Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Факультет РТ
Кафедра РРТ
Сдан на проверку_________ « _____» _______201_г.
Допустить к защите_________ « _____» _______201_г.
________________________________________________________
Курсовой проект по дисциплине
«Устройства приема и обработки сигналов в СПРС»
Пояснительная записка
на 34 листах
Руководитель Иванова В.Г.
Студент Обмачкин И. группы ПС-91
Оценка________________________
Члены комиссии _____________
_____________
Самара 2013 г.
Оглавление
Введение 3
Задание на курсовой проект: 4
1. Расчет структурной электрической схемы радиоприемника 5
1.1. Расчет ширины спектра принимаемых сигналов Fс и полосы пропускания тракта основной селекции 5
1.2. Выбор селективной системы тракта радиочастоты 5
1.3. Выбор селективной системы тракта ПЧ 11
2. Расчет принципиальной электрической схемы додетекторного тракта радиоприемника. 15
2.1. Перестраиваемая входная цепь с двухконтурным полосовым фильтром 15
2.2. Перестраиваемый УРЧ с двухконтурным полосовым фильтром 18
2.3. Расчет преобразователя частоты на ИМС К174ПС1 20
2.4. Расчет усилителя промежуточной частоты 23
3. Разработка алгоритмов функционирования и программ моделирования демодуляторов в программной среде Mathcad 29
Формирователь элементарных посылок функционирует в соответствии со следующим соотношением 33
Заключение 34
Список использованной литературы. 35
Введение
В процессе разработки структуры приёмника составляется структурная схема приёмника, определяются методы обработки сигналов в приёмном тракте, анализируются требования к избирательным свойствам, рассчитываются требования к отдельным элементам структурной схемы, определяются общие качественные показатели приёмного устройства и разрабатывается принципиальная схема радиоприёмника.
Программа работы построена следующим образом: первые три раздела рассматривают заданные характеристики радиоприёмника, структуру приёмного тракта, обеспечивающего заданные параметры. Разрабатывается алгоритм функционирования и программа моделирования демодулятора в программной среде Mathcad. Далее на их основе выводятся основные требования к построению приёмного тракта
Задание на курсовой проект:
Исходными данными для проектирования являются:
Граничные частоты поддиапазона принимаемых сигналов f0min =6,25 МГц и f0max=6,68 МГц;
Значение промежуточной частоты радиоприемника fпр=400 к Гц, равной разности частот гетеродина и сигнала;
Чувствительность радиоприемника EA=1,8 мкВ;
Селективность по зеркальному каналу не менее Seзк=70 дБ ;
Селективность по соседнему каналу не менее Seск = 66 дБ;
Коэффициент прямоугольности АЧХ тракта основной селекции не более kп=2,0 ;
Селективность по каналу промежуточной частоты не менее Seпч =70 дБ;
Сопротивление антенны RA =75 Ом;
Неравномерность АЧХ в полосе пропускания додетекторного тракта приемника не более σдБ=7,0 дБ;
Глубина регулировки коэффициента усиления тракта промежуточной частоты - pдБ=45 дБ;
Вид принимаемого излучения – F1B;
Скорость манипуляции v= 250 Бод ;
Сдвиг частот при частотной манипуляции Fсдв=400 Гц;
1. Расчет структурной электрической схемы радиоприемника
1.1. Расчет ширины спектра принимаемых сигналов Fс и полосы пропускания тракта основной селекции
Частотная
манипуляция – F1B:
Fc
=
Fсдв+
k
v
,
k
= 3.
Чтобы получить ширину спектра в герцах, скорость манипуляции подставляется в формулу в бодах.
Полоса пропускания тракта основной селекции - тракта промежуточной частоты – равна Ппч = Fc=1400 Гц.
1.2. Выбор селективной системы тракта радиочастоты
1.2.1. Проверка возможности использования неперестраиваемого преселектора.
Тракт радиочастоты может быть как перестраиваемым, так и неперестраиваемым. Если частоты зеркального канала находятся вне поддиапазона частот принимаемых сигналов, то следует рассмотреть возможность использования неперестраиваемого преселектора (входной цепи и УРЧ).
Если частота гетеродина приемника больше частоты принимаемого сигнала, то минимальное значение частоты помехи зеркального канала равно
Следовательно, частоты помех зеркального канала находятся вне поддиапазона частот принимаемых сигналов, если выполняется условие:
1.2.2.
Определение полосы пропускания П и
частоты настройки неперестраиваемого
преселектора
.
Если резонансная система не перестраивается, то средняя частота полосы пропускания выбирается равной
Полоса пропускания резонансной системы тракта РЧ должна быть равна
1.2.3. Определим селективность по зеркальному каналу, которую может обеспечить неперестраиваемый двухконтурный полосовой фильтр.
Предварительно найдем:
-
относительную расстройку частоты помехи
зеркального канала относительно
центральной частоты полосы пропускания
фильтра для худшего случая, когда частота
помехи зеркального канала равна
- относительную расстройку минимальной частоты сигнала относительно центральной частоты полосы пропускания фильтра
Определим селективность по зеркальному каналу, которую может обеспечить двухконтурный полосовой фильтр при критической связи между контурами
В
последнем соотношении
– эквивалентное затухание контуров
полосового фильтра. Величина эквивалентного
затухания связана с собственным
затуханием контура dk
соотношением
В
диапазоне 2.0..30.0 МГц собственное затухание
контуров принимаем
равным
0,005.
1.2.3. Определим селективность по зеркальному каналу, которую может обеспечить одиночный колебательный контур
Приведенные соотношения для расчета селективности дают значения селективности в относительных единицах. Для перевода в децибелы используется соотношение
1.2.4. Расчет селективности преселектора при различных вариантах его построения.
Cелективность всего тракта радиочастоты определяется соотношением:
Рассмотрим следующие варианты:
1. Входная цепь и один каскад УРЧ:
а) одноконтурная входная цепь и УРЧ с одиночным контуром, количество контуров nк = 2, количество полосовых фильтров nпф = 0;
б) одноконтурная входная цепь и УРЧ с полосовым фильтром, количество контуров nк = 1, количество полосовых фильтров nпф = 1;
в) двухконтурная входная цепь и УРЧ с полосовым фильтром, количество контуров nк = 0, количество полосовых фильтров nпф = 2.
2. Входная цепь и два каскада УРЧ:
а) одноконтурная входная цепь и два каскада УРЧ с полосовыми фильтрами, количество контуров nк = 1, количество полосовых фильтров nпф = 2,
б) двухконтурная входная цепь и два каскада УРЧ с полосовыми фильтрами, количество контуров nк = 0, количество полосовых фильтров nпф = 3.
Если проходит один из рассмотренных вариантов, начиная с самого простого (рассчитанная селективность не меньше заданной), то можно остановиться на неперестраиваемом преселекторе и рассчитать неравномерность АЧХ, вносимую трактом радиочастоты в пределах ширины спектра принимаемого сигнала.
Ни один из предложенных вариантов не обеспечивает заданную селективность по зеркальному каналу. По этому необходимо использовать перестраиваемый преселектор, настроенный на максимальную частоту поддиапазона. .
1.2.5. Расчет селективности по зеркальному каналу, которую обеспечивает двухконтурный полосовой фильтр, настроенный на максимальную частоту поддиапазона
В случае перестраиваемого преселектора наименьшей будет селективность по зеркальному каналу на максимальной частоте диапазона. Поэтому частота помехи зеркального канала и ее относительная расстройка относительно частоты сигнала определяются по формулам
,
.
Селективность по зеркальному каналу, обеспечиваемая двухконтурным полосовым фильтром, настроенным на максимальную частоту диапазона, равна
.
1.2.6. Расчет селективности по зеркальному каналу, которую обеспечивает одиночный колебательный контур, настроенный на максимальную частоту поддиапазона
.
Приведенные соотношения для расчета селективности дают значения селективности в относительных единицах. Для перевода в децибелы используется соотношение
После расчета этих селективностей подбирается вариант построения тракта радиочастоты так же, как и в случае с неперестраиваемым преселектором (1.2.4).
Cелективность всего тракта радиочастоты определяется соотношением:
Рассмотрим следующие варианты:
1. Входная цепь и один каскад УРЧ:
а) одноконтурная входная цепь и УРЧ с одиночным контуром, количество контуров nк = 2, количество полосовых фильтров nпф = 0;
б) одноконтурная входная цепь и УРЧ с полосовым фильтром, количество контуров nк = 1, количество полосовых фильтров nпф = 1;
в) двухконтурная входная цепь и УРЧ с полосовым фильтром, количество контуров nк = 0, количество полосовых фильтров nпф = 2.
2. Входная цепь и два каскада УРЧ:
а) одноконтурная входная цепь и два каскада УРЧ с полосовыми фильтрами, количество контуров nк = 1, количество полосовых фильтров nпф = 2,
б) двухконтурная входная цепь и два каскада УРЧ с полосовыми фильтрами, количество контуров nк = 0, количество полосовых фильтров nпф = 3.
Нам подходит вариант в) двухконтурная входная цепь и УРЧ с полосовым фильтром, количество контуров nк = 0, количество полосовых фильтров nпф = 2. Он обеспечивает заданную селективность по зеркальному каналу.
1.2.9. Определим неравномерности АЧХ двухконтурного полосового фильтра и одиночного колебательного контура в полосе пропускания тракта радиочастоты на минимальной частоте диапазона
,
где
,
-
шаг
перестройки при дискретной перестройке
тракта
Полученные в относительных единицах значения неравномерностей АЧХ переводятся в децибелы по формуле:
Определим неравномерность АЧХ неперестраиваемого преселектора в пределах ширины спектра полезного сигнала:
