Радиоприемные устройства.-2

21

приемников можно воспользоваться кодом, приведенном в примере. Коды квалификационной характеристики приведены в таблице (табл. 1.1).

Порядковый регистрационный номер при выполнении курсового проекта присваивается руководителем проектирования.

Без шифра выпускаются основные конструкторские документы: спецификация — для специфицируемых изделий; чертеж детали — для неспецифицируемых изделий. Всем остальным конструкторским документам присваивается соответствующий код вида документа (шифр):

пояснительная записка — ПЗ; схема электрическая структурная — Э1;

схема электрическая функциональная — Э2; схема электрическая принципиальная — Э3; чертеж электромонтажный — МЭ; чертеж сборочный — СБ; чертеж общего вида — ВО;

перечень элементов к принципиальной электрической схеме — ПЭЗ и т.д.

Таблица 1.1 — Коды квалификационной характеристики курсового проекта

Устройства приема и обработки сигналов (УПОС) — 464300

22

Окончание табл. 1.1

Устройства приема и обработки сигналов (УПОС) — 464300

При выполнении принципиальных электрических схем обязательно составление перечня элементов. Перечень элементов помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа на листах формата А4. Остальные требования к оформлению графической части курсового проекта приведены в [8].

23

2 РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

2.1Общие рекомендации по выбору структурной схемы радиоприемного устройства

Современные радиоприемные устройства в подавляющем большинстве случаев строят по супергетеродинной схеме. Структурные схемы тракта радиоприемных устройств строятся, как правило, по супергетеродинной схеме, состоящей из трех основных частей: линейного тракта, демодулятора и устройств регулировок (управления). Линейный тракт одинаков для радиоприемников различных типов и состоит из преселектора (входная цепь и усилитель радиочастоты), преобразователя частоты и усилителя промежуточной частоты.

Расчет структурной схемы проводится на основе проработки и сравнения нескольких вариантов реализаций, затем выбирается оптимальный. Наиболее выгодным вариантом является структурная схема радиоприемника, отвечающая заданным техническим характеристикам при минимальной его стоимости. На этапе разработки структурной схемы требуется обеспечить минимальное число электронных приборов и максимально возможную простоту избирательных систем по тракту высокой и промежуточной частоты. Это достижимо при использовании многофункциональных ИМС высокой степени интеграции. Промышленностью выпускается широкий перечень интегральных микросхем, однако не все ИМС имеют высокую чувствительность, что ограничивает их применение. Поэтому в ряде случаев более выгодным является использование ИМС более низкой степени интеграции или малошумящие усилители на дискретных полупроводниковых приборах.

При построении тракта радиочастоты необходимо стремиться к уменьшению числа перестраиваемых контуров. Это позволяет повысить технологичность приемника (за счет уменьшения количества моточных изделий и упрощения регулировок) и упрощает использование многофункциональных ИМС, так как некоторые из них не позволяют подключения резонансного контура. Также следует максимально использовать возможности вы-

24

бора оптимальных видов связи контура входной цепи с антенной и УРЧ. Хорошие результаты дает введение истокового повторителя между контуром входной цепи и входом ИМС, что позволяет наряду с повышением избирательности по зеркальному каналу на верхних частотах диапазона улучшить избирательность приемника по перекрестной помехе.

В тракте промежуточной частоты наиболее технологичным является использование пьезокерамических фильтров сосредоточенной селекции, если не оговариваются особо жесткие требования к линейности фазочастотной характеристики. Существенное значение имеет здесь также оптимальное распределение допустимого ослабления на краях полосы пропускания линейного тракта между трактом высокой и промежуточной частоты, что позволяет в ряде случаев обеспечить использование в преселекторе одноконтурной избирательной системы.

2.2 Расчет полосы пропускания линейного тракта

Полоса пропускания радиоприемного устройства определяется выражением [1, 2]:

где FСП — эффективная ширина спектра;

FД — доплеровское смещение частоты сигнала;

ПНС — запас полосы пропускания, обусловленной неста-

бильностью технических характеристик и неточностью настройки радиоприемного устройства.

Эффективная ширина спектра принимаемого сигнала определяется видом модуляции.

Для амплитудно-модулированного сигнала эффективная ширина спектра определяется выражением

где Fв — верхняя частота модулирующего АМ-сигнала. Эффективная ширина спектра АМ-сигнала с одной боковой

(АМ-ОБ) и подавленной несущей определяется выражением

где Fн — нижняя частота модулирующего колебания;

25

FВ — верхняя частота модулирующего колебания.

