Расчет и конструкция схем РПУ

CОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

Введение

1 Описание конструкции  и схемы РПУ

1.1 Параметры и характеристики  РПУ

1.2 Выбор структурной  схемы РПУ

2 Расчет каскадов РПУ

2.1 Расчет входной цепи

2.2 Расчет усилителя  радиочастоты

2.3 Расчет смесителя  и гетеродина

2.4 Расчет УПЧ и детектора

2.5 Расчет конечного  каскада

3 Технология изготовления  РПУ

Заключение

Список использованной литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

Радиоприёмное устройство – это система узлов и блоков, предназначенных для выделения полезного радиосигнала из совокупности поступивших от приёмной антенны электромагнитных колебаний, усиление и преобразование сигналов к виду, необходимого для нормальной работы оконечных устройств.

Сложность и многообразие различных радиотехнических систем, в которых используется приёмные устройства, привели к развитию различных ветвей этой области радиоэлектроники. В основном, это все более расширяющееся применение интегральных схем и, использование цифровой техники не только для управления и регулирования, но и для передачи сигналов. Вид принимаемых сигналов и характер переносимой информации в значительной степени зависят от назначения радиотехнической системы.

В данном проекте представлена разработка радиовещательного приемника на два наиболее распространенных диапазона коротких волн – КВ31м и КВ41м. Приемник обладает приемлемыми характеристиками и построена на современной элементной базе, что, учитывая вышеизложенное, позволяет считать тему проекта актуальной в настоящее время. 

1 ОПИСАНИЕ КОНСИТРУКЦИИ  И СХЕМЫ РПУ

 

1.1 Параметры и характеристики  РПУ

 

 

 В нашей стране  на вещательную радиоприемную  аппаратуру действует ГОСТ 5651-89 “Аппаратура  радиоприемная бытовая. Общие технические  условия ”. Согласно этому стандарту  радиоприемная аппаратура делится  на три группы сложности: высшую, первую и вторую. Радиоприемники  с коротковолновым диапазоном  могут относиться к первой  и второй группам сложности.

К радиоприемникам  предъявляются требования к параметрам и характеристикам. Перечислим основные из них.

Избирательность – это способность  приемника отделять полезный сигнал от помех.  Она основана на использовании отличительных признаков между полезными и мешающими сигналами. Основное значение  имеет  частотная избирательность, т.е. обеспечение приема  сигнала при настройке на заданную частоту.

Чувствительность РПУ – это способность приемника принимать слабые радиосигналы. Количественно Чувствительность оценивается минимальной ЭДС в антенне, при которой на выходе приемника сигнала  воспроизводиться с требуемым качеством.

Диапазон рабочих частот определяет область частот, на которые может быть настроен приемник.

Динамический диапазон приемника – это диапазон амплитуд входного сигнала, при которых обеспечивается требуемое качество  воспроизведения принятого сообщения.

Качество воспроизведения  принятого сообщения определяется  линейными и нелинейными  искажениями в каскадах приемника.

По  ГОСТ 5651-81 приемники 1-ой группы сложности должны обладать следующими характеристиками (Табл. 1)

 

Таблица1 – Параметры и характеристики разрабатываемого радиоприемника  1-ой группы сложности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование параметр	Значение
Диапазоны принимаемых част, МГц: КВ 31 м КВ 41 м	9.5……….9.77 7.2……….7.45
Чувствительность, ограниченная шумами АМ – тракта, при отношении сигнала – шум не менее 20дБ по напряжению для внешней антенны, мкВ, не хуже	100
Односигнальная избирательность тракта приема сигналов с АМ, дБ, не менее: по соседнему каналу при расстройке ± 9 кГц по зеркальному каналу	40              16
Диапазон воспроизводимых частот звукового давления всего тракта при неравномерности АЧХ звукового давления 18 дБ, Гц, не хуже	50………6300
Общие гармонические искажения всего тракта по электрическому напряжению на частоте модуляции	1000
Гц. При m =0,8 и Pвых, % не более	4
Отношение сигнал-фон  с антенного вход, дБ, не менее	46
Динамический диапазон приемника, дБ, не хуже	40

 

 

1.2 Выбор структурной  схемы РПУ.

Современные радиоприёмные устройства строятся, как правило, по супергетеродинной схеме с одним или двумя преобразователями частоты. Двойное преобразование частоты, характерно для профессиональных радиопередающих устройств, позволяет за счет высокой первой промежуточной частоты существенно увеличить подавление зеркальной помехи, а за счёт низкой второй промежуточной частоты получить хорошую избирательность по соседнему каналу.

