Содержание

Введение 2

1 Общий раздел 3

2 Расчетный раздел 4

2.1 Выбор транзисторов высокочастотной части 4

2.2 Предварительный расчет приемника и выбор его структурной

схемы 5

2.3 Электрический расчет 14

2.3.1 Расчет двухтактного трансформаторного выходного каскада 14

2.3.2 Расчет предоконечного каскада 24

3 Техника безопасности при монтаже и регулировке 31

4 Заключение и вывод о проделанной работе 32

Приложение А. Приемник радиовещательный

средних волн четвертого класса.

СТКК.464327.015Э3

Схема электрическая принципиальная

Приложение Б. Приемник радиовещательный

средних волн четвертого класса.

СТКК.464327.015ПЭ3

Перечень элементов

Введение

Радиоприемник является одним из наиболее распространенных радиотехнических устройств. Назначение радиоприемного устройства (РПУ) – обеспечить воспроизведение переданного сообщения при воздействии на него радиоволн, поступающих от радиопередатчика. Сообщение воспроизводится в РПУ на основе той информации, которая заключена в модулируемом колебании. Современное РПУ должно обеспечить прием нужного сигнала на фоне колебаний от всевозможных посторонних источников, называемых помехами.

Основные функции РПУ:

1. Улавливание радиоволн.

2. Преобразование принятого радиочастотного колебания в напряжение или ток, изменение которого соответствует переданному сообщению. Для этого следует осуществить фильтрацию сигнала от помех, его усиление и детектирование.

3. Воспроизведение данного сообщения.

Существует две основные схемы построения РПУ:

-приемник прямого усиления, где усиление осуществляется на частоте принимаемого сигнала, а далее происходит детектирование этого сигнала.

-супергетеродинный приемник, где осуществляется преобразование частоты в радиотракте, усиление, а далее происходит детектирование

преобразованного сигнала.

1 Общий раздел.

Проектируемое устройство предназначено для приема радиопрограмм на частоте 503 – 1604,5 кГц, что соответствует диапазону СВ. Оно обладает чувствительностью по входу 4,35 мВ/м, селективностью по соседнему каналу равной 35,5 дБ, обеспечивает выходную мощность 7,5 Вт. Обладает коэффициентом частотных искажений 10 дБ и коэффициентом нелинейных искажений 10 дБ, что удовлетворяет требованиям приемника четвертого класса.

Радиоволны, пересекая антенну, возбуждает в ней электрические колебания. Но в антенне одновременно находятся ВЧ колебания разного диапазона и длины волны.

Для выбора нужного сигнала служит избирательное устройство, которое из всей совокупности сигналов выбирает только один.

После этого выбранный сигнал усиливается в такте РЧ, из усилителя сигнал поступает на детектор , который выделяет из нее НЧ составляющую. Они усиливаются и воспроизводятся, например громкоговорителем.

Проектируемое устройство отвечает требованиям, предъявляемым радио аппаратуре четвертого класса.

2 Расчетный раздел

2.1 Выбор транзистора высокочастотной части

Выбираем транзистор типа ГТ310Д структуры p-n-p с параметрами:

-полная выходная проводимость в режиме малого сигнала в схеме с общей базой – h_22б =3 мкСм;

-коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером – h_21э = 50;

-сопротивление базы – r_б = 100 Ом;

-модуль коэффициента передачи тока – |h_21э| = 5;

-частота измерений – f_изм = 20 МГц;

-входное сопротивление в режиме малого сигнала – h11б = 38 Ом;

-емкость коллекторного перехода – C_к = 5 пФ;

-постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте – τ_к =

= 500пс.

Граничная частота измерения Y_21э:

, (1)

.

Тип транзистора выбирают из условия:

, (2)

.

Условие удовлетворяется, следовательно, транзистор выбран правильно.

2.2 Предварительный расчет приемника и выбор его структурной схемы.

Современные транзисторные радиоприемники в подавляющем большинстве строят по супергетеродинной схеме. При составлении структурной схемы приемника с одинарным преобразованием частоты будем полагать, что высокочастотная часть приемника от антенны до детектора состоит из тракта сигнальной (принимаемой) частоты (ТСЧ) и тракта промежуточной частоты (ТПЧ). Состав ТСЧ определяется в основном требованиями к избирательности по зеркальному каналу, а состав ТПЧ - по соседнему каналу.

