Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций Кафедра радиоэлектронных средств защиты информации
Курсовой проект Дисциплина: Устройства приема и обработки сигналов Тема: Моделирование и расчет радиоприемника ЧМ-сигнала
	Выполнили студенты гр. 43427/2	Е.О. Антонов А.А. Майков
	Преподаватель	А.С. Коротков
Санкт-Петербург 2014

Содержание

1 Постановка задачи и исходные данные 3

2 Расчет гетеродина 4

2.1 Расчет интегральной индуктивности 4

2.2 Расчет контура автогенератора 5

2.3 Принципиальная схема и результаты моделирования 6

3 Расчет преобразователя частоты по схеме Гильберта 9

3.1 Расчет элементов схемы смесителя по постоянному току 9

3.2 Расчет коэффициента передачи смесителя 10

3.3 Расчет шумового спектра 12

3.4 Расчет уровня третьей гармоники 12

3.5 Принципиальная схема и результаты моделирования 13

4 Расчет усилителя промежуточной частоты 14

5 Расчет полосового фильтра 18

6 Принципиальные схемы и результат моделирования всего тракта 20

7 Список использованных источников 24

1. Постановка задачи и исходные данные

Произвести расчет тракта радиоприемного устройства, а также произвести его моделирование при помощи пакета MicroCap. Тракт включает в себя: гетеродин (Г), смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), полосовой фильтр (ПФ. В качестве источника сигнала используется генератор ЧМ-колебания.

Вариант задания приведен в таблице.

Таблица. Вариант задания

Вариант	Коэффициент усиления смесителя, дБ	Коэффициент усиления УПЧ, дБ		Частота модуляции, кГц	Индекс модуляции
2	14	26	10	20	20	Гетеродин

Амплитуда входного ЧМ-сигнала задается самостоятельно и равна 5 милливольтам (см. рис. Рис. 1), т.е.

Рис. 1. Спектр ЧМ-сигнала на входе смесителя

Структурная схема приемного тракта приведена на рис. Рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема приемного тракта

2. Расчет гетеродина

   1. Расчет интегральной индуктивности

1. Индуктивность добротность индуктивности рабочая частота частота параллельного резонансного контура

2. Технологические параметры для материала подложки (в нашем случае для кремния) и для металла, из которого изготавливаются витки индуктивности (в нашем случае для алюминия):

3. Исходные значения геометрических размеров индуктивности: толщина полоски толщина слоя диэлектрика ширина полоски толщина оксида

4.  сопротивление эквивалентных потерь

5. Длина индуктивности где – глубина скин-слоя металла.

6. Емкость оксида кремния между индуктивностью и кремниевой подложкой:

где – диэлектрическая постоянная оксида кремния.

7. Определение параметров эквивалентной схемы индуктивности:

Полная емкость индуктивности сопротивление кремниевой подложки паразитная емкость кремниевой подложки

8. Определение параметров эквивалентной схемы индуктивности:

Сопротивление утечки

9. 

10. Число витков

Расположение рассчитанных параметров приведено на рис. Рис. 3.

Рис. 3. Эквивалентная схема индуктивности

2. Расчет контура автогенератора

1. Параметры модели индуктивности берем из предыдущего пункта (п. 2.1), где

Параметры эквивалентной схемы индуктивности составляют:

2. Определение значений элементов резонансного контура и крутизны транзисторов

Емкость индуктивности сопротивление индуктивности

Определим проводимости как

Зададимся параметром тогда параметр Откуда передаточная проводимость емкость конденсатора в контуре

Ширина канала в транзисторах T1 и T2: где

3. Принципиальная схема и результаты моделирования

Принципиальная схема гетеродина приведена на рис. Рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема гетеродина

Параметры модели транзистора M7: LEVEL=8 A0=2.208 AF=1.4 AGS=249m B0=-17.6n CAPMOD=2 CDSC=0 CDSCD=84.48u CF=0 CGBO=110p CGDL=135p CGDO=112p CGSL=135p CGSO=112p CIT=1m CJ=930u CJSW=280p CLC=1f DLC=29n DROUT=500m DSUB=500m DVT1=1.051 DVT1W=0 DVT2=3.393m DVT2W=0 DWC=26.76n ETA0=30.85m ETAB=-39.5m JS=20u K1=604.4m K2=2.945m K3=-1.72 K3B=632.5m KETA=-621u KF=2.81e-27 KT1=-330m L=0.4U LINT=-16.7n MJ=310m MJSW=190m NCH=2.31E17 NFACTOR=111.9m NLX=191.8n PB=690m PBSW=690m PCLM=683.1m PDIBLC1=107.6m PDIBLC2=1.453m PDIBLCB=258.3m PSCBE1=275.6MEG PSCBE2=9.645u RDSW=604.3 RSH=2 TOX=7.7n U0=403.5 UA=1p UA1=0 UB=.001723f UB1=0 UC=57.56p UC1=0 UTE=-1.8 VERSION=3.1 VOFF=-57.2m VSAT=117.8k VTH0=465.5m W=490u W0=118.4n WINT=26.76n XJ=300n XPART=1. Транзисторы M1 и M2 отличаются от M7 шириной канала (W=30u).

Анализ переходного процесса гетеродина приведен на рис. Рис. 5.

Рис. 5. Анализ переходного процесса гетеродина

Спектр на выходе гетеродина – на рис. Рис. 6.

Рис. 6. Спектр на выходе гетеродина