- Требуемый коэффициент усиления.

Исходя из полученных данных можно распределить коэффициенты усиления по контурам и сформировать структурную схему (рис.1).

 

Рис. 1 - Структурная схема РПУ

 

2. РАСЧЕТ КАСКАДОВ РПУ

2.1 Расчет входной цепи.

Произведем расчет входной цепи для диапазонов КВ 31 м и КВ 41 м.

Расчет производиться для схемы входной цепи приведенной на рис. 2.

 

Рис. 2 – Схема входной цепи.

Методика расчета следующая.

1.Рассчитаем коэффициент  перекрытия диапазона:

Kпд  = Fmax  /Fmin         (1),

где Fmax и  Fmin – граничные частоты диапазона.

2. По таблице 1, выбираем  значение емкости переменного

    конденсатора.

3. Рассчитаем результирующую  емкость контура:

 

4. Рассчитаем необходимую постоянную  емкость контура:

5. Рассчитаем фактическое значение постоянной емкости:

Спост(факт)=Сm+ CL+p2Cвх

6. Рассчитываем индуктивность контура:

Lэ= .

7. Рассчитываем емкость добавочного конденсатора:

Cдоб=Спост(необх)-Спост(факт)

Если  Сдоб≤0,5 Спср, то в схеме он не нужен.

Проведем расчет входной цепи для диапазона КВ 31 м.

1. Рассчитаем коэффициент перекрытия диапазона:

Kпд= =1,02

2. По таблице

переменного конденсатора.

Сmin=10пФ Сmax=100пФ

3. Рассчитываем необходимую постоянную ёмкость

Спост(необход)= пФ

4. Рассчитываем эквивалентную ёмкость контура

Сэmin=10+2240=2250пФ

Сэmax=100+2240=2340пФ

5. Рассчитаем фактическую постоянную ёмкость

Спост(факт)=8+5+1 5=18 пФ

6. Рассчитываем результирующую индуктивность контура

Lэ= =0,11 мкГн

7. Рассчитываем уравнивающую ёмкость 

Су=2240-18=2222пФ

                    8.Выбираем ёмкость подстрочного  конденсатора

Сп2 10 пФ

Спср= =6 пФ

9. Рассчитываем ёмкость дополнительного конденсатора

Сдоп 2222-10=2212 пФ

10. Проверим необходимость установки в схеме дополнительного конденсатора

С доп спср

2212пФ 6 пФ

                    Условие не выполняется, следовательно СДоп в схеме не

     устанавливается.                                    

   Проведем расчет входной  цепи для диапазона КВ 41 м.

1. Рассчитаем коэффициент перекрытия диапазона:

Kпд= =1,03

2. По таблице

переменного конденсатора.

Сmin10 пФ Сmax 200 пФ

3. Рассчитываем необходимую постоянную ёмкость

Спост(необх)= =3109,87 пФ

4. Рассчитываем эквивалентную ёмкость контура

Сэ min= 3109,87+10=3119,87 пФ

Сэ max= 3109,87+200=3309,87 пФ

5. Рассчитываем результирующую индуктивность контура

Lэ = =0,15 мкГн

6. Рассчитаем фактическую постоянную ёмкость

Спост(факт) =8+10++=27 пФ

7. Рассчитываем уравнивающую ёмкость

Су=3109,87-27=3082,87 пФ

8. Выбираем ёмкость подстрочного конденсатора

Сп =3 15 пФ

Спср = =9 пФ

9. Рассчитываем ёмкость дополнительного конденсатора

СДоп = 3082,87- 15 =3067,87 пФ

10. Проверим необходимость установки в схеме дополнительного конденсатора

Сдоп СПср

3067,87 пФ  9 пФ

Условие не выполняется, следовательно СДоп в схеме не

устанавливается.

2.2   Расчёт усилителя радиочастоты

ИМС К174ХА2А, К174ХА2Б (рис. 2) представляют собой

 усилитель высокой частоты  с преобразователем и содержат  дифференциальный

 усилитель на транзисторах VT2,..VT6 без коллекторных нагрузок и отдельный

транзистор УТ1. Каскад на транзисторе VT1 обычно играет роль апериодического

  усилителя ВЧ с отрицательной обратной связью по напряжению, регулируемой

 внешним резистором, который  подключают к выводам 1, 14, На транзисторах

 VT3, VT4, VT6 собирают гетеродин (по автогенераторной схеме). Транзистор

 VT3 служит для автоматической регулировки амплитуды колебаний гетеродина.

