Расчет радиоприемника СВ диапазона

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО- ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

дисциплины «Радиоэлектронные устройства»

Расчёт радиоприёмника СВ диапазона

Специальность 2-390231

Техническая эксплуатация радиоэлектронных средств

Выполнил А.О. Мещанинов

Проверил И.Х. Бик-Мухаметов

Гомель 2013

Введение

Тема моего курсового проекта расчёт радиоприёмника СВ диапазона. Радиоприёмник предназначен для приёма диапазона СВ и дальнейшего воспроизведения. Место установки радиоприёмника - стационарное.

Курсовой проект является завершающим этапом изучения дисциплины Радиоэлектронные устройства

Пояснительная записка к курсовому проекту состоит из введения анализа исходных данных, окончательный расчёт, заключение, литература.

Заключительным этапом проектирования является расчёт общих характеристик приёмника и составление его принципиальной схемы с перечнем элементов.

Целью курсового проекта является систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по расчёту и проектированию радиоэлектронных устройств, развитие навыков самостоятельной работы при решении разрабатываемых проблем и вопросов.

1. Анализ исходных данных

. Проектируемый мною радиоприёмник является бытовым стационарным и предназначен для приёма СВ диапазона.

. Проектируемый радиоприёмник имеет диапазон принимаемых частот:

f min - f max = 0.52 - 1.5 МГц.

Так как диапазон СВ лежит в промежутке 525 - 1607 кГц, следовательно выбираем диапазон СВ. Для СВ диапазона задаёмся значением промежуточной частоты f пр = 1.84 МГц.

. Чувствительность проектируемого приёмника составляет Е = 1.4 мВ/м, из этого следует, что необходимо применить внутреннюю ферритовую антенну.

. Избирательность по соседнему каналу проектируемого приёмника Se = 30dB (=3162)

Её в основном обеспечивает избирательная система тракта ПЧ выбор которой производится на основе предварительного расчёта

Se = 33 dB(dB) = 20lg30

Se = = 1015 ? 3162

5. Избирательность по зеркальному каналу проектируемого приёмника составляет: Se зер = 18 dB (?7,94). Её обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой производится на основе предварительного расчёта.

Sе зер = 18 dB

Se зер(dB) = 20lg18

Se зер =

Se зер = 100.9 ? 7.94

. Избирательность по частоте равной промежуточной проектируемого приёмника

Se пч = 26dB (? 19.95)

Её обеспечивает избирательная система тракта сигнальной частоты (ТСЧ), выбор которой также производится на основе предварительного расчёта.

Sе пч = 26 dB

Sе пч (dB) = 20lg26

Sе пч =

Sе пч = 1013 ? 19.95

. Согласно варианту задания выходная мощность проектируемого приёмника Рвых=5.5 Вт. Данная мощность определяет выбор схемы УЗЧ, который производится на основе предварительного расчёта.

. Диапазон воспроизводимых частот радиоприёмника составляет Fy - Fв = 450-3150 Гц.

Она определяет ширину полосы пропускания радиоприёмника.

. Коэффициент частотных искажений приёмника М=14 dB (? 5.01) определяется неравномерностью частотной характеристики для верхней частоты модуляции Fв . Величина М характеризует частотные искажения всех трактов радиоприёмника.

М = 14 dB

M(dB) = 20lg14

M =

M = 100.7? 5.01

2. Окончательный расчёт

.1 Расчёт входной цепи с ферритовой антенной

Выбираем строенный блок конденсаторов переменной ёмкости с ёмкостями 10 - 430 пФ

. Определяем ёмкость схемы

Где Кпд = fmax/fmin = 1,5 ? 106/0,52 ? 106 = 2,9 - коэффициент поддиапазона

. Вычисляем индуктивность контура для каждого поддиапазона

. Определяем коэффициент включения рвх (на fmax)

Здесь р(max) = 2?fmaxL = 2 ? 3,14 ? 1,5 ? 106 = 185 Ом

. Находим ёмкость подстроечного конденсатора Сп

Сп = Ссх - См - Сl - рвх2?Свх = 46,71?10-12-1?10-12-2?10-12-0,032?37,5?10-12 = 47 пФ

где См = 1 пФ - ёмкость монтажа.

Сl = 2 пФ - собственная ёмкость ферритовой антенны.

Рвх2?Свх - ёмкость, вносимая во входной контур со стороны транзистора (УРЧ).

