Диапазон принимаемых частот,	150 МГц – 420 МГц
Полоса пропускания,	55 Гц – 3.5 кГц
Чувствительность,	6 мВ/м
Селективность по соседнему каналу,	36 дБ
Селективность по зеркальному каналу,	42 дБ
Амплитуда несущей на входе детектора,	1.5 В

Скачать курсовую работу ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Введение

Курсовой проект является завершающим этапом изучения дисциплины «Радиоэлектронные устройства» и имеет цель систематизации, закрепления и расширения теоретических знаний по расчету и проектированию радиоэлектронных устройств, развития навыков самостоятельной работы при решении разрабатываемых проблем и вопросов; углубление навыков работы с литературой.

Проектирование приемника осуществляют по техническим условиям, в которых отражены его основные показатели. Однако в технических условиях отсутствует ряд требований, относящихся к отдельным каскадам и цепям приемника. Эти дополнительные требования можно получить на основе представленного расчета, которому должен предшествовать выбор транзисторов.

Предварительный расчет носит ориентировочный характер и позволяет получить представление о схеме радиоприемного устройства, в нем выбирают и обеспечивают число каскадов, а также определяют ряд исходных данных, необходимых для электрического расчета отдельных каскадов и цепей.

Выполнение курсового проекта несет практическую и познавательную ценность и является одним из этапов совершенствования имеющихся знаний по специальности.

Целью курсового проекта является предварительный расчет приемника стерео программ, расчет параметров транзисторов высокочастотной части и расчет параметров входной цепи.

1 Предварительный расчет приемника

Основной задачей расчёта радиоприёмника является выбор его структурной схемы. При этом решают вопрос о числе каскадов, рассматривают целесообразность использования тех или иных колебательных систем, а также устанавливают число поддиапазонов и определяют их граничные частоты. Современные транзисторные радиоприёмники в подавляющем большинстве строят по супергетеродинной схеме. При составлении структурной схемы приёмника с одинарным преобразованием частоты будем полагать, что высокочастотная часть приёмника от антенны до детектора состоит из тракта сигнальной (принимаемой) частоты (ТСЧ) и тракта промежуточной частоты (ТПЧ). При этом каскады усиления сигнальной частоты принято называть каскадами УВЧ.

Состав ТСЧ определяется в основном требованиями к избирательности по зеркальному каналу (ЗК). В ТПЧ наиболее часто используют системы сосредоточенной избирательности (ТПЧ-С), при которых избирательность по соседнему каналу обеспечивает ФСС, включаемый в один из каскадов тракта (чаще всего в каскад преобразователя частоты). Необходимое усиление тракта в этом случае обеспечивают широкополосные каскады, т.е. каскады со слабо выраженными избирательными свойствами, и апериодические каскады. ТПЧ-С обладает преимуществами по сравнению с трактом построенным по принципу распределённой избирательности (ТПЧ-Р), т.е. системой, в которой избирательность распределена равномерно по всем каскадам тракта. В ТПЧ-Р в качестве колебательных систем во всех каскадах (в том числе и в преобразователе) можно использовать двухконтурные фильтры. ТПЧ-С по сравнению с ТПЧ-Р обладает более высокой избирательностью, и его характеристики находятся в меньшей зависимости от параметров транзисторов.

1.1 Выбор числа поддиапазонов

Коэффициент диапазона К_д (или поддиапазона К_пд) характеризуется отношением граничных частот диапазона или поддиапазона:

(1)

Так как значение К_д < 3, то разделять диапазон принимаемых частот на поддиапазоны не требуется.

1.2 Выбор параметров избирательной системы тракта сигнальной (принимаемой) частоты

К параметрам избирательной системы ТСЧ относят число контуров n и их добротность Q_э. Исходными данными для определения этих параметров служат избирательность по зеркальному каналу и полоса пропускания.

Предварительно число контуров n установим на основании значения , которое может обеспечить один колебательный контур при промежуточной частоте f_пр = 465 кГц. Так, в диапазоне 150 – 1600 кГц дБ. В диапазоне 1600 – 15000 кГц дБ. В нашем случае значение дБ, поэтому предварительно выбираем число контуров n = 3.

