Разработка и расчет функциональной схемы радиовещательного супергетеродинного приемника

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Филиал Московского Государственного Открытого Университета

в городе Александрове

 

Факультет информатики и радиоэлектроники

 

Кафедра РЭУС

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по дисциплине: «Радиоприемные и радиопередающие устройства»

 

Разработка и расчет  функциональной схемы радиовещательного супергетеродинного приемника

 

Пояснительная записка

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса

специальность 210201

шифр 607885                                                                                       Щекланов В.Ю.

 

Проверил:                                                                                           Смышляев Е.И.

 

 

 

                                                

 

 

 

 

 

 

                                                            2011

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

П1 Приемник супергетеродинный. Схема электрическая принципиальная.

П2 Приемник супергетеродинный. Перечень элементов.

 

 

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Тема задания: Разработка и расчет  функциональной схемы радиовещательного супергетеродинного приемника IV класса.

Исходные данные:

1. Диапазон принимаемых частот:

минимальная частота диапазона fmin, кГц 150.103

максимальная частота диапазона fmax, Гц 408.103

2. Вид модуляции сигнала АМ

коэффициент модуляции m 1

3. Промежуточная частота fпр, Гц 465.103

     Полоса частот звукового сигнала П, Гц 300÷3400

4. Селективность:

по станции с зеркальной частотой Seзер, дБ 30

по соседней станции Seс, дБ 30

станции с промежуточной частотой Seпр, дБ 30

Чувствительность приемника, В 200.10-3

5. Выходная мощность Pвых, Вт 100.10-3
6. Коэффициент амплитудно-частотных искажений МИ, МВ, дБ 8
7. Напряжение источника питания Еист, В 9
8. Напряжение на входе  детектора Uвх д, В 0,7

 

Требуется:

1. В данной курсовой работе необходимо разработать схему электрическую принципиальную супергетеродинного приёмника на двух интегральных микросхемах. Произвести расчет функциональной схемы супергетеродинного приемника.

2. Расчет основных узлов:

1. преобразователь частоты;
2. детектор;
3. усилитель звуковой частоты.
3. Дать описание функциональной схемы супергетеродинного приемника.
4. Чертёж схемы электрической принципиальной с перечнем элементов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Радиосвязь, электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления радиосвязи в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача), размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём), - радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый радиосигнал очень слаб, так как в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии. Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал, обычно дополнительно усиленный, преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному. В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение радиосвязи и использование радиоволн в радиолокации, радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, - обеспечения их электромагнитной совместимости.

Линии радиосвязи используются для передачи телефонных сообщений, телеграмм, потоков цифровой информации и факсимиле, а также и для передачи телевизионных программ (обычно на метровых и более коротких волнах). Развитие линий радиосвязи планируется с учётом вхождения радиосвязи в Единую автоматизированную систему связи страны. Организационно-технические мероприятия и средства для установления радиосвязи и обеспечения её систематического функционирования образуют службы радиосвязи, различаемые по назначению, дальности действия, структуре и др. признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической радиосвязи; фиксированной (между определёнными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения.). Большое значение имеет радиосвязь в вооружённых силах.

Цифровые методы обработки и передачи информации всё более широко внедряются в науку и технику, в том числе в системы и средства электросвязи. В течении уже многих лет ведутся работы по созданию системы цифрового радиовещания ЦРВ. Необходимость её разработки обуславливается возросшими требованиями к качеству звуковых программ, которое не может быть обеспечено с помощью аналоговых систем АМ и ЧМ вещания. Между тем, переход на цифровую систему, помимо создания современной технической базы, требует крупных затрат. Ведь её внедрение связано с полной заменой

парка находящихся сегодня в эксплуатации радиоприёмных средств. Причём, мощность и технологический уровень отечественной промышленности, призванной обеспечить решение этой задачи, должны быть адекватны требованиям рынка.

В настоящее время большинство радиолюбителей заинтересовано в развитии ЦРВ (цифрового радиовещания). Учитывая большой интерес радиолюбителей к затронутой проблеме, необходимо познакомить их с положением дел в областях ЦРВ – цифрового радиовещания и у нас в стране, и за рубежом.

По некоторым прогнозам, в недалёком будущем внедрение ЦРВ создаст огромный мировой рынок бытовой приёмной аппаратуры, который потребует 2000 миллионов стационарных, портативных и автомобильных приёмников (500 миллионов приёмников только для Европы).

К сожалению, наша страна заметно отстала в развитии цифрового радиовещания от стран Запада. Но в настоящее время в России ведутся работы по усовершенствованию аналогового радиовещания.

К представителям аналогового радиовещания можно отнести двухдиапазонный переносной УКВ ЧМ приёмник на аналоговой микросхеме КХА 058, который я представил в данном курсовом проекте.