Входная ёмкость транзистора УРЧ равна

где коэффициент 1,5 характеризует разброс входных ёмкостей

. Рассчитываем индуктивность катушки связи транзистора со входным контуром

здесь k - коэффициент связи равный 0,7

. Определяем необходимую действующую высоту ферритовой антенны

Где - полоса пропускания приёмника , - полоса ненагруженного входного контура,

Кш = 3 -коэффициент шума транзистора первого каскада,

Е - чувствительность радиоприёмника

. Рассчитываем минимальный коэффициент передачи входной цепи по полю

КЕ min = Qз hд min pвх = 10 ? 0,002 ? 0,3 = 0,006

. Рассчитываем напряжение на входе первого транзистора

Uвх = E ? KE = 1,4 ? 10-3 ? 0,006 = 8,4 мкВ/м

.2 Расчёт усилителя радиочастоты

1.Определяем волновое сопротивление контура на крайних частотах диапазона (на минимальной fmin и максимальной fmax частотах)

L - индуктивность контура ВЧ тракта

2.Определяем коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте

где - полная проводимость прямой передачи,

fmax - максимальная частота диапазона,

Ск - ёмкость перехода коллектор-база транзистора

3.Проверяем возможность выполнения условия устойчивости при заданном транзисторе и параметрах контура (для этого необходимо, чтобы произведение Р1Р2?1)

где Qmax - добротность контура на максимальной частоте,

Так как 1> Р1Р2 > 0,01 транзистор выбран правильно.

. Рассчитываем коэффициент включения контура Р2 в цепь базы последующего транзистора из условия обеспечения полосы пропускания ( коэффициент включения Р1 = = 0,1)

где dЭ (min) = 1/QЭ (min) = 1/7,84 = 0,12 - эквивалентное затухание на минимальной частоте,

d = 1/Q = 1/8,5 = 0,11 - собственное затухание контура,

- активная составляющая выходной полной проводимости

- активная составляющая входной полной проводимости Р1Р2 = 0,1?0,2 = 0,02

Так как произведение Р1Р2 не превышает значения, полученного в формуле, расчёт произведён правильно

. Определяем резонансные коэффициенты усиления на крайних частотах

Полученные значения должны обеспечивать

> <

,31 > 2 6,67 < 14,1

КУРЧ - требуемый коэффициент усиления УРЧ

Куст - коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте

. Рассчитываем индуктивности связи L1 и L2 при автотрансформаторной связи

L1=Р1L = 0,1?196?10-6 = 19,6 мГн

L2=Р2L = 0,2?196?10-6 = 39,2 мГн

. Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R3

R3 = UR3 / lk = 2,25/0,01 = 2250 Ом

Принимаем R3 = 2,2 кОм из ряда Е12 ± 10%

Здесь UR3 = (0,15 - 0,2) ? Ек = 0,15 ? 15 = 2,25 В

Ik ? IЭ = 1 мА

Ек - напряжение питания схемы

. Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя

Принимаем R1 = 22 кОм из ряда Е24 ± 5%

При этом задаёмся и напряжением на резисторе R2

. Находим сопротивление резистора R2

Принимаем R2 = 5,6 кОм из ряда Е12 ± 10%

. Определяем ёмкость блокировочного конденсатора

Принимаем С3 = 15 нФ из ряда Е6 ± 20%

.3 Расчёт усилителя промежуточной частоты

.3.1 Расчёт широкополосного каскада УПЧ

1.Определяем полосу пропускания ШУПЧ

где - полоса пропускания приёмника = Fв - Fн = 3150 - 450 = 2700 Гц

. Находим эквивалентную добротность контура

. Вычисляем коэффициент устойчивого усиления

. Выбираем схему ШУПЧ, для этого определяем Кшпч/Куст

для ШУПЧ1: ,т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив).

для ШУПЧ2: , т.к. отношение меньше единицы, то каскад устойчив и выбираем схему без нейтрализации (каскад устойчив).

. Определяем коэффициент подключения Р2 контура к входу последующего каскада, полагая при этом Р1 = 1:

Для ШУПЧ1:

Для ШУПЧ2:

. Рассчитываем характеристическое сопротивление контура из условия обеспечения усиления Кшпч:

Для ШУПЧ1:

Для ШУПЧ2:

. Определяем эквивалентную проводимость контура

Для ШУПЧ1:

Для ШУПЧ2:

. Рассчитываем собственную проводимость

Для ШУПЧ16

Для ШУПЧ2:

. Определяем параметры контура

Для ШУПЧ1:

Принимаем С= 2,9 нФ из ряда Е12 ± 10%

Для ШУПЧ2:

Принимаем С= 2 нФ из ряда Е12 ± 10%

. Если каскад неустойчив, то находим элементы цепи нейтрализации

Для ШУПЧ1:

