Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Результат поиска
Наименование:
Курсовик Разработка функциональной блок-схемы, расчет цепей настройки варикапов и входной, элементов колебательного контура УСЧ и первого каскада УПЧ с целью проектирования портативного радиовещательного приемника длинноволнового диапазона по заданным параметрам.
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Схемотехника.
Добавлен: 27.01.2010.
Год: 2010.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Комитет Российской Федерации по рыболовству
Мурманский Государственный Технический Университет
Кафедра радиотехники и телекоммуникационных систем
Курсовой проект
по предмету "Прием и обработка сигналов"
"Проектирование радиовещательного приемника длинноволнового диапазона"
Выполнил: студент гр. Р-593
Кужильный А.Е.
Проверил: профессор кафедры РТКС
Пятси А.Х.
Мурманск
2009
Задание Спроектировать портативный радиовещательный приёмник длинноволнового диапазона со следующими параметрами:
- рабочий диапазон частот: 150 кГц - 420 кГц;
сигналы: амплитудная многотональная модуляция. Для обеспечения эстетического восприятия в радиовещании необходимо передавать полосу частот 100...6300 Гц при допустимой неравномерности около +(0,7...1,5) дБ.
- требование к избирательности:
ослабление соседнего канала приёма - не менее 60дБ;
ослабление по побочным каналам приёма - не менее 50дБ;
- чувствительность, при отношении сигнал/шум не менее 26 дБ не
хуже 5мкВ;
- антенна- магнитная;
- напряжение питания: Еп=9В.
- требование к АРУ:при изменении уровня входного сигнала на 60 дБ изменение уровня выходного сигнала должно составлять не более 6 дБ
Разработка функциональной блок-схемы приёмника
Поскольку в задании предъявлены довольно высокие требования к показателям РПУ, то это предопределяет построение приемника по супергетеродинной схеме. Для повышения чувствительности приемника необходимо применение усилителя сигнальной частоты (УСЧ) в преселекторе. С целью улучшения избирательности приемника УСЧ необходимо сделать резонансным. В качестве усилительных элементов в УСЧ и УПЧ применим полевые транзисторы, т.к. при этом реализуются их преимущества: малый коэффициент шума, большое входное сопротивление и высокая линейность усиления.
Входная цепь (ВЦ) должна обеспечивать возможность настройки на любую частоту заданного диапазона приемника. Плавно настраивать контуры в заданном диапазоне частот можно, изменяя индуктивность или емкость, либо одновременно и то и другое. При настройке контура ВЦ с помощью индуктивности его показатели (конструктивное затухание, полоса пропускания, резонансная эквивалентная проводимость контура) по диапазону резко изменяются, что нежелательно. Настройка ВЦ ёмкостью сопровождается менее резкими изменениями параметров контуров. Осуществить перестройку ёмкости контура возможно при помощи блоков конденсаторов переменной ёмкости (КПЕ). Однако применение КПЕ нецелесообразно вследствие их больших размеров и сложности точного сопряжения. Поэтому в качестве переменной ёмкости контура применяем варикапы. Главное преимущество варикапов - малые размеры, механическая надежность, простота автоматического и дистанционного управления настройкой. Недостатком варикапов в сравнении с КПЕ является нелинейность при больших уровнях сигналов и помех. Ослабить нелинейные эффекты можно применением балансных (двухтактных) схем. В данном случае такой схемой является встречно-последовате ьное включение двух варикапов.
В качестве преобразователя частоты применяем кольцевой диодный преобразователь, имеющий следующие достоинства: меньшее содержание гармоник входных сигналов и комбинационных частот в выходном спектре, широкий динамический диапазон входных сигналов, большая максимально допустимая мощность, широкая полоса пропускания.
Для обеспечения высокой избирательности приёмника по побочным каналам приема необходимо выбрать высокую промежуточную частоту. Современная элементная база позволяет обрабатывать сигналы с частотами более 1 ГГц. Однако в длинноволновом диапазоне частот весьма высокую избирательность обеспечит преселектор при выборе промежуточной частоты равной fпр=10,7 МГц.
Основное усиление и обработка сигнала производиться в тракте промежуточной частоты. Для обеспечения высокой избирательности РПУ по соседним каналам приема необходимо применение фильтра сосредоточенной избирательности (ФСИ). В качестве ФСИ выбираем пьезокерамический фильтр, обладающий близкой к идеальной характеристикой односигнальной избирательности, хорошими массогабаритными показателями. Применение ФСИ позволяет делать каскады УПЧ апериодическими. Для обеспечения высокого качества детектирования на вход последовательного диодного детектора необходимо подавать напряжение с амплитудой не менее 1В. Данное условие определяет требование к коэффициенту усиления всего приёмника.
В качестве системы АРУ выбираем АРУ с задержкой. В задержанной АРУ регулирующее напряжение создается и действует лишь в том случае, если входной сигнал превышает определенное значение (оно обычно выбирается равным чувствительности приемника и называется порогом срабатывания АРУ). Задержанная АРУ по своим характеристикам уступает только усиленной АРУ с задержкой, но последнее требует применения дополнительного усилителя постоянного тока, что вызывает существенное усложнение схемы приемника. Наиболее просто управлять усилением каскадов УПЧ при помощи АРУ можно применяя в УПЧ полевые транзисторы с двумя затворами. В этом случае управляющее напряжение системы АРУ прикладывается ко второму затвору транзистора, уменьшая его крутизну.
Так как требуется спроектировать портативный радиоприёмник, то возникают ограничения на габариты антенны. Поэтому в данном случае целесообразно применить магнитную антенну, которая обладает малыми размерами и низким коэффициентом направленного действия, что позволяет приёмнику принимать сигналы практически со всех направлений.
Применение детектирования колебаний в цепи АРУ с задержкой имеет ещё и то дополнительное преимущество, что при слабых сигналах, когда детектор АРУ заперт, не уменьшается крутизна характеристики усилительных приборов и поэтому не возрастают собственные шумы радиочастотного блока. Последнее обстоятельство объясняется тем, что шумовое сопротивление транзистора обратно пропорционально крутизне S(y21). Следовательно, если АРУ при малых сигналах не работает, то в радиочастотном блоке при этом не уменьшается отношение сигнал-шум за счёт действия АРУ. Сказанное относится, в первую очередь к входным каскадам радиочастотного блока на достаточно высоких частотах, когда их шумы могут быть соизмеримы по интенсивности с внешними помехами воздействующими на вход приёмника.
В качестве варикапа для ВЦ выбираем варикап КВ135А, имеющий следующие параметры:
Свmax=800пФ (при Uобр=1В), Свmin=20пФ (при Uобр=7В).
Так как во ВЦ применяется встречно - последовательное соединение варикапов, то эквивалентная максимальная и минимальная ёмкости такого соединения соответственно равны0
Средняя ёмкость подстроечного конденсатора должна удовлетворять условию С19>(0,3…0,5)Скmin, где Скmin- минимальная ёмкость контура;
Скmin=С/вmin+CLA+Cм+С11VT,
где С11VT- входная ёмкость транзистора УСЧ. В качестве транзистора УСЧ выбираем транзистор 2П302А (характеристики прибора приведены в приложении) с
С11VT=6пФ.
Скmin=10+2+10+6=28пФ.
С19>(8,4…14)пФ
Принимаем С19=10пФ.
Находим ёмкость дополнительного конденсатора
С18=С/2-CLA-C19- C11VT-Cм=47-2-10-6-10=19пФ.
Выбираем конденсатор по ряду Е24
С18=20 пФ
Вычислим ёмкость разделительного конденсатора
,
где Rвх - входное сопротивление УСЧ. Поскольку Rвх=375кОм (расчёт Rвх приведён ниже), то
Наилучшие характеристики ферритовая антенна имеет при отношениях а/lc=0,3; lc lk/lc=0,2. Зададимся значением dk/dc=1,13; lc/dc=20; lk/dk=3,5; dc=0,8см.
По рисунку 3 находим эффективную магнитную проницаемость сердечника э=130Г/м. По графику на рисунке 4 для lk/dk=3,5 находим коэффициент а равный а=2,4.