Для телевизионных приемников с АМ-ОБ модуляцией качество (четкость) изображения определяется эффективной шириной спектра характеризующей его разрешающую способность, определяемой эмпирическим выражением

(2.4)

где k = 4/3 — формат кадра (отношение ширины изображения к его высоте);

n =25 — частота кадров;

Z — требуемая четкость изображения на экране телевизионного приемника, определяемая числом строк (максимальное количество строк для телевизионных приемников Z = 625 строк).

Для радиоприемных устройств, предназначенных для приема и обработки сигналов УКВ ЧМ монофонического звукового вещания и канала передачи звукового сопровождения в телевизионных приемниках с угловой модуляцией, эффективная шири-

где FДЕВ — девиация частоты или фазы (для приемников звукового вещания FДЕВ 50 кГц, для приемников телевизионного

вещания по каналу звука FДЕВ 75 кГц).

Для приема и обработки сигналов стереофонического вещания с угловой модуляцией эффективная ширина спектра опре-

где fПОД — частота поднесущей комплексного сигнала приемни-

ков стереофонических сигналов (для приемников отечественного стандарта вещания fПОД 31,25 кГц, для стандарта с пилот-тоном

fПОД 38 кГц).

Величина девиации частоты в отечественном звуковом стереофоническом вещании уменьшается на 20 %, для системы с пилот-тоном — на 50 %.

Эффективная ширина спектра радиоприемника радиоимпульсных сигналов РЛС обнаружения

26

где и — длительность радиоимпульса.

Эффективная ширина спектра радиоприемника РЛС измерения координат, скорости движения цели

где tУ — время установления радиоимпульса.

Доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью, определяется выражением

где Р — радиальная скорость перемещения источника радиосигналов;

C 3 108 м/сек — скорость распространения радиоволн; fС — частота принимаемого радиосигнала.

Запас полосы пропускания радиоприемного устройства, обусловленной нестабильностью и неточностью настройки радиоприемного устройства на этапе проектирования, принимается не более ПНС

В случае, когда необходимо повысить чувствительность и (или) избирательность радиоприемного устройства за счет уменьшения запаса полосы пропускания, необходимо использовать меры по повышению стабилизации настройки за счет кварцевой стабилизации или системы автоматической подстройки частоты. При использовании автоматической подстройки частоты величина запаса полосы пропускания определяется выражением

где К АПЧ — коэффициент автоматической подстройки частоты (на практике равен 20…25 раз).

27

2.3 Расчет допустимого коэффициента шума

Для определения требований реализуемости радиоприемного устройства по критерию чувствительности используют параметр, называемый допустимым коэффициентом шума NДОП. Величина допустимого коэффициента шума определяется заданной величиной чувствительности, полосой пропускания и отношением сигнал/шум на выходе линейного тракта радиоприемного устройства.

В диапазоне ДВ, СВ и КВ, если задана величина э.д.с., наведенная в антенне, допустимый коэффициент шума определяется выражением [8]:

Если чувствительность определяется напряженностью поля сигнала в диапазоне ДВ, СВ и КВ,

Для диапазонов метрового и менее длин волн, если чувствительность задана в виде номинальной мощности, отдаваемой антенной согласованному с ней приемнику:

где Kрф — коэффициент передачи мощности фидерной линии (волновода) или входной цепи (ориентировочно KÐÔ 0, 5...0,8 , в

режиме согласованной антенны KÐÔ 0, 5 );

tA TA — относительная шумовая температура антенны;

T0

Т0 — стандартная температура (290 К); NПР — коэффициент шума приемника;

де линейного тракта приемника.

28

Величина температуры TА зависит от формы диаграммы направленности антенны, от характера шумовых источников, действующих в зоне радиоприема, от диапазона рабочих частот

где mа — максимальный коэффициент модуляции сигнала;

kП — отношение максимального напряжения управляющего сигнала к действующему (для радиовещательного радиоприемника kП =0,7, для телефонных сигналов kП =3);

FВЫХ=1,1FMAX — полоса пропускания УНЧ.

29

Коэффициент различимости для радиоприемных устройств ЧМ-сигналов

где kП=1,4.

Если отношение сигнал/помеха на выходе радиоприемного устройства не задано, то его значение может быть выбрано из таблицы.

Таблица 2.1 — Значения минимального отношения сигнал/шум и динамического диапазона радиоприемных устройств

Если в техническом задании не задана пороговая или реальная чувствительность, то чувствительность радиоприемного устройства определяется свойствами приемной антенны и уровнем внутренних, внешних шумов и помех, приведенных к его входу. Предельная чувствительность приемного устройства определяется выражением