Добротность контуров ТСЧ следует рассчитать так, чтобы одновременно удовлетворить двум условиям: обеспечить избирательность по зеркальному каналу и пропустить полосу не уже .

а) из условия обеспечения избирательности по зеркальному каналу (на максимальной частоте диапазона) используем формулу для диапазона коротких волн:

(2)

где МГц – промежуточная частота (выбрали данное значение, так как приемник работает в диапазоне УКВ), , раз, n = 3 – число контуров.

Подставляем значения:

б) из условия обеспечения полосы пропускания . Полоса пропускания ТСЧ превышает заданную полосу приёмника :

(3)

где Гц – полоса пропускания, – допустимая неточность сопряжения настроек контуров, которую для коротких волн выбираем равной 15 кГц; – возможное отклонение частоты гетеродина, которое принимаем равным кГц.

В результате кГц.

Добротность Q_ЭП по условию обеспечения полосы можно найти из уравнения резонансной кривой:

(4)

где для диапазона УКВ.

Подставляем значения: .

Искомое значение добротности находится из условия:

или 285 > > 50.

Выберем значение эквивалентной добротности .

В транзисторном приемнике контур шунтируется малым входным сопротивлением транзистора, в результате чего собственная (конструктивная) добротность контура Q уменьшается.

Значение конструктивной добротности не должно быть больше 125.

Определим значение добротности на минимальной частоте Q_э(min):

(5)

где .

Эквивалентное затухание контура на минимальной частоте собственное затухание контура: .

Эквивалентное затухание на максимальной частоте

Тогда

Проверяем условие:

, действительно

, действительно .

Проверяем возможность реализации заданной избирательности по зеркальному каналу на максимальной и минимальной частотах для полученных значений Q_э(max)и Q_э(min).

– на минимальной частоте

– на максимальной частоте

Так как полученное значение в дБ превышают требуемые по заданию 42 дБ, то расчет произведен верно.

С помощью параметров уже рассчитанной избирательной системы ТСЧ можно вычислить избирательность тракта по соседнему каналу Se_ТСЧ и фактически вносимые частотные искажения М_ТСЧ на заданной полосе пропускания приемника 2∆F. Так как проектируемый приёмник относится к диапазону УКВ, то и можно не рассчитывать, а принять равной единице.

1.3 Распределение частотных искажений по частям и трактам приёмника

Определим величину М, которая характеризует частотные искажения всех трактов радиоприемника. Данная величина равна

(6)

Частотные искажения в низкочастотной части приёмника задаются из расчёта не более 3-6 дБ. Выберем значение дБ.

В приёмниках с полосой пропускания , содержащих ФСС, частотные искажения в тракте ПЧ дБ. Выберем значение дБ.

Искажения в тракте сигнальной частоты дБ (найдено в п. 1.3).

В результате дБ.

1.4 Выбор избирательной системы тракта промежуточной частоты

Избирательная система ТПЧ обеспечивает избирательность приемника по соседнему каналу и вместе с ТСЧ формирует резонансную характеристику приемника.

Расчётная избирательность:

Избирательной системой ТПЧ обычно служат системы сосредоточенной избирательности в виде ФСС. Количество звеньев ФСС устанавливают на основе расчета.

1.5 Определение числа каскадов тракта радиочастоты приёмника и распределение усиления по каскадам

Необходимый коэффициент усиления тракта радиочастоты с 1,5 – 2-кратным запасом, учитывающим разброс параметров транзистора, для приёмника с ферритовой антенной равен:

(7)

где – амплитуда напряжения сигнала на входе первого транзистора; т. е. напряжение, снимаемое с контура входной цепи с ферритовой антенной; Е – напряженность поля в месте приема (6 мВ/м); – минимальная действующая высота ферритовой антенны (выберем 0.005); коэффициент включения входного контура в цепь транзистора первого каскада (выберем 0.1), – амплитуда несущей частоты на входе детектора (задана в технических требованиях к приемнику).

