Міністерство освіти та науки України

Національний авіаційний університет

Кафедра АРЕК

Курсова робота

з дисципліни "Пристрої приймання та обробки сигналів"

"Розрахунок радіозв'язкового приймача"

Виконав

студент ІАН 406

Клименко М.О.

Перевірив : Прокопенко І.Г.

Київ 2015

Вихідні дані:

Тип ППОС — радіозв’язкового.

1. Діапазон частот, МГц ……………………………............................. 100-136

2. Чутливість, мкВ ………………………………….......................................7

3. Верхня частота модуляції, кГц …………………...................................4,5

4. Вибірковість по сусідньому каналу, дБ ………................................... 65

5. Вибірковість по дзеркальному каналу, дБ ……....................................... 75_-5

6. Відносна зміна частоти передавача і гетеродина приймача..................... 10

7. Вид модуляції ............................................................................................АМ

8. Ефективність АРП, а/р ............................................................................... 10⁴/3

При виконанні курсового проекту необхідно:

1. Зробити розрахунок показників і функціональної схеми підсилювально-перетворювального тракту з цифровою системою АРП.

2. Зробити розробку ступені демодуляції з застосуванням схеми когерентного детектора.

ВСТУП

Радіоприймальним пристроєм (РПП) називається пристрій, на вхід якого із антени введений високочастотний сигнал, модульований по будь-якому закону, а на виході — кінцевий пристрій, на якому виділяється напруга чи потужність, які змінюються за законом модуляціі.

РПП можна класифікувати за певними ознаками, основними з яких є:

1. Тип схеми.

2. Тип носія повідомлення.

3. Призначення РПП.

4. Діапазон частот.

5. Тип конструкції РПП.

6. Тип модуляції.

7. Тип і кількість повідомлень.

За типом схеми розрізняють РПП детекторні, прямого підсилення (без регенерації і з нею), надрегенеративні і супергетеродинні, які володіють суттєвими перевагами в порівнянні з РПП інших типів і застосовуються на всіх діапазонах частот.

За типом носія повідомлення розріняють гармонічні (когерентні і некогерентні), імпульсні (радіо- або відеоімпульсна послідовність) і шумоподібні (псевдовипадкові когерентні послідовності) носії, на які за допомогою модуляціі штучно переноситься повідомлення або це повідомлення природньо закладається в статистичних характеристиках переносника.

За призначенням розрізняють РПП зв’язні, радіомовні, телевізійні, радіорелейних та телеметричних ліній, радіолокаційні, радіонавігаційні та інші. Зв’язні РПП найчастіше служать для прийому одноканальних неперервних сигналів з АМ (з несучою і боковими смугами), ОМ і ЧМ чи дискретних сигналів з АТ, ЧТ і ФРТ.

За діапазоном частот розрізняють НЧ (якщо носій відсутній, тосигналом є саме повідомлення, і діапазон частот може починатися з десятка герц), РЧ (всі РПП з діпазоном до 100 ГГц), оптичні, рентгенівські та інші.

Відповідно до типу модуляції в РПП може забезпечуватися прийом і обробка сигналів, параметри носія яких змінюються згідно з прийнятим методом модуляції (АМ, ЧМ, ФМ, ІМ, АІМ, ВІМ та інші).

Відповідно до типу і кількості повідомлень розрізняють РПП аналогових і дискретних (зокрема цифрових) сигналів.

РПП конструктивно виконуються із окремих (навісних) активних і пасивних елементів з печатним чи об’ємним монтажем чи з готових ІМС, які являють собою каскади, вузли приймачів і навіть цілі приймачі. Проектування РПП виконують згідно з технічним завданням.

Загальні вимоги

В них вказуються призначення і місце встановлення приймача, склад комплекту прийомного пристрою (антена, приймач, кінцевий пристрій) і апаратура, з якою повинен працювати приймач, але яка не входить у комплект.

Діапазон частот — інтервал частот, в межах якого приймач при перестроюванні зберігає свої основні параметри. Характеризується коефіціентом перекриття приймача

де f_max і f_min — максимальна і мінімальна частоти, які приймаються приймачем. В зв’язних приймачах К_пр>100. Для діапазонних приймачів визначається число піддіапазонів і запаси перекриття по частоті між ними. Крім діапазонних приймачів існують приймачі з фіксованим налагодженням (телевізійні, маркерні і т.д.).

Чутливість — це параметр, який характеризує здатність приймача приймати слабкі сигнали. Кількісно чутливість оцінюється ЕРС антени чи потужністю сигналу в ній, при яких нормально функціонує вихідний пристрій при заданих параметрах модуляції і певному відношенні сигнал/завада. Реальна чутливість рівна ЕРС (чи номінальній потужності) в антені, при якій напруга (потужність) сигналу на виході приймача перевищує напругу (потужність) завад у декілька разів.

Вибірковість (селективність) — це параметр, який характеризує здатність приймача виділяти корисний сигнал радіостанції, яка приймається, із множини інших сигналів (завад). ”Нелінійна” вибірковість визначається величиною і числом сигналів, які обумовлені взаємодією сигналів, що заважвють, між собою, з сигналами, що приймаються, і з частотою гетеродина чи її гармоніками. У результаті цих взаємодій утворюються коливання проміжної частоти.