Принимаем Сн = 240 нФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем Rн = 68 кОм из ряда Е24 ± 5%

где =Р2/Р1

. Рассчитываем индуктивности катушек связи

Для ШУПЧ1:

Lсв1=Р2.1L = 0,3?4,1?10-6 = 12,3 мкГн (2.3.10)

Lсв2=Р2.2L = 0,13?61,3?10-6 = 8 мкГн (2.3.11)

.3.2 Расчёт апериодического каскада УПЧ

. Рассчитываем значение сопротивления Rн по формуле

Принимаем Rн = 1,8 кОм из ряда Е24 ± 5%

где Капч - коэффициент усиления апериодического УПЧ

. Определяем коэффициент устойчивого усиления на максимальной частоте

где С12Э - ёмкость обратной передачи

С12Э ? Ск ёмкости перехода коллектор-база транзистора

. Рассчитываем сопротивление резистора в цепи эмиттера R3

R3 = UR3/Ik = 3/0,001 = 3000 Ом

Принимаем R3 = 3 кОм из ряда Е24 ± 5%

здесь UR3=(0,15 - 0,2)?Ек =0,2?15 = 3 В

Ек - напряжение питания схемы

Ik ? Iэ

. Определяем сопротивление резистора R1 в цепи делителя

принимаем R1=30 кОм из ряда Е24 ± 5%

При этом задаёмся и напряжением на резисторе R2

ЕR2= (0,15-0,3)?Ек = 0,2?15 = 3 В

5. Находим сопротивление резистора R2

Принимаем R2 = 7,5 кОм из ряда Е12 ± 10%

. Определяем ёмкость блокировочного конденсатора

Принимаем С3 = 1,5 нФ из ряда Е12 ± 10%

.3.3 Расчёт параметров фильтра сосредоточенной селекции (ФСС)

. Определяем расчётную добротность контура Qр

. Задаёмся конструктивной добротностью контура Q так, чтобы она была значительно больше Qp

Q = 300

. Вычисляем полосу пропускания фильтра

где Xn - обобщённая расстройка, соответствующая полосе пропускания задаваться Xn=0,8

. Рассчитываем вспомогательные величины

а) обобщённую расстройку, соответствующую избирательности по соседнему каналу

где - расстройка по соседнему каналу ( = 10 кГц )

б) обобщённое затухание

. Определяем избирательность u по соседнему каналу, создаваемому одним звеном фильтра

u = 12,5 дБ

. Находим частотные искажения вносимые одним звеном

м = 1,3 дБ

. Вычисляем число звеньев nф фильтра из условий обеспечения заданной избирательности и заданных частотных искажений (Se - избирательность по соседнему каналу. Мтпч - частотные искажения ТПЧ

Так как > расчёт произведён правильно и число звеньев фильтра nф принимаем равным округлив его до большего целого числа.

nф = 3

. Рассчитываем избирательность по соседнему каналу и частотные искажения создаваемые фильтром в целом.

Sе = = 3 ? 12,5 = 37,5 дБ (2.3.23)

Мтсч = = 3 ? 1,3 = 3,9 дБ

. Находим коэффициент передачи Кф с помощью графика по числу звеньев фильтра и значению обобщённого затухания

Кф = 0,22

.4 Расчёт преобразователя частоты

Полный расчёт преобразователя частоты состоит из расчёта элементов контура гетеродина и расчёта смесительной части

.4.1 Расчёт элементов контура гетеродина

Элементы контура гетеродина рассчитывают из условий обеспечения сопряжённой настройки контуров при помощи одной ручки.

Этот расчёт производим графическим методом. В контуре гетеродина используется такой же конденсатор переменной ёмкости Ск , как во входной цепи, С2 - ёмкость последовательного сопрягающего конденсатора, С3 - ёмкость параллельного сопрягающего конденсатора.

. Определяем максимальную ёмкость контура гетеродина

Сmax = Ск max + Ссх = 430 ? 10-12 + 46,7 ? 10-12 = 477 пФ

где Ск max - максимальная ёмкость блока переменного конденсатора, выбираемого при расчёте входной цепи:

Ссх - ёмкость схемы, равная ёмкости схемы входной цепи.

. Находим вспомогательный коэффициент

где

. Рассчитываем индуктивность контура гетеродина

Значение коэффициента находим по графику = 0,52

. Определяем ёмкость последовательного конденсатора С2 по графику на рис 2.4.3.

С2 = 560 пФ

Принимаем С2 = 560 пФ из ряда Е12 ± 20%

. Находим ёмкость параллельного конденсатора С3 по графику на рис 2.4.4.