Теперь можно определить число витков в контурной катушке
Вычисляем действующую высоту (частота в МГц)
Определим входную проводимость УСЧ. Входное сопротивление УСЧ определяется параллельным включением сопротивлений делителя в цепи затвора
Транзистор УСЧ работает с нулевым напряжением на затворе, значит сопротивления R16 и R17 должны быть выбраны такими чтобы падение напряжения на сопротивлении R17 равнялось падению напряжения на истоковом резисторе. Оптимальный режим транзистора обеспечивается при Uси=5В и Iс=3мА. Задаёмся падением напряжения на истоковом резисторе равном UR18=0,2Еп=0,2*92В (при этом обеспечивается удовлетворительная температурная стабилизация режима по постоянному току). Следовательно падение напряжения на резисторе R17 также должно равняться 2В.
Задаёмся сопротивлением R17 равное 500 кОм.
Выбираем резистор по ряду
Е24: R17=510 кОм.
Задаваясь падением напряжения на резисторе развязывающего фильтра равным 1В получаем , что на делителе падение напряжения составляет
URд=Еп- URф=9-1=8В. Так на UR17=2В, UR16= URд- UR17=8-2=6В.
Тогда
R16=6*5000/2=15000 Ом=1,5 Мом
Выбираем резистор по ряду
Е24: R16=1,5 МОм.
Следовательно
.
Отсюда входная проводимость УСЧ равна
Gвх=1/Rвх=1/375000=2,6 мкСм
Определяем эквивалентные затухания ВЦ на частотах побочных каналов приёма
=2fcmaxLk - характеристическое сопротивление контура ВЦ
=242000*0,005=13194 Ом
Эквивалентная активная входная проводимость контура ВЦ равна
Gэ=Gк+Gвх
Gк=1/(Qk)=1/(13194*80)=0,94 мкСм
Gэ=0,94+2,6=3,55 мкСм
dэ= Gэ=13194*3,55*10-6=0,0468
Определяем обобщённую расстройку для зеркального канала
Определяем обобщённую расстройку для промежуточной частоты
.
Вычисляем ослабление зеркального канала приёма
.
Вычисляем ослабление канала промежуточной частоты
.
Полоса пропускания ВЦ
П0,7=fcmaxdэ=42000*0,0468=19656 Гц.
Расчёт цепи настройки варикапов
Чтобы R8,R15,R39,R40 не шунтировали контур ВЦ и контур УСЧ, их сопротивление должно во много раз превышать характеристическое сопротивление этих контуров на максимальной частоте рабочего диапазона. Поскольку max=13194 выбираем сопротивления резисторов R8,R15,R39,R40 равными 100 кОм.
Так как в цепи настройки варикапов ток появляется только во время переходных процессов необходимо чтобы постоянная времени цепи R2С6 и R9С11 не превышала 0,01сек:
0,01c
=R2C6
Зададимся ёмкостью конденсатора С6 равной 20мкФ, тогда
.
Аналогично
.
Выбираем сопротивления резисторов R2 и R9 по ряду Е24 равными 470 Ом.
От номинала сопротивления R1 зависит ток потребления схемы, поэтому желательно выбирать это сопротивление по возможности наибольшим. Следовательно выбираем это сопротивление не менее номинала резистора R8.
В качестве резистора R1 выбираем резистор СП2-2а с максимальным сопротивлением 100 кОм.
Зададимся падением напряжения на фильтре R41С37 равном
UR42=2 В.
.
Выбираем резистор по ряду Е24:
R41=27 кОм
Для обеспечения нормальной работы развязывающего фильтра сопротивление конденсатора С37 на рабочей частоте должно быть по меньшей мере в 100 раз меньше чем сопротивление резисторR41
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С37=6,8 нФ
Между катушкой индуктивности контура и варикапами необходимо включить разделительные конденсаторы С35 и С36, ёмкостью в сто раз большей ёмкости варикапов и служащих для отделения цепи питания варикапов от катушки индуктивности:
С35=С36>100СBmax=100*800*10-12=80 нФ
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С35=С36=91 нФ. Расчёт УСЧ
Номиналы всех элементов колебательного контура УСЧ выбираем такими же как и во ВЦ для обеспечения точного сопряжения настройки.