Якість відтворення сигналів. При проходженні сигналів по колам приймача виникають частотні, нелінійні і фазові спотворення. Частотні спотворення оцінюються “кривою вірності відтворення”, тобто залежністю коефіціента підсилення від частоти модуляції, нелінійні — коефіціентом нелінійних спотворень при заданому коефіціенті модуляції, фазові — нелінійністю фазової характеристики.

Ручні і автоматичні регулювання. Вимоги до ручного регулювання підсилення (РРП) і смуги (РРС) визначаються тим, у скільки разів змінюється вихідна напруга (смуга пропускання) приймача при дії РРП (РРС). Вимоги до автоматичного регулювання підсилення (АРП) характеризуються найбільшою допустимою зміною вихідної напруги приймача при заданій зміні вхідної напруги приймача і допустимої постійної часу АРП.

Аналіз структурної схеми

Оберемо супергетеродинну схему радіоприймача, яка володіє вищими, у порівнянні з іншими, якісними показниками (виконання вимог до вибірковості по дзеркальному та сусідньому каналу) (рис.1).

М ал.1. Структурна схема проектуємого зв’язного приймача АМ сигналів

Рис.1. Супергетеродинну схема радіоприймача.

Усі супергетеродинні приймачі складаються з трьох основних частин: лінійного тракту, демодулятора і пристроїв регулювання. У совю чергу лінійний тракт складається із вхідного кола (ВК), підсилювача радіочастоти (ПРЧ), змішувача (ЗМ) і гетеродина (Г) перетворювача частоти (ПЧ), а також пісилювача проміжної частоти (ППЧ).

Головний тракт прийому супергетеродинного приймача складається з преселектора, який містить ВК і ПРЧ. У випадку, коли доцільно застосовувати два каскади підсилення, бажано перший з них виконувати малошумливим. Якщо в процесі проектування стане відомо, що вимоги до чутливості по дзеркальному каналу виконуються приймачем без ПРЧ, то останній можна виключити.

Після преселектора, що забезпечує необхідну чутливість і попередню селекцію за частотою, напруга сигналу надходить до ПЧ, де відбувається зміна несучої чостоти сигналу . Для цього сигнал і коливання Г, який представляє собою малопотужний генератор, одночасно діють на ЗМ, який являє собою нелінійний елмент або елемент зі змінними параметрами. У результаті на виході ЗМ виникають коливання, які містять складові з частотою сигналу, гетеродина і їх гармонік, а також велику кількість комбінаційних складових із частотами

.

Одна з цих комбінаційних частот (за рахунок настроювання на неї вибірної резонансної системи, як правило, фільтра зосередженої селекції (ФЗС)) використовується як нова несуча частота вихідного сигналу, яка називається проміжною частотою . Таке перетворення повинно бути лінійним, тобто не повинно супроводжуватись спотвореннями обвідної високочастотного сигналу. ЗМ повинен бути лінійним по відношенню до вхідного сигналу та нелінійним щодо гетеродину. Супергетеродин володіє високою чутливістю та селективністю, оскільки підсилення здійснюється на проміжній частоті. У колі змішувача інтенсивність вищих гармонік сигналу дуже слабка. Тому для зберігання високого підсилення приймача перетворення завжди виконується на першій гармоніці сигналу (m = 1). Якщо ж приймач, реалізований по схемі мал.1, не може забезпечити одночасне виконання вимог до вибірковості по дзеркальному і сусідньому каналам, то слід використати супергетеродин з подвійним перетворенням частоти.

Коди підсилення виконується на НЧ, то приймачі прямого підсилення звільняються від недоліків (погіршення характеристик, пов’язане з необхідністю перестроювання і роботою на ВЧ, де він не може забезпечити високу вибірковість).

Основне підсилення і частотну вибірковість приймача забезпечує ППЧ. Напруга з проміжною частотою утворюється в ПЧ. Однією з рис такого приймача є те, що незалежно від частоти сигнала, що приймається, проміжна частота є фіксованою і її вибирають так, щоб забезпечити потрібні підсилення і вибірковість.

Основний паразитний канал носить назву “дзеркальний”. Частота дзеркального каналу відмінна від частоти сигналу.

Переваги приймачів з подвійним перетворення частоти:

• велика вибірковість по дзеркальному каналу завдяки застосуванню високої першої проміжної частоти;

• велика вибірковість по сусідньому каналу завдяки застосуванню низької другої проміжної частоти;

• можливість отримання великого стійкого підсилення, за рахунок його розподілу між трактами.

Та водночас є і недоліки подвійного перетворення частоти:

• наявність додаткових побічних каналів прийому на комбінаційних частотах, а також на 2-му дзеркальному каналі, що призводить до підвищення можливості виникнення інтерференційних свистів;

• суттєве ускладнення схеми та конструкції приймача.

При виборі схеми лінійного тракту слід враховувати необхідну смугу пропускання, яка суттєво впливає на показники усіх каскадів і елементів приймача.