С3 = 12 пФ

Принимаем С3 = 12 пФ из ряда Е12 ± 20%

.4.2 Расчёт смесительной части преобразователя

. Находим значение сопротивления R =

где Rвх = 1/g11Э = 1/0,53 ? 10-3 = 1900 Ом

Кф - 0,22

Sпр - полная проводимость прямой передачи в режиме преобразования

Sпр=|Y21пр|=105 мСм.

Кпр - коэффициент усиления преобразователя равный 10.

Так как R < Rвых

< 158700

Для обеспечения принятого условия р1 = 1 (Rвых пр =R ) выход преобразователя следует зашунтировать резистором

Принимаем Rш = 1 кОм из ряда Е24 ± 5%

где Rвыхпр = 1/g22пр = 1/6,3 ?10-6 = 158,7 кОм

Пересчитываем R и получаем

. Определяем коэффициент включения ФСС со стороны базы

. Находим элементы фильтра

Принимаем С1 = 3,5 пФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С1 = 4,9 пФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С3 = 2,3 нФ из ряда Е12 ± 10%

Принимаем С4 = 1,4 нФ из ряда Е12 ± 10%

Здесь ёмкость в пФ, R - в Ком, L - в мкГн, fпр и 2Fp в КГц

.5 Расчёт детектора

Выбираем тип диода Д9В, предназначен для детектирования высокочастотных модулированных колебаний.

Обратное сопротивление Rобр = 400 КОм

Дифференциальное сопротивление gд = 10 мСм.

. Выбираем схему амплитудного детектора с разделённой нагрузкой

. Вычисляем общее сопротивление нагрузки детектора

где - допустимое входное сопротивление

Принимаем = 4,8 Ком

. Выбираем сопротивление R2 схемы детектора

Принимаем R2 = 3,3 кОм из ряда Е12 ± 10%

где Rвх - входное сопротивление каскада УЗЧ

Принимаем Rвх = 10 Ком

. Находим сопротивление R1

R1=Rн - R2 = 9,9 - 3,3 = 6,6 кОм

Принимаем R1 = 6,6 кОм из ряда Е24 ±5%

. Рассчитываем ёмкость конденсатора С из условия получения допустимых нелинейных искажений

где Fв - максимальная частота модулирующего сигнала (см. исходные данные)

. Задаёмся ёмкостью С1, которая должна быть не больше ёмкости С

Выбираем С1 = 4,7 нФ из ряда Е12 ± 10%

. Находим ёмкость С2

Принимаем С2 = 2,2 нФ из ряда Е12 ± 20%

. Ёмкость разделительного конденсатора Ср вычисляем из условий допустимых частотных искажений в области нижних частот

Принимаем Ср = 33 нФ из ряда Е12 ± 10%

где Fн - минимальная частота модулирующего сигнала

Мнч - частотные искажения в низкочастотной части приёмника

. Задаёмся амплитудой напряжения несущей частоты Uн = 0,8 В

. Определяем действительный коэффициент передачи детектора

где Кд - коэффициент передачи детектора

Принимаем Кд = 0,4

R - сопротивление цепи, с которого снимается модулирующее напряжение низкой частоты:

. Рассчитываем коэффициент частотных искажений в области верхних частот

(2.5.9)

где

.6 Расчёт усилителя звуковой частоты

.6.1 Расчёт предварительного усилителя звуковой частоты

. Выбираем тип транзистора КТ361А, так как допустимое напряжение между коллектором и эмиттером больше напряжения источника питания:

Uкэ > Еист

> 5

Граничная частота транзистора при включении по схеме с общим эмиттером больше верхней частоты диапазона:

> 3150

Справочные данные для транзистора КТ361А:

= 25 В

= 40 Ом

= 10-7

= 50 на = 250 МГц

= 0,3 мкСм

= 50 мкА

= 10 пФ

. Определяем значение постоянной составляющей тока коллектора. Выбираем минимальную величину тока коллектора Iк min

Ik min ?

Ik ? Iн + Ik min = 1 ? 10-3 + 25 ? 10-6 = 1 мА

где Iн = 1mA

. Выбираем минимальное напряжение между коллектором и эмиттером

. Определяем напряжение между коллектором и эмиттером

где Uн = 0,5 В

. находим ток базы IБ0 транзистора

. Выбираем напряжение на сопротивлении RЭ в цепи эмиттера

где Еист - напряжение источника питания

. Вычисляем сопротивление в цепи коллектора

Принимаем Rк = 7,6 кОм из ряда Е24 ± 5%

. Для учёта влияния сопротивления Rк на амплитуду переменной составляющей тока на выходе каскада определяем более точное значение тока в цепи коллектора:

. Рассчитываем сопротивление в цепи эмиттера

Принимаем Rэ = 2,7 кОм из ряда Е12 ± 10%

. Выбираем ток цепи смещения

. Определяем значение сопротивления R2 цепи стабилизации

Принимаем R2 = 1,8 кОм из ряда Е12 ± 10%

. Рассчитываем сопротивление R1 цепи стабилизации

Принимаем R1 = 66 кОм из ряда Е12 ± 10%

. Вычисляем коэффициент нестабильности рабочей точки

где

Если значение , окажется чрезмерно большим, то следует выбрать большее значение тока цепи стабилизации.

. Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки цепи коллектора

где

. Определяем коэффициент усиления по току

. Рассчитываем входное сопротивление

где

. Вычисляем коэффициент усиления по напряжению

. Определяем выходное сопротивление каскада

где Rсиг ? 500 Ом

. Рассчитываем ёмкость разделительного конденсатора С1 и С2

Принимаем С = 180 нФ из ряда Е12 ± 10%

где Мн ? 1,02

. Определяем коэффициент частотных искажений на верхней частоте диапазона

где

. Вычисляем ёмкость блокировочного конденсатора Сэ

Принимаем С = 0,8 мкФ из ряда Е12 ± 10%

где

.6.2 Расчёт оконечного усилителя звуковой частоты

В современных радиоприёмниках, как правило, в качестве оконечных каскадов усилителей звуковой частоты устанавливают интегральные микросхемы. Благодаря применению ИМС снижаются габариты устройства, масса, а также их стоимость. Кроме того, при проектировании радиоприёмных устройств нет необходимости производить расчёты оконечного УЗЧ выполненного на ИМС.

Для данного радиоприёмника выбираем ИМС К174УН4Б так как её параметры удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к проектируемому изделию. Микросхемы служат в качестве усилителя мощности низкой частоты с выходной мощностью до 0,7 Вт на нагрузку 4 Ом. Основные электрические параметры ИМС К174УН4Б описаны в таблице 2.6.2.1.

Таблица 2.6.2.1 - Электрические параметры ИМС К174УН4Б

№ П/ППАРАМЕТРЗНАЧЕНИЕ1Номинальное напряжение питания9 В ± 10%2Ток потребления при Un = 9 В, Uвх = 0 В? 10 мА3Коэффициент усиления при Un = 9 В, fвх = 1 кГц, Uвх = 0,1 В4…404Нестабильность коэффициента усиления напряжения при Un = 9 В, fвх = 1 кГц, Т = +25…+55С? 20%5Коэффициент гармоник при Un = 9 В, fвх = 1 кГц, При Рвых = 0,7 Вт, Uвых = 1,7 В?2 %6Входное сопротивление при Un = 9 В, fвх = 1 кГц? 10 кОм7Выходная мощность при Un = 9 В, Rн = 4 Ома, Кг - 2 %0,7 Вт8Диапазон рабочих частот при Un = 9 В30…20 000 Гц9Коэффициент полезного действия при Un = 9 В, Rн = 4 Ома При Рвых = 1,0 Вт

Заключение

Курсовой проект являлся завершающим этапом изучения дисциплины ,,Радиоэлектронные устройства и он позволил систематизировать, закрепить и расширить теоретические и практические знания по расчёту и проектированию радиоэлектронных устройств.

На начальном этапе выполнения курсового проекта, для определения состава и построения схемы радиоприёмника, был осуществлён детальный анализ исходных данных.

Во втором разделе проекта был произведён полный расчёт всех каскадов радиоприёмника и подобрана стандартизированная элементная база.

На заключительном этапе проектирования была разработана принципиальная схема приёмника. Выполнение курсового проекта позволило развить навыки самостоятельной работы при решении разрабатываемых проблем и вопросов, а также углубить навыки работы с литературой.

диапазон радиоприемник усилитель частота

Литература

1. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник / А.Л. Булычев, В.И. Галкин - 2-ое издание, переработанное и дополненное - Мн. Беларусь, 1993.

. Баркан В.Ф., Жданов В.К. Радиоприёмные устройства. М: Сов. Радио, 1989

. Боровик С.С., Бродский М.А. Ремонт и регулировка БРЭА. Мн.: Высш. Шк., 1989

. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2. А.В. Нефёдов. - М.: КУБК-а, 1996.

. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / И.К. Новачёк, И.П. Блудов, А.В. Юровский. - М.: - КУБК-а, 1995.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНО- ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Больше работ по теме: