Содержание

Введение……………………………………………………………………………...…4

1. Расчет чувствительности 4

1.1 Исходные данные 4

1.3 Анализ полученных результатов 6

2 Расчет избирательности 7

2.1 Исходные данные 7

2.2 Расчетная часть 8

2.3 Анализ полученных результатов 15

3 Расчет частотно-избирательных цепей приёмника 16

3.1 Расчет входного контура 16

3.2 Расчет гетеродина 17

3.3 Расчет ФСИ 20

Заключение 21

Список использованной литературы 22

Приложение А 23

Введение

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.

Для передачи информации используется изменение одного из параметров сигнала по закону изменения информационного сигнала. Используются: непрерывные колебания с модулированной амплитудой, частотой или фазой; колебания, скачкообразно 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.

По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и другие. Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с АМ, ОБП и ЧМ или дискретных сигналов с амплитудной, частотной или фазовой манипуляцией. Радиовещательные приемники (монофонические) принимают одноканальные непрерывные сигналы с АМ на длинных, средних и коротких волнах и с ЧМ на ультракоротких волнах. Приемники черно-белых телевизионных программ принимают непрерывные сигналы с АМ и частичным подавлением одной боковой полосы частот и звуковые сигналы с ЧМ. Приемники цветных телевизионных программ принимают также сигналы, создающие цветное изображение. Приемники оконечных станций радиорелейных и телеметрических линий обычно предназначены для приема и разделения каналов многоканальных сигналов с частотным и временным уплотнением.

Согласно рекомендации МККР (Международного консультативного комитета по радио) спектр радиосвязи делится на диапазоны. Наиболее широко распространенные приемники работают в диапазоне 30 кГц – 300 ГГц (на волнах 10 км – 1 мм).

В качестве активных элементов каскадов приемников, работающих на частотах 30 кГц – 300 МГц, используются полупроводниковые приборы и электронные лампы. Предпочтение отдается полупроводниковым приборам благодаря их преимуществам (малые габаритные размеры и масса; низкие напряжения и токи питания; большой срок службы и механическая прочность).

Приемники конструктивно выполняются из отдельных (навесных) активных и пассивных элементов с печатным или объемным монтажом или из готовых интегральных микросхем, представляющих собой каскады, узлы приемников и даже целые приемники.

1. Расчет чувствительности

1. Исходные данные

Структурная схема высокочастотного (ВЧ) тракта приемника представлена на рисунке 1. Приемная установка включает антенну, антенный кабель и собственно приемник.

Рисунок 1 – Схема высокочастотного тракта

Параметры ВЧ тракта приемника:

• шумовая температура антенны Т_А = 730 К;

• сопротивление антенны R_А = 50 Ом;

• потери в кабеле L_каб = 2 дБ;

• потери во входном устройстве (ВУ) L_ВУ = 1,4 дБ;

• коэффициент передачи мощности УРЧ К_{р УРЧ} = 4 дБ;

• коэффициент шума УРЧ К_{ш УРЧ} = 11 дБ;

• коэффициент передачи мощности ПРЧ К_{р ПРЧ} = 10 дБ;

• коэффициент шума ПРЧ К_{ш ПРЧ} = 7,5 дБ;

• потери в ФСИ L_Ф = 3 дБ;

• полоса пропускания ФСИ по уровню 3 дБ F_Ф = 150 кГц;

• коэффициент шума УПЧ К_{ш УПЧ} = 20 дБ;

• требуемое соотношение сигнал-шум на входе детектора q₀ = 6 дБ.

1.2 Расчетная часть

1. Переводим исходные данные с помощью известного соотношения в линейную шкалу. Тогда:

L_КАБ = 10^2/10 = 1,585;

L_ВУ = 10^1,4/10 = 1,38;

K_{Р УРЧ} =10^4/10 = 2,512;

K_{Ш УРЧ} =10^11/10 = 12,589;

K_{Р ПРЧ} =10^10/10 = 10;

K_{Ш ПРЧ} =10^7.5/10 = 5,623;

L_Ф =10^3/10 = 1,995;

K_{Ш УПЧ} =10^20/10 = 100;

q₀ =10^6/10 = 3,981.

2. Согласно выражению определяем значения коэффициентов передачи и коэффициентов шума пассивных узлов:

K_{Р КАБ} =1/L_КАБ = 0,631; K_{Ш КАБ} = L_КАБ = 1,585;

K_{Р ВУ} = 1/L_ВУ =0,725 ; K_{Ш ВУ} = L_ВУ = 1,38;

K_{Р Ф} =1/L_Ф = 0,501; K_{Ш Ф} = L_Ф = 1,995.

3. Согласно выражению вычисляем значения шумовой температуры Т_ш каждого каскада:

Т_КАБ = (K_{Ш КАБ} -1)Т₀ = (1,047 - 1)∙293 = 171,405 К;

Т_ВУ = (K_{Ш ВУ} -1)Т₀ = (1,38 - 1) ∙293 = 111,34 К;

Т_УРЧ = (K_{Ш УРЧ} -1)Т₀ = (12,589 - 1) ∙293 = 3395,58 К;

Т_ПРЧ = (K_{Ш ПРЧ} -1)Т₀ = (5,623 - 1) ∙293 = 1354,54 К;

Т_Ф = (K_{Ш Ф} -1)Т₀ = (1,995 - 1) ∙293 = 291,535 К;

Т_УПЧ = (K_{Ш УПЧ} -1)Т₀ =(100 - 1) ∙293 = 29007 К.

4. Основываясь на выражении ,

рассчитываем шумовую температуру приемника в целом. При этом обязательно фиксируем удельный вклад каждого каскада:

5. Пользуясь выражением , находим коэффициент шума приёмника:

6. Определяем суммарную шумовую температуру приёмника и антенны:

7. Вычисляем суммарную шумовую мощность на входе приемника, полагая, что

8. Рассчитываем искомое значение чувствительности приемника:

Вычисляем значение чувствительности в дБ относительно 1 мВт:

дБм;

и в единицах напряжения:

мкВ.

3. Анализ полученных результатов

1. Сравнение значений шумовой температуры анализируемого приемника

(Т_ПР = 14012,594К) и антенны (Т_А = 730К) позволяет утверждать, что Т_ПР > Т_А. Следовательно, при уменьшении Т_ПР возможно улучшение чувствительности приемной установки. Таким образом, снижение шумов приемника целесообразно.

2. Сравнение значений шумовой температуры приемника (Т_ПР = 14012,594К) и УРЧ (Т_УРЧ = 3395.58К) показывает принципиальную возможность снижения шумов, так как минимальным предельным значением Т_ПР является Т_УРЧ.

Уменьшить вклад шумов можно, применив УРЧ с меньшим уровнем собственных шумов. Применим УРЧ с K_{ш УРЧ} = 4дБ (в анализируемой структуре K_{ш УРЧ} =11дБ) . В этом случае ,

Следовательно Т_пр уменьшится почти в 2 раза и доля шумов УРЧ будет малой.

Также уменьшить вклад шумов можно, применив ПРЧ или/и УРЧ с большими значениями коэффициента усиления. Пусть по-прежнему K_{Ш УПЧ} =20дБ. Примем, однако, УРЧ с K_{Р УРЧ} = 8дБ, а ПРЧ с K_{Р ПРЧ} =20дБ . В этом случае

Видно, что использование УРЧ с высоким коэффициентом усиления снизило не только вклад шумов УПЧ, но и ПрЧ.

3. Другим фактором, определяющим высокий уровень шумов, являются потери в кабеле на входе приемника. Передвинем ВУ и УРЧ непосредственно к антенне, а кабель подключим к выходу УРЧ.

ВУ: L_ву=0,2дБ (К_{р ву}=0,955)

Кабель: L_каб=0,5дБ (К_{р каб}=0,891)

Рассчитаем шумовую температуру при таком построении приемника:

Таким образом, подключение ВУ и УРЧ непосредственно к антенне позволяет существенно снизить шумы приемника.