из расчета видно что емкость СП сравнима с этой величиной (т.е. имеет тот же порядок) следовательно можно считать, что выбранный переменный конденсатор обеспечивает заданное перекрытие.

Требуемая индуктивность контура определяется выражением:

мкГн

Дальнейший расчёт производится с учётом вида связи контура с антенной.

Трансформаторная связь с антенной

Могут быть выбраны два режима работы:

Первый - режим удлинения при f0A fМИН, соответствующий понижению собственной частоты антенной цепи.

Второй - режим укорочения при f0A > fМАКС, соответствующий повышению собственной частоты антенной цепи.

Выбираем режим удлинения так как он обеспечивает большую равномерность коэффициента передачи напряжения по поддиапазону.

Коэффициент удлинения АМ тракта равен:

отсюда выразим

где fОА - резонансная частота антенной цепи.

Найдем резонансную частоту антенной цепи f0A=1,975 МГц

Значение примем равным 2, При малых значениях увеличивается коэффициент передачи напряжения входной цепи и его непостоянство при настройке на разные частоты поддиапазона (неравномерность).

Значение индуктивности катушки связи LСВ рассчитаем из условия обеспечения резонанса антенной цепи на частоте f

где qC, qL - коэффициенты разброса параметров антенн

Возьмем qC = qL и равным 2

СА определяется в зависимости от диапазона частот СА=70 пФ

LA в диапазоне КВ равна 0

мГн

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи, соответствующего режиму согласования:

kСВМИН =

для расчета этой формулы потребуется найти следующие величины:

rСВ = 2fМИН LСВ dСВ, примем dСВ = 0,02; qR = 1,5; rA=80;

Эквивалентная добротность контура ВЦ при частоте настройки входного контура f0 = 12.1•МГцследовательно расчет значения оптимального коэффициента связи, в данном случае, будет производиться на этой частоте (т.к. в дальнейшем расчет резонансного коэффициента передачи будет производиться для трех частот). m - коэффициент включения, примем равным 0,3; тогда

QЭ = 2f0 LЭ GЭ= 2•3,14•12,1•106•3,456•10-11•3,806•104 = 100,541

ГдеСм

мкГн

LЭ - индуктивность контуров преселектора на максимальной частоте поддиапазона. где С - пФ; f - МГц; L - мкГн;

СэМИН = СМИН + СL+ CМ + СПСР + n2 СВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора

СэМИН =7•10-12+4•10-12+5•10-12+7•10-12+0,22• (-2,9•10-11) =21,84 пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

СпСР = (СпМИН + СпМАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора.

СпСР = (2•10-12 + 8•10-12) /2=5 пФ

Найдем резонансный коэффициент передачи напряжения для трёх частот поддиапазона: fн=3,95 МГц; fc=8,025 МГц; fв=12,1 МГц.

В режиме удлинения будем использовать формулу:

Далее найдем резонансный коэффициент передачи при частоте настройки входного контура fc=8,025 МГц. Для его расчета понадобиться еще раз найти минимальное значение оптимального коэффициента связи, на данной частоте.

kСВМИН =

где Qэ = 100,359

тогда

При fн=3,95 МГц резонансный коэффициент передачи будет равен

при Qэ = 100,177;

и минимальном значении оптимального коэффициента связи

kСВ МИН =

Теперь произведем расчет для ЧМ тракта:

Найдем коэффициент удлинения:

отсюда выразим

Найдем резонансную частоту антенной цепи f0A=50 МГц

Значение примем равным 2

Значение индуктивности катушки связи LСВ рассчитаем из условия обеспечения резонанса антенной цепи на частоте f где qC = qL возьмем равным 2

,мкГн

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

kСВ МИН =

для расчета этой формулы нужно найти:

rСВ = 2fМИН LСВ dСВ, примем dСВ = 0,02; qR = 1,5; rA=80;

Далее найдем эквивалентную добротность контура ВЦ при частоте настройки входного контура f0 = 100•МГц коэффициент включения m - примем равным 3

QЭ = 2f0 LЭ GЭ= 2•3,14•100•106•8,676•10-13•1,834•105 = 100,063

ГдеСм

мкГн

СэМИН = СМИН + СL+ CМ + СПСР + n2 СВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора:

СэМИН =7•10-12+4•10-12+5+6•10-12+0,22• (1,4•10-12) =19,56•пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

СпСР = (СпМИН + СпМАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора.

СпСР = (1 + 4) /2=2,5•пФ

Найдем резонансный коэффициент передачи напряжения для трёх частот поддиапазона: fн=100 МГц; fc=104 МГц; fв=108 МГц.