 Смеситель выполнен на транзисторах  VT2 и VT5. Преобразованный сигнал

 снимается с выводов 10 и 12, напряжение  внешней АРУ подается на вывод 13,

 

Рисунок  2 – Внутренняя структурная схема ИМС К174ХА2

Рисунок  3 – Назначение выводов ИМС К174ХА2

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 4 – Типовая схема включения ИМС К174ХА2

В зависимости от верхней граничной частоты полосы пропускания ВЧ тракта

 

 ИМС подразделяются  на группы А и Б, К174ХА2А имеет верхнюю граничную

 

 частоту полосы пропускания  не менее 15 МГц, К174ХА2Б - не менее 25 МГц.

 

 

2.3 Расчёт смесителя  и гетеродина

 

 

При разработке блока усилителя высокой частоты и преобразователя с

 

 использованием ИМС  К174ХА2 необходимо учитывать следующее. Усилитель

 

 высокой частоты  может быть выполнен как с резонансной, так и с нерезонансной

 

 нагрузкой, в последнем  случае, если требуется получить  оптимальные шумовые

 

 характеристики схемы, рекомендуемое значение внутреннего  сопротивления

 

 источника сигнала  должно составлять 0,1.. Л кОм. Высокочастотный  сигнал

 

 через конденсатор  С1 подают на вывод 1 ИМС. Усиленный УВЧ сигнал

 

поступает на смеситель. Гетеродин для упрощения коммуникации в

 

 многодиапазонных устройствах  выполнен по схеме с отрицательным

 

 сопротивлением и  стабилизацией амплитуды колебаний  на базе транзисторов

 

 ИМС и внешнего  контура L2C9. Эквивалентное сопротивление

 

 частотозадающего контура  L2C9, приведенное к выводам 5, 8 ИМС,

 

 рекомендуется выбирать  в пределах от 4...10 кОм. При уменьшении

 

 эквивалентного сопротивления  ухудшаются условия возбуждения, при

 

 увеличении - снижается стабильность частоты.

 

Для более стабильной работы гетеродина с изменением частоты генерации,

 

 расстояние между  конденсаторами С5, €6 и выводами 6, 8 должно быть

 

 минимальным.

 

Смеситель выполнен по балансной схеме. Чтобы на его выход не проникало

 

 напряжение гетеродина, не влияло на выход смесителя (выводы 10, 12),

 

 необходимо обе половины  обмотки I трансформатора Т1 изготовить

 

 симметричными по отношению к среднему отводу. Это достигается

 

 одновременно намоткой  общих частей первичной обмотки  в-два провода и их

 

 последовательным включением. В правильно спроектированном  устройстве

 

 напряжение гетеродина  на выводах 10, 12 относительно корпуса  не должно

 

 превышать 100...200 мВ во  всем частотном диапазоне гетеродина.

 

Эквивалентное сопротивление контура смесителя (между выводами 10, 12) с

 

 учетом подключаемой нагрузки (обычно фильтра с выходным сопротивлением

 

 1,2 кОм) желательно выбирать примерно равным 10 кОм,

 

Рассчитаем частотозадающие цепи гетеродина, который будет

 

использоваться в составе ИМС К174ХА2.

 

Частоты гетеродина составят:

 

Для диапазона КВ31м

 

Fmin=9,5-0,456= 9,035  МГц

Fmax=9,775-0,456= 9,31 МГц

 

Для диапазона КВ41м

 

Fmin=7,2-0,456=6,735 МГц

 

Fmax=7,45-0,456=6,985 МГц

 

Проведем расчет частотозадающей цепи гетеродина для диапазона КВ

 

31м.

 

1. Рассчитаем коэффициент перекрытия диапазона:

 

Kпд= =1,02

2. По таблице

переменного конденсатора.

Сmin=10пФ Сmax=100пФ

3. Рассчитываем необходимую постоянную ёмкость

Спост(необход)= пФ

4. Рассчитываем эквивалентную ёмкость контура

Сэmin=10+2240=2250пФ

Сэmax=100+2240=2340пФ

5. Рассчитаем фактическую постоянную ёмкость