САНКТ – ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по теме:
РАЗРАБОТКА РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА
Выполнил ___________________ И.М. Пятак
подпись, дата
Руководитель темы ___________________А.С. Коротков
подпись, дата
Санкт - Петербург 2009
Содержание
стр.
Исходные данные для курсового проектирования 3
Доопределение недостающих параметров 3
Расчет структурной схемы и общих параметров радиоприемного устройства 3
Расчет смесителя 6
Расчет усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 11
Расчет частотного детектора 18
Моделирование тракта приемного устройства 20
Вывод 24
Список использованных источников 25
1 Исходные данные для курсового проектирования
В данном проекте рассчитываются смеситель, УПЧ и детектор. Остальные элементы радиоприемного усторйства обозначаются только на структурной схеме.
Модуляция сигнала – частотная
Несущая частота сигнала fн выбирается самостоятельно
Частота информационного сигнала fc=9 кГц
Промежуточная частота fпч=3,6 МГц
Индекс модуляции ψ=4
Смеситель выполняется на МОП транзисторах (схема Гильберта), частотный детектор – на расстроенных контурах.
2 Доопределение недостающих параметров
fн=24 МГц
Ea=15 мкВ
Для расчета необходимого коэффициента усиления тракта УПЧ, шумовых параметров УПЧ необходимо задать чувствительность приемника. Значение Ea=15 мкВ выбрано, исходя из требований к устройствам связи КВ диапазона[2]. Другие недостающие параметры будут доопределяться далее по мере расчета схем.
3 Расчет структурной схемы и общих параметров радиоприемного устройства
Расчет производился по методикам, описанным в [1] и [2]. При этом недостающие параметры определялись по [2] или самостоятельно.
Предварительный
выбор структурной схемы производится
исходя из условия обеспечения частотной
избирательности по соседнему каналу.
Полоса пропускания линейного тракта
проектируемого приемника должна быть
достаточно узкой, чтобы в нее не попадали
составляющие частотных спектров сигналов
соседних радиостанции. Расчеты показывают,
что уже при fн>540
кГц условие
для схем прямого усиления с ВЦ в виде
одиночного колебательного контура не
выполняется[2]. Таким образом, приемник
будет выполнен по супергетеродинной
схеме (рисунок 1).
Рисунок 1 – Обобщенная структурная схема приемного устройства
Полоса
пропускания
линейного тракта приемника на уровне
-3 ДБ должна обеспечивать беспрепятственное
прохождение составляющих частотного
спектра принимаемого сигнала с запасом
на доплеровский сдвиг несущей из-за
взаимного перемещения приемника и
передатчика, нестабильность частот и
неточность настроек:
,
(1.2)
где
- доплеровский сдвиг;
и
- нестабильности частот сигнала и
гетеродина;
и
- неточности настроек частот гетеродина
и УПЧ[2]. Параметры, описанные выше, взяты
также из
[2].
Согласно расчетам, полоса пропускания линейного тракта ΔF_polosa должна быть равной приблизительно 513 кГц.
Далее был произведен расчет шумовых параметров линейного тракта. При этом были определены необходимые шумовые параметры транзисторов, а также определена структура линейного тракта. Рассчитанный по формулам коэффициент шума линейного тракта N_lt сравнивается со своим предельным значением N_pr.
При выполнении условия N_lt<N_pr рассматриваемая структура линейного тракта обеспечивает заданную чувствительность и может быть принята в качестве предварительной схемы, что и было сделано.
Линейный тракт согласно расчету представляет входной фильтр, 2 каскада УРЧ.
Коэффициенты шума транзисторов согласно расчету были выбраны не более 3 Дб для УРЧ и ПрЧ, и не более 4,5 Дб для УПЧ. Для всех трех случаев подходит транзистор BC413. Его параметры приведены в [3].
Расчет линейного тракта, исходя из необходимого ослабления зеркального канала и канала приема по ПЧ не производился, так как было оговорено, что входная цепь успешно их отфильтровала, и на вход ПрЧ подается спектр, не содержащий частоты зеркального канала и частоты приема по ПЧ.
Расчет тракта ПЧ был также проведен по методике, описанной в [2] и [1], и приведен ниже.
По его результатам при выбранном ослаблении соседнего канала σск и других доопределенных параметрах решено было использовать схему УПЧ с разделением селективных и усилительных свойств. Также решено было использовать в качестве фильтрующего элемента полосовые LC фильтры. Также дополнительно подтвердилось решение о выборе двухкаскадного УРЧ, так как это позволило более равномерно распределить усиление по всему линейному тракту и тракту ПЧ. Таким образом, возможно обобщить необходимые параметры к тракту ПЧ:
Коэффициент усиления по напряжению УПЧ Кu=22
Напряжение на выходе УПЧ Uвых=0,1..0,2 В
Ослабление по соседнему каналу σск=12 Дб
Полоса пропускания ΔF=45 кГц
Фильтрующий элемент – полосовой LC фильтр.
Разнос соседних каналов согласно[1] Δfск=10 кГц
Таким образом, исходя из результатов предварительного проектирования, структурная схема приемного устройства представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Структурная схема радиоприемного устройства