2. Стадия эскизного проектирования.
2.1. Анализ технического задания и выбор структурной схемы приемника.
На стадии эскизного проектирования решается ряд задач, связанных с определением структурной схемы, предварительным выбором схемных решений отдельных узлов и ориентировочной оценкой технических параметров каждого узла, которые необходимы для удовлетворения требований технического задания.
Первым и очень существенным этапом эскизного проектирования является анализ технического задания (ТЗ). В процессе анализа проводится оценка заданных технических требований с точки зрения сложности их выполнения. Для этого целесообразно воспользоваться содержанием стандартов на радиовещательный приемник [1], и, сравнив их с требованиями ТЗ, ориентировочно оценить группу сложности проектируемого приемника. При этом следует особо выделить такие пункты требований ТЗ, которые являются более жесткими, чем это характерно для выбранной группы сложности. Например, оценив все пункты ТЗ и сравнив их со стандартом, студент пришел к выводу, что в среднем данный приемник соответствует 2-й группе сложности, однако требования по одному из параметров — избирательности по зеркальному каналу — существенно превышают обычный уровень требований к этой группе.
Удовлетворение таких повышенных требований является, как правило, одним из центральных моментов проектирования и требует особого внимания разработчика.
По результатам анализа ТЗ целесообразно (но вовсе не обязательно) выбрать прототип разрабатываемого приемника, т.е. один из промышленно выпускаемых радиоприемников, параметры которых близки к требованиям ТЗ. Разумеется, выбор прототипа имеет смысл лишь тогда, когда имеется его принципиальная схема и достаточно подробное описание. В этом случае схемотехника некоторых узлов приемника может быть позаимствована из прототипа. При этом, однако, обязательным является обоснование такого выбора и электрический расчет элементов схемы.
Следующим этапом эскизного проектирования является выбор и обоснование структурной схемы проектируемого радиоприемника. Из всех известных типов структурных схем в настоящее время для радиовещательных приемников, как правило, используется супергетеродинный тип приемника с однократным преобразованием частоты. Поэтому для выполнения курсового проекта следует остановиться на этом типе, если техническим заданием особо не оговорено другое построение структурной схемы. В отдельных случаях преподаватель может задавать какой-либо особенный вид структурной схемы, например, приемник на принципе синхронного детектирования для диапазонов с амплитудной модуляцией или приемник с использованием частотного детектора на основе фазовой автоподстройки частоты для УКВ ЧМ диапазона и т.д. Эти случаи особо оговариваются при составлении ТЗ и, как правило, основное внимание при проектировании уделяется этим особенным узлам.
Итак, в большинстве случаев для проектирования радиовещательного приемника за основу может быть принята общая структурная схема, приведенная на рис.1
На данной схеме обозначены: Вх У - входное устройство, УРЧ – усилитель радиочастоты, ПрЧ – преобразователь частоты, ФСИ – фильтр сосредоточенной избирательности, УПЧ – усилитель промежуточной частоты, Д – детектор сигнала, УЗЧ – усилитель звуковой частоты. Обозначены также их коэффициенты передачи, входные и выходные напряжения. Все эти величины должны быть выбраны в процессе эскизного проектирования.
В окончательном варианте структурной схемы некоторые блоки могут отсутствовать. Например, если чувствительность и избирательность по побочным каналам приема может быть обеспечена без применения УРЧ, его следует исключить. В то же время, в соответствии с конкретным типом задания в схему должны быть добавлены другие необходимые узлы. Например, в приемниках сигналов с амплитудной модуляцией (АМ), как правило, необходимо наличие блока автоматической регулировки усиления (АРУ). В приемниках сигналов с частотной модуляцией (ЧМ) она обычно отсутствует, ее заменяет операция ограничения сигнала по амплитуде. В то же время, в таких приемниках часто применяется система автоматической подстройки частоты (АПЧ), которая должна быть предусмотрена на схеме. Тип детектора (амплитудный или частотный) выбирается в соответствии с типом модуляции принимаемого сигнала. Таким образом, в проекте должна быть изображена не типовая схема, приведенная на рис. 1, а конкретная схема, удовлетворяющая заданию, включающая дополнительные узлы, с указанием типа детектора.
В структурной схеме рис.1 основная избирательность по соседнему каналу обеспечивается в ФСИ, т.е. используется вариант УПЧ с сосредоточенной избирательностью. Хотя разработчик вправе выбрать другой вариант реализации, следует заметить, что схема с сосредоточенной избирательностью в УПЧ в настоящее время используется наиболее широко, что в значительной степени связано с широкой номенклатурой выпускаемых промышленностью фильтров сосредоточенной избирательности.
После того, как выбран вид структурной схемы радиоприемника, необходимо определить предварительные значения параметров каждого блока схемы, а также способ построения каждого блока, который обеспечит получение таких параметров. Под способом построения подразумевается выбор числа каскадов УРЧ, УПЧ, УЗЧ, тип схемы каждого каскада, включая преобразователь частоты и детектор, выбор типов активных приборов и др. Ключевым моментом данного этапа являются: выбор числа поддиапазонов и способа перестройки приемника, распределение показателей избирательности по каскадам, распределение коэффициента передачи приемника по трактам и блокам структурной схемы.