Определим число поддиапазонов приёмника. Рассчитаем коэффициент поддиапазонов:

, (3)

где f_сmax - максимальная частота сигнала, Гц;

f_сmin - минимальная частота сигнала, Гц.

.

Значение Кд находится в пределах 1,2÷3. Когда К_д > 3 , то диапазоны подразделяют на поддиапазоны. Так как 3,18 ≈3 , то диапазон не разделяем на поддиапазоны.

Произведём выбор параметров избирательной системы тракта сигнальной частоты.

Избирательная система ТСЧ обеспечивает избирательность приемника по зеркальному каналу и принимает участие в формировании общей резонансной характеристики приемника.

Предварительно число контуров n ТСЧ можно установить на основании ориентировочного значения S_eз.к. которое может обеспечивать один колебательный контур на промежуточной частоте f_пр = 465 кГц.

Т.к. в диапазоне от 150÷1600 кГц селективность по зеркальному каналу_. одного контура 25÷40 дБ, а в исходных данных S_eз.к=47,5 дБ, следовательно для обеспечения заданного значения, выбираем число контуров n = 2.

Далее определим добротность с учетом избирательности по зеркальному каналу:

, (4)

где n - число контуров;

S_eз.к. - селективность по зеркальному каналу в разах;

f₀ - рабочая частота, , Гц;

f_пр - промежуточная частота, Гц.

, (5)

,

.

Из условия обеспечения полосы пропускания 2F_тсч полоса пропускания ТСЧ превышает заданную полосу пропускания приемника:

, (6)

где F - максимальная частота модулирующих частот, F = 3519 Гц;

f_сопр - допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для длинных и средних волн выбирают в пределах 1÷5 кГц, примем f_сопр = 1 кГц;

f_г - возможное отклонение частоты гетеродина, которое можно принять в пределах =802,8 Гц

.

Добротность из условия обеспечения полосы пропускания:

, (7)

где f₀ - рабочая частота, ;

М_к - коэффициент частотных искажений контура, для диапазона

150÷400 кГц его выбирают в пределах 0,6÷0,8, примем М_к = 0,6.

.

Искомое значение Q_э должно находиться в пределах:

Qэп  Qэ  Qэи, (8)

45  Qэ  13,2.

Эквивалентная добротность на максимальной частоте Q_эmax выбирается ближе к Q_эи, примем Q_эmax = 13,5.

Значение конструктивной добротности Q_к выбирается в пределах 0÷100, примем Q_к = 50.

Добротность .

Собственное затухание контура:

, (9)

.

Эквивалентное затухание контура на максимальной частоте:

, (10)

.

Эквивалентное затухание контура на минимальной частоте:

, (11)

.

Эквивалентная добротность на минимальной частоте:

, (12)

.

Проверим неравенства Q_эп  Q_эmin и Q_эmax > Q_эи. ?

45>43 и 13,2>13,5.

Так как неравенство? выполняется, то значение эквивалентной добротности выбрано верно.

Вычисляем избирательность тракта по соседнему каналу S_eтсч и фактически вносимые частотные искажения M_тсч на заданной полосе пропускания приемника:

, (13)

.

Вносимые частотные искажения:

, (14)

.

Избирательность на промежуточной частоте:

, (15)

где f0 - крайняя частота поддиапазона, наиболее близкая к промежуточной, .

,

.

Так как полученное значение избирательности на промежуточной частоте больше заданного 29,9 дБ, то во входной цепи фильтра пробки не будет.

Распределим частотные искажения по частям и трактам приемника.

Значение допустимых частотных искажений, заданных в технических условиях, должно быть распределено по всем трактам приемника.

Частотными искажениями в низкочастотной части приемников задаются из расчета не более 3÷6 дБ, примем М_нч = 4 дБ.

Коэффициент частотных искажений в высокочастотной части:

, (16)

где М(дб) - заданный коэффициент частотных искажений всего приемника, выбирается в пределах 1410 дБ, примем М = 10 дБ.

.

Полученный коэффициент М_вч состоит из частотных искажений трактов сигнальной и промежуточной частот.

Частотные искажения ТПЧ:

, (17)

.

Сделаем выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты.

Избирательная система ТПЧ обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу и вместе с ТСЧ формирует резонансную характеристику приемника. Значение избирательности, по которой рассчитывается избирательная система, определяется из запаса 15÷20 % (в относительных величинах), что позволяет обеспечить заданные требования при ухудшении избирательности, вызванной неточной настройкой сопряжения контуров.