В режиме удлинения будем использовать формулу:

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

Далее по техническому заданию требуется найти резонансный коэффициент передачи напряжения ещё для двух частот:

при частоте настройки входного контура f0 = 104•МГц

QЭ = 2f0 LЭ GЭ= 2•3,14•104•106•0,111•1,381 = 100,065

ГдеСм

СэМИН = СМИН + СL+ CМ + СПСР + n2 СВХ -

минимальная эквивалентная ёмкость переменного конденсатора:

СэМИН =7•10-12+4•10-12+2,5•10-12+6•10-12+0,22• (1,4•10-12) =19,56 пФ

где коэффициент включения нагрузки n = 0,2

СпСР = (СпМИН + СпМАКС) /2 -

среднее значение емкости подстроечного конденсатора. СпСР = (1 + 4) /2=2,5 пФ

Для нахождения резонансного коэффициента передачи (на данной частоте) будем использовать формулу:

Найдем минимальное значение оптимального коэффициента связи:

kСВ МИН =

при частоте настройки входного контура f0 = 108•МГц

QЭ = 2f0 LЭ GЭ= 2•3,14•108•106•0,111•1,33 = 100,068

ГдеСм

Определим резонансный коэффициент передачи (на данной частоте) используя формулу:

]

Расчёт сопряжения контуров входной цепи и гетеродина

Расчёт сопряжения контуров преселектора и гетеродина выполняется чаще всего на трёх частотах. Вычисляют отношение

n=fПР/fСР,

где fПР - промежуточная частота, для АМ - тракта 465 кГц; для ЧМ - тракта 10,7 МГц.

-

средняя частота сигнала;

fС MAX, fC MIN - максимальная и минимальная частоты сигнала соответственно.

По графику, (рис.2), определим ёмкость конденсатора С2, включённого последовательно в контур гетеродина, а по графику, на рис.3, определим ёмкость конденсатора С3, включённого параллельно в контур гетеродина.

Рис.2

Рис.3

Для АМ - тракта значение С1 возьмем меняющимся в пределах от 7 до 250 пФ

далее по графикам найдем С2 и С3.

С2 - примем равным 1930 пФ, а С3=1,3 пФ Определим среднюю частоту поддиапазона МГц

Далее по графику, на рис.4, определим коэффициент б;

б=0,881

получим мкГн

Рис.4

Теперь определим значение индуктивности контура.

Так как мы знаем параметры контуров входной цепи и гетеродина, можно вычислить их резонансные частоты в нескольких точках и построить кривую сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Построим график сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Из графика видно что выбранные конденсаторы обеспечивают заданную перестройку по частоте.

Для ЧМ - тракта значение С1 возьмем меняющимся в пределах от 7 до 15 пФ

тогда С2=1950 пФ; а С3=4,1 пФб=0,7 Средняя частота поддиапазона равна

МГц,

получим

мкГн

,

Также построим график сопряжения настроек ВЦ и гетеродина.

Из графика видно что выбранные конденсаторы обеспечивают заданную перестройку по частоте.

Принцип работы

В верхнем положении переключателя S1 работает ЧМ тракт, принятый антенной сигнал через катушку связи L1 поступает на входной резонансный контур образованный элементами L2, C1; перестройка контура производиться при помощи конденсатора С1. Далее сигнал поступает на УРЧ находящийся внутри микросхемы К174ХА15, работающую на колебательный контур L7, С8. Через связанный контур L3, С2 с контуром L7, С8 сигнал поступает на вход смесителя. Частота гетеродина задается элементами L4, С5, С6, С7 Полученная промежуточная частота 10,7 МГц, выделяется контуром L5, С9. Через катушку связи L6 сигнал ПЧ поступает на пьезофильтр и далее на тракт обработки ПЧ. Также с контура L5, С9 берется сигнал на систему АРУ. Тракт ПЧ построен на микросхеме К174ХА6 представляющий собой активные полосовые фильтры и также квадратурный детектор, а также детектор уровня входного сигнала, после детектирования через ФНЧ R7, С21 сигнал поступает на УНЧ.

В нижнем положении переключателя S1 работает АМ тракт принятый сигнал с антенны через катушку связи L9 поступает на резонансный контур L10, C26 настроенный на частоту принимаемого сигнала. Далее сигнал поступает на апереодический УРЧ затем на смеситель куда также подается частота гетеродина. Частота настройки гетеродина определяется контуром L11, С24, С25, С27. Перестройка гетеродина осуществляется переменным конденсатором С25. Полученный сигнал ПЧ выделяется контуром L15, С33 и подается на ФСС Z2, далее на микросхему К174УР10 которая компенсирует потери в пьезофильтре. Далее через ФСС Z3 сигнал поступает на УПЧ и затем на тракт обработки ПЧ который собран на микросхеме К237ХА2 представляющей собой АМ детектор с системой АРУ продетектированный сигнал поступает на УНЧ.

Делись добром ;)