В результате В, тогда

Ожидаемый коэффициент усиления тракта радиочастоты определяется коэффициентами усиления отдельных его частей и при ферритовой антенне равен:

(8)

где n = 3 – число контуров ТСЧ, – коэффициент усиления радиочастоты (выберем равным 3), – коэффициент усиления преобразователя частоты радиочастоты (выберем равным 7 для ФСС), – одноконтурный широкополосный каскад усилителя ПЧ (выберем равным 15), – одноконтурный широкополосный каскад усилителя ПЧ на входе детектора (выберем равным 25).

В итоге ожидаемый коэффициент усиления тракта радиочастоты:

Так как полученное значение больше требуемого, то расчет произведен верно.

1.6 Выбор и обоснование структурной схемы УЗЧ

Выбираем схему выходного каскада исходя из исходя из выходной мощности. Выбираем . Так как то принимаем двухтактную схему в классах В и АВ на мощных транзисторах.

Выбираем транзисторы выходного каскада исходя из условий допустимой мощности рассеивания на коллекторе .

Так как , то

(9)

где Вт – выходная мощность транзистора, – КПД выходного трансформатора (выберем 0.8); – коэффициент использования коллекторного напряжения (примем равным 0.9).

В итоге Вт.

Определяем коэффициент усиления мощности УЗЧ:

где – мощность сигнала НЧ (принимаем равной ).

Рассчитываем коэффициент усиления мощности и число каскадов n предварительного усиления:

где – коэффициент усиления мощности выходного каскада (принимаем равным 40).

Полученное значение позволяет ориентировочно определять число каскадов n, полагая, что один каскад в схеме с общим эмиттером обеспечивает коэффициент усиления мощности не менее 30 – 100.

принимаем равным 40, тогда достаточно трех каскадов.

Так как полученное значение больше требуемого, то расчет произведен верно.

2 Выбор транзисторов высокочастотной части

2.1 Выбор типа транзистора

В каскадах усиления сигнальной и промежуточной частоты, а также в преобразователях частоты наиболее часто применяют высокочастотные транзисторы следующих типов: ГТ310, КТ361, КП315, МП41 и др.

Параметры транзистора сильно зависят от частоты, поэтому при выборе конкретного типа транзистора следует руководствоваться в основном его частотными свойствами, который оценивают коэффициентом а = f₀/f_Y12Э. Параметры транзистора практически не зависят от частоты в том случае, когда рабочая частота f₀оказывается значительно ниже граничной частоты f_Y12Э, т. е. Однако коэффициент а может превышать указанное значение и даже находится в пределах 1.5 – 3.0. При этом коэффициент усиления каскада из-за снижения проводимости прямой передачи Y₂₁уменьшается не более чем в два раза.

Для выбора типа транзистора и определения необходимых для расчета Y-параметров используют следующие параметры, приводимые в справочниках:

– коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ;
– модуль коэффициента передачи тока на высокой частоте f_из (f_из – частота измерения);
С_к – емкость коллекторного перехода;
τ_к – постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте
r_б‘ – сопротивление базы.

Для проектируемого приемника выбираем транзистор типа КТ637B-2 со следующими параметрами:

h_21э = 30 ÷ 140; С_к= 4.5 пФ; τ_к= 30 пс; f_гр= 3500 МГц;

МГц, U_к = 30 В; I_к= 100 мA, h_22б = 5 мкСм;

Определим параметр h_11б:

Дополнительно найдем еще два параметра:

Ом, МГц.

Так как полученное произведение МГц больше, чем максимальная частота диапазона , то транзистор выбран правильно.

2.2 Расчет Y-параметров транзистора на максимальной частоте принимаемого сигнала

Рассчитываем активные и реактивные составляющие параметров биполярного транзистора на максимальной частоте сигнала по формулам, в которых помимо параметров, задаваемых в справочниках, используются следующие коэффициенты:

Далее полагаем в расчетных формулах сумму 1+a² равной единице.