Расчетная избирательность:

, (18)

где S_eс.к. - избирательность по соседнему каналу, S_eс.к. = 35,9 дб.

,

,

.

Определим число каскадов тракта радиочастоты радиоприемника и сделаем

распределение усиления по каскадам.

Для определения числа каскадов тракта радиочастоты необходимо знать чувствительность приемника и задаться напряжением на входе детекторного каскада. Для обеспечения режима линейного детектирования амплитуда несущей частоты U_d на входе детектора не должна быть менее 0,5÷1,0 В, примем U_d = 1 В. В качестве детектора в транзисторных приемниках используют полупроводниковые диоды, обеспечивающие минимальные нелинейные искажения.

Необходимый коэффициент усиления тракта радиочастоты:

, (19)

где U_вх - амплитуда напряжения сигнала на входе первого транзистора.

, (20)

,

где Е - напряженность поля в месте приема, E = 4,42 мВ/м;

h_дmin - минимальная действующая высота ферритовой антенны, выбирается в пределах 0,0030,01 м, примем h_дmin = 0,01 м;

Qэ_max - наименьшее значение эквивалентной добротности на максимальной частоте;

P_вх - коэффициент включения входного контура в цепь транзистора первого каскада, выбирается в пределах 0,10,2, примем P_вх = 0,15.

.

Ожидаемый коэффициент усиления тракта радиочастоты определяется коэффициентами усиления отдельных его частей при внутренней ферритовой антенне и при использовании структурной схемы, ТПЧ которой построен по принципу сосредоточенной избирательности:

, (21)

где К_вх.ц – коэффициент усиления входной цепи = 0,10,4, примем

К_вх.ц. = 0,2;

К_увч – коэффициент усиления резонансного каскада = 37, примем

К_увч= 4

K_пр – коэффициент усиления преобразователя частоты с ФСС = 712, примем K_пр = 8;

К_шпч1 – коэффициент усиления промежуточной частоты = 2030, примем К_шпч1 = 25;

К_шпч2 – коэффициент усиления промежуточной частоты = 30150, примем К_шпч2 = 60;

К_апч – коэффициент усиления промежуточной частоты = 1040, примем К_апч = 20.

.

Рассчитанный коэффициент усиления высокочастотной части приемника получается на порядок выше необходимого.

Сделаем выбор и обоснование схемы УЗЧ.

Схему выходного каскада выбирают исходя из следующего соображения: P_вых = 7,9Вт > 0,2 Вт, следовательно, будем использовать двухтактную схему в классе АВ на транзисторе ГТ 403.

Транзисторы выходного каскада выбирают исходя из условий допускаемой (задаваемой в справочниках) мощности рассеивания на коллекторе Р_кmax >P_к:

, (22)

где - выходная мощность, приходящаяся на один транзистор при двухтактной схеме;

_тp - КПД выходного трансформатора, выбирается в пределах 0,70,8, примем _тp = 0,64;

 - коэффициент использования коллекторного напряжения, выбирается в пределах 0,80,95, примем  = 0,81.

.7,9

Выберем транзистор ГТ403.

Коэффициент усиления по мощности УЗЧ:

, (23)

где Р_вх - мощность сигнала ЗЧ, потребляемая входной цепью УЗЧ, при входном сопротивлении транзисторного каскада порядка 500 Ом Р_вх =

= 1мкВт.

.

Рассчитаем коэффициент усиления по мощности и число каскадов предварительного усиления:

, (24)

где К_рвых - коэффициент усиления по мощности выходного каскада, выбирается в пределах 30100, примем К_рвых = 100.

.

Полученное значение К_рпред позволяет ориентировочно определить число каскадов n, полагая, что один каскад в схеме с ОЭ обеспечивает коэффициент усиления по мощности не менее 30100.

Достаточно три каскада предварительного усиления и оконечный каскад усиления.

Структурная схема РПУ

На основании расчета составляем структурную схему приемника:

ФП – фильтр-пробка;

Вх.цепь – входная цепь;

УРЧ – усилитель радио-частоты;

ПЧ – преобразователь частоты;

ШПУ1, ШПУ2 – широкополосные усилители частоты;

АПЧ – апериодический усилитель частоты;

Д – детектор;

УЗЧ1, УЗЧ2, УЗЧ3 – каскады предварительного усиления;

Оконеч. УЗЧ – оконечный каскад усиления;

ВУ – воспроизводящее устройство.

Рисунок 1 - Структурная схема приемника