Сопротивление развязывающего фильтра равно R3=Еф/Ic0, где Еф - падение напряжения на R3. Выбираем Ес0,1Еп , Еф=1В. Ic0=3мА - ток стока в рабочей точке транзистора. Значит
R3=1/0,001=333 Ом
Выбираем резистор по ряду
Е24: R3=330 Ом
Сопротивление резистора в цепи истока определяем по формуле
R18=UR18/ Ic0=2/0,003=666 Ом
Выбираем резистор по ряду
Е24: R18=680 Ом
(UR18 выбирается равным UR18=0,2Еп для достижения удовлетворительной температурной стабилизации режима транзистора по постоянному току).
Для того чтобы ёмкость истокового конденсатора не вносила заметных частотных искажений её сопротивление даже на самой низшей частоте должно быть меньше сопротивления R18
.
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С20=33 нФ
Для обеспечения нормальной работы развязывающего фильтра сопротивление конденсатора С1 на рабочей частоте должно быть по меньшей мере в 100 раз меньше, чем сопротивление резистора R3
С1>100/(сminR3)=100/(21,5*105*333)=0,3 мкФ
Выбираем конденсатор по ряду
Е24: С1=0,33 мкФ
Нагрузкой для колебательного контура в цепи УСЧ является активное сопротивление двух открытых диодов включённых последовательно. В качестве диодов в смесителе выбраны диоды 2А108А (характеристики прибора приведены в приложении), которые в открытом состоянии имеют сопротивление 70 Ом. Следовательно два включённых последовательно открытых диода имеют сопротивление 140 Ом.
Rн=140 Ом Gн=7,14 мСм
Зададимся ослаблением зеркального канала приёма равным
Определим коэффициенты включения в контур транзистора и нагрузки (m и n соответственно). Исходя из условия получения максимального коэффициента усиления каскада УСЧ:
,
где k - коэффициент связи зависящий от конструктивного расположения катушек.
Кu<К0уст следовательно каскад будет работать устойчиво.
Коэффициент усиления каскада по мощности
Требуемый коэффициент усиления УРЧ по мощности должен удовлетворять двум условиям :
С одной стороны
,
где и коэффициенты передачи по мощности смесителя и фильтра ФСС соответственно.
С другой стороны сигнал на выходе УРЧ должен быть таким, чтобы смеситель оставался линейным устройством (чтобы не возникало интермодуляционных помех). Для линейности смесителя к гетеродину предъявляются следующие требования (амплитуда напряжения гетеродина
Uг=2В, Rн=RвхСМ=140 Ом Рг=U2г/Rн=4/140=28,6 мВт).
,
где коэффициент передачи смесителя (так как смеситель выполнен по кольцевой схеме ), - входное сопротивление смесителя.
- сопротивление нагрузки смесителя, при согласовании с ФСС
, .
Тогда
=
{При согласовании }=
В качестве ФСС выбираем пьезокерамический фильтр FPA1-10,7-6 со следующими параметрами:
Число звеньев-4
Средняя частота f0=10,7 МГц;
Полоса пропускания Пф=7…9,5 кГц;
Ослабление при растройке +10 кГц
от средней частоты d, дБ - 46 дБ;
коэффициент передачи по напряжению на средней частоте: 0,97
номинальная входная проводимость Gвх=0,835 мСм
номинальная выходная проводимость Gвых=0,417 мСм
Тогда
Так как КрУРЧ=125, то условие выполняется.
Для согласования входного сопротивления пьезокерамического фильтра с выходным сопротивлением смесителя необходим трансформатор с коэффициентом трансформации
,
где k - коэффициент связи, зависящий от конструктивного расположения катушек, зададимся k=0,9.
Для того, чтобы трансформатор L14L15 можно было бы считать идеальным, реактивное сопротивление его первичной обмотки на и т.д.................