Активная составляющая входной полной проводимости Y_11Э:

См или 13 мСм.

Активная составляющая выходной полной проводимости Y_22Э:

Полная проводимость прямой передачи:

См.

Модуль полной проводимости прямой передачи:

См.

Выходная емкость

пФ.

Полная проводимость обратной передачи:

мСм.

Емкость обратной передачи:

пФ.

Входная емкость транзистора:

пФ.

Вычисляем эквивалентные параметры транзистора в режиме преобразования по следующим приближенным соотношениям:

См или 155 мСм,

мСм,

пФ.

2.3 Расчет Y-параметров транзистора на минимальной частоте принимаемого сигнала

Рассчитываем активные и реактивные составляющие параметров биполярного транзистора на минимальной частоте сигнала по аналогии с п. 2.2:

Далее полагаем в расчетных формулах сумму 1+a² равной единице.

Активная составляющая входной полной проводимости Y_11Э:

мСм.

Активная составляющая выходной полной проводимости Y_22Э:

Полная проводимость прямой передачи:

См.

Модуль полной проводимости прямой передачи:

См.

Выходная емкость

пФ.

Полная проводимость обратной передачи:

мСм.

Емкость обратной передачи:

пФ.

Входная емкость транзистора:

пФ.

См или 155 мСм,

мСм,

пФ.

2.4 Расчет Y-параметров транзистора на промежуточной частоте

Далее полагаем в расчетных формулах сумму 1+a² равной единице.

Активная составляющая входной полной проводимости Y_11Э:

мСм.

Активная составляющая выходной полной проводимости Y_22Э:

Полная проводимость прямой передачи:

См.

Модуль полной проводимости прямой передачи:

См.

Выходная емкость

пФ.

Полная проводимость обратной передачи:

См или 302 мкСм.

Емкость обратной передачи:

пФ.

Входная емкость транзистора:

пФ.

См или 155 мСм,

мкСм,

пФ.

3 Расчет входной цепи с ферритовой антенной

Выбираем блок конденсаторов переменной емкости. Рекомендуются для использования сдвоенные блоки от переносных транзисторных приемников с емкостями С_к_min-C_к_max=5-280, 9-260, 9-365,10-430 пФ или строенный блок с емкостями 10-430 пФ. Выберем блок 10-430 пФ.

1) Определяем емкость схемы:

пФ,

где – коэффициент диапазона.

Емкость схемы выше 10 пФ, поэтому блок выбран верно.

2) Вычисляем индуктивность контура для диапазона:

(10)

Подставляем значения:

мкГн.

3) Определяем коэффициент включения (на):

(11)

где .

Подставляем значения: .

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет супергетеродинного приемника для приема вещательных стерео программ в диапазоне 150 -420 МГц. Высокочастотная часть приёмника от антенны до детектора состоит из тракта сигнальной (принимаемой) частоты (ТСЧ) и тракта промежуточной частоты (ТПЧ).

Исходя из требований по избирательности по зеркальному каналу и полосе пропускания были рассчитано число избирательных контуров тракта сигнальной частоты n = 3 и добротность каждого контура, которая равна 70.

Также в курсовом проекте были распределены частотные искажения по частям и трактам радиоприемника, выбрана избирательная система тракта промежуточной частоты, определено число усилительных каскадов тракта радиочастоты на основе чувствительности приемника, выбрана схема усилителя звуковой частоты.

Во второй части курсового проекта был выбран транзистор для каскадов усиления сигнальной и промежуточной частот, а также были рассчитаны параметры этого транзистора.

Список литературы

Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприемные устройства. М.Ж.: Сов. Радио, 1978.
Боровик С.С., Бродский М.А. Ремонт и регулировка БРЭА. Мн.: Высш. Шк., 1989.
Бобров Н.В. Радиоприемные устройства. М.: Энергия, 1976.
Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надежность / под ред. Р.Г. Варламова. – М.: Радио и связь, 1985.

Скачать курсовую работу ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Заказать работу