 

1. ВЫБОР И РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ, ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПА РАБОТЫ СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЕМНИКА

1.1. Для реализации поставленной задачи курсового проекта мною предложена следующая структурная схема супергетеродинного УКВ приёмника, которая содержит в себе следующие блоки (рисунок 1).

Рисунок 1 – Структурная схема супергетеродинного УКВ приёмника.

1. ВЦ – входная цепь
2. УРЧ – усилитель радиочастоты
3. ПЧ – Преобразователь частоты

0.  С – Смеситель

•  Г – Гетеродин

4. УПЧ – усилитель промежуточной частоты
5. Д – детектор
6. БН – блок настройки
7. УНЧ – Усилитель низкой частоты
8. ВУ – воспроизводящее устройство
9. БП – Блок питания

 

Входная цепь предназначена для выделения заданного сигнала высокой частоты из всех сигналов, поступающих из антенны, при этом заметно ослабляются сигналы других станций и различных помех. Во входной цепи осуществляется предварительная начальная избирательность приёмника.

Усилитель радиочастоты производит усиление выделенного колебания высокой частоты и ослабление других сигналов и помех. То есть, усилитель радиочастоты обеспечивает избирательность приёмника. Усилитель радиочастоты должен обеспечить оптимальный уровень сигнала для детектора.

Преобразователь частоты предназначен для преобразования сигнала высокой частоты, усиленного усилителем радиочастоты в колебания промежуточной частоты. Для преобразования частоты требуется вспомогательное напряжение. Для получения этого напряжения используется маломощный генератор гармонических колебаний – гетеродин, который является составной частью преобразователя частоты. При совместном действии напряжения сигнала и напряжения гетеродина в смесителе образуется сложное колебание – биение, из которого контуру выделяется разностная частота.

Усилитель промежуточной частоты производит усиление разностной частоты, преобразованной преобразователем частоты, при этом увеличивается чувствительность и избирательность.

Детектор осуществляет преобразование выделенных модулированных колебаний в низкочастотный сигнал.

Блок настройки предназначен для подстройки опорной частоты гетеродина, тем самым, осуществляя настройку на нужную частоту диапазона.

Усилитель низкой частоты необходим для усиления по мощности сигнала для лучшей работы воспроизводящего устройства, при этом усилитель низкой частоты не должен искажать формы сигнала, если это специально не предусмотрено.

Воспроизводящее устройство предназначено для воспроизведения сигнала звуковой частоты, усиленного усилителем низкой частоты.

 

1.2. Выбор числа поддиапазонов.

Коэффициент диапазона КД характеризуется отношениями граничных частот диапазона [1, с.350]:

 

Значение КД находится в пределах 1,2÷3, следовательно, диапазон приемника на поддиапазоны не делится.

1.3. Выбор параметров избирательной  системы тракта радиочастоты (ТРЧ).

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

При  Sезер=30 дБ, fпр=465 кГц, для диапазона частот от fmin=150 кГц до fmax=408 кГц принимаем в качестве избирательной системы одиночный колебательный контур [1, стр. 350].

Добротность контура ТРЧ Qэ находят:

а) из условия обеспечения избирательности по зеркальному каналу Seзер с помощью формулы [1, стр. 185, 6.23]

, 

при n=1 [1, стр. 351, 12.14]

 

б) из условия обеспечения полосы пропускания Птрч при n=1 [1, стр. 351, 12.16]

, 

где Мк - коэффициент частотных искажений контура на граничных частотах, предварительно принимаем Мк=0.7 [1, стр. 352].

Полоса пропускания ТРЧ превышает заданную полосу приемника

, 

где Fв - максимальная частота диапазона воспроизводимых звуковых частот, Fв=3000 Гц;

Dfсопр - допустимая неточность сопряжения настроек контуров, для диапазона частот от 150 кГц до 408 кГц принимаем Dfсопр=2500 Гц;

Dfг - возможное отклонение частоты гетеродина, принимаем Dfг=0.7.10-3.fmax=0.7.10-3.408.103=285,6 Гц.

ПТРЧ³2.(3000 + 2500 + 285,6) » 11,6.103 Гц;

Искомое значение добротности должно находиться из условия [1, стр. 352] QЭП=13.2 > QЭ > QЭИ=3,1 принимаем QЭ=4 и приравниваем ее значению добротности на максимальной частоте QЭ (max)=4. Задаемся собственной добротностью Q=40. Значение добротности на максимальной частоте

 

где dЭ (min) – эквивалентное затухание контура на минимальной частоте [1, стр. 352],

; 

d - собственное затухание контура, d=1/Q=1/40=0,025;

dЭ (max) - затухание контура на максимальной частоте,

dэ (max)=1/QЭ (max)=1/4= 0,25.

,

.

Полученные значения входят в допустимый интервал:

QЭП=13.2 > QЭ (min)=9,09;  QЭ (max)= 4 > QЭИ=3,1.

Проверка избирательности по зеркальному каналу: