Расчет фпч

Проанализировав свойства спектра прямоугольного сигнала, мы выяснили, что для оптимального восприятия сигнала, необходимо на выходе фильтра сохранить как минимум четыре боковых составляющих. Исходя из этого условия, определяется нижняя и верхняя частота среза фильтра промежуточной частоты:

В качестве фильтра промежуточной частоты применен двух каскадный фильтр. В качестве первого каскада фильтра применен активный фильтр нижних частот второго порядка (схема Сален-Ки), частота среза которого определяется внешним конденсатором С9 и всторенными резисторами и конденсатором (см. рисунок 16).

Номиналы встроенных элементов составляют:

R1=R2=2.2кОм

С = 150 пФ

Частота среза данного фильтра будет определяться по формуле:

Выразив С9, и подставив значения, получили:

С9 = 4,4мкФ

Второй каскад представляет собой активный полосовой фильтр второго порядка. Частота нижнего среза определяется номиналом встроенного резистора и внешнего конденсатора С3. Частота верхнего среза задается конденсатором С7.

Выразив С3, и подставив все значения, получаем номинал конденсатора:

С3=10,3мкФ

Выразив С7, и подставив все значения, получаем номинал конденсатора:

С7 = 11,6 мкФ

Таким образом, весь фильтр промежуточной частоты состоит из фильтра нижних частот четвертого порядка и фильтра верхних частот второго порядка.

Расчет выходного усилителя.

При применении операционного усилителя, в качестве выходного, позволяет добиться высокого коэффициента усиления, в широкой полосе частот, применяя при этом минимум внешних элементов. Принципиальная схема такого усилителя показана на рисунке 20.

Рисунок 20 – Принципиальная схема инвертирующего операционного усилителя.

Коэффициент усиления определяется следующим соотношением:

При расчете данного усилителя, необходимо помнить, что невозможно увеличить амплитуду выходного сигнала, больше чем амплитуда питающего напряжения ОУ. Поэтому нам необходимо выбирать коэффициент усиления, исходя из минимального уровня полезного сигнала. Т.е. 80мВ, при сигнале с больше амплитудой, уровень выходного напряжения ограничится питающим напряжением в +5В.

Зададимся необходимым уровнем выходного сигнала в +5В. Тогда необходимый коэффициент усиления по напряжению:

Выберем номинал резистора R2 из стандартного ряда номиналов сопротивлений равным 120кОм. Тогда номинал резистора R1, приведенный к стандартному ряду номиналов будет составлять 2кОм.

Коэффициент усиления ОУ будет равным 60.

Разработка фильтра амплитудно-временной селекции

Для осуществления амплитудно-временной селекции, нам необходимо подать сигнал с выхода операционного усилителя, на вход ADC0 микроконтроллера ATmega16. Выходной сигнал, с широтно-импульсной модуляцией, будем генерировать на выходе OCR2.

Принципиальная схема данного фильтра приведена на рисунке 21

Рисунок 21 – принципиальная схема фильтра амплитудно-временной селекции сигнала

Для функционирования такой схемы, необходимо подать напряжение питание на 5 вывод микросхемы, и опорное напряжение питания аналого-цифрового преобразователя на вывод 27. Выходной сигнал будет подаваться на излучатель BM0.

Из курса РТЦиС нам известно, что длительность импульсов при использовании кода Морзе, может составлять от 60мсек до 300мсек.

В техническом задании нам задано соотношение сигнал\шум на входе радиоприемного устройства. На выходе микросхемы TDA7021T, в зависимости от характера помехи, это соотношение останется прежним, либо увеличиться. При наихудшем сценарии, уровень помехи будет на 20дБ ниже уровня сигнала, т.е. ниже в 10раз, и будет равен 0,016В. На выходе операционного усилителя, при наличии на входе радиоприемного устройства только помехи, без полезного сигнала, амплитуда сигнала будет составлять 1В.

Исходя из вышеперечисленного, примем, что любой импульс, длительностью меньше 10мс сек или амплитудой меньшей чем 2.5В, будет считаться нулевым символом кода Морзе.

Составим алгоритм работы программы микроконтроллера:

Рисунок 22 – Алгоритм работы фильтра амплитудно-временной селекции