Проектування радіомовного приймача діапазону КВ–1 (стр. 1 из 5)

Вступ

Радіоприймальний пристрій складається із прийомної антени, радіоприймача й кінцевого пристрою, призначеного для відтворення сигналів.

Для усунення недоліків приймачів прямого посилення була запропонована схема приймача з перетворенням частоти. При цьому основне посилення сигналу здійснюється на проміжній частоті. Підсилювач проміжної частоти забезпечує високу вибірковість по сусідньому каналу. Перебудова по діапазону здійснюється за рахунок простих систем перебудови частоти гетеродину й частоти настроювання вхідного ланцюга. У цьому випадку частотно – вибіркові ланцюги, включені до перетворювача частоти, здійснюють вибірковість по дзеркальному каналу

Усі супергетеродинні приймачі складаються із трьох основних частин: лінійного тракту, демодулятора й пристроїв регулювань (керування). Лінійний тракт однаковий для приймачів різних типів. Він складається із вхідного ланцюга (ОЦ), підсилювача радіочастоти (ПРЧ), змішувача (З) і гетеродину (Г) перетворювача частоти, а також підсилювача проміжної частоти (ППЧ).

Гідності:

- поліпшується вибірковість по сусідньому каналу;

- спрощується перебудова частоти приймача;

- при перебудові не змінюються основні характеристики приймача;

- висока чутливість супергетеродинних приймачів обумовлена високим коефіцієнтом передачі амплітудного детектора, пов'язана з тим, що амплітудний детектор працює в режимідетектирования сильних сигналів.

Недоліком супергетеродинних приймачів є наявність побічних каналів приймання.

1. Основна частина

1.1 Радіохвилі. Їх відкриття

Відкриття радіохвиль дало людству масу можливостей. Серед них: радіо, телебачення, радари, радіотелескопи й бездротові засоби зв'язку. Усе це полегшує нам життя. За допомогою радіо люди завжди можуть попросити допомоги в рятувальників, кораблі й літаки подати сигнал нещастя, і можна довідатися, події відбуваються у світі.

Гіпотезу про існування радіохвиль висунув англійський учений Джеймс Максвелл на підставі вивчення робіт Фарадея по електриці. Для висування гіпотези про можливість виникнення електромагнітних хвиль Максвелл спирався на відкриття індукційного струму Фарадеєм. Максвелл пояснив появу індукційного струму виникненням вихрового електричного поля при будь-якій зміні магнітного поля. Далі він допустив, що електричне поле має такі ж властивості: при будь-якій зміні електричного поля в навколишньому просторі виникає вихрове електричне поле.

Рисунок 1 – Схема радіохвилі

Процес взаємного породження магнітного й електричного поля повинен безупинно тривати й захоплювати усі нові й нові області в навколишньому просторі. Процес взаємного опородження електричних і магнітних полів відбувається у взаємно перпендикулярних площинах. Електричні й магнітні поля можуть існувати в речовині й у вакуумі, і можуть поширюватися у вакуумі. Умовою виникнення електромагнітних хвиль є прискорений рух електричних зарядів. Так, зміна магнітного поля відбувається при зміні струму в провіднику, а зміна струму відбувається при зміні швидкості зарядів. Отже, електромагнітні хвилі повинні виникати при прискореному русі електромагнітних зарядів.

Але от створення електромагнітних хвиль дослідним шляхом належить фізикові Герцу. Для цього Герців використовував високочастотний іскровий розрядник (Вібратор).

Рисунок 2 – Схема найпростішого іскрового розрядника

Зробив цей досвід Герців в 1888 г. Полягав вібратор із двох стрижнів, розділених іскровим проміжком. Експериментував Герців із хвилями частотою 100000000 Гц. Обчисливши власну частоту електромагнітних коливань вібратора, Герц зміг визначити швидкість електромагнітної хвилі по формулі υ=λν.Вона виявилася приблизно дорівнює швидкості світла: з=300000 км/с. Досвід Герца блискуче підтвердили пророкування Максвелла. Для порушення коливань вібратор підключався до індуктора. Коли напруга на іскровому проміжку досягало пробивного значення, виникла іскра, яка закорочувала обидві половинки вібратора. У результаті виникали вільні загасаючі коливання, які тривали доти, поки іскра не гаснула. А для того щоб виникаючий при коливаннях високочастотний струм не відгалужувався в обмотки індуктора, між вібратором і індуктором включалися дроселі (котушки з великою індуктивністю). Після загасання іскри вібратор знову заряджався від індуктора, і весь процес повторювався знову. Таким чином, вібратор Герца збуджував ряд цугів слабко загасаючих хвиль.

І під час цих коливань встановлювалася стояча хвиля струму й напруги. Сила струму I була максимальною (пучність) у середині вібратора й зверталася в нуль на його кінцях. Напруга U у середині вібратора мала вузол, на кінцях – пучності. Досвіди Герца були продовжені П.Н. Лебедєвим в 1894 г. П.Н. Лебедєв відкрив подвійне переломлення хвиль у кристалі. Також радіохвилі мають усі основні властивості хвиль.

Рисунок 3 – Зображення стоячих хвиль струму і напруги

Електромагнітні хвилі залежно від довжини хвилі

(або частоти коливань ) розділені умовно на наступні основні діапазони: радіохвилі, інфрачервоні хвилі, рентгенівські промені, видимий спектр, ультрафіолетові хвилі й гама - промені. Такий поділ електромагнітних хвиль засноване на відмінності їх властивостей при випромінюванні, поширенні й взаємодії з речовиною.

2. Спеціальна частина

2.1 Вхідні дані

Діапазон частот 11 ÷ 13 МГц

Частотна характеристика 0,1 – 8,0 кГц

Чутливість приймача U

=5мкВ

Вибірковість по дзеркальному каналу S_з.к.=34дБ

Вибірковість по сусідньому каналу S_с.к.=30дБ

Відношення сигнал/шум на виході приймача γ=25

Вихідна потужність: P

=350 мВт

Напруга живлення: 15 В.

2.2 Розрахунки смуги пропускання приймача

Смуга пропущення приймача П складається із ширини спектра сигналу П_с і нестабільностей у тракті й неточності настроювань П_н:

П=П_с+П_н

Ширина спектра сигналу визначається типом використовуваного сигналу в лінії зв'язку. Для безперервного ЧМ модульованого сигналу:

.

Нестабільність ураховується в такий спосіб:

,

де Df_с - нестабільність частоти сигналу,

Df_г - нестабільність частоти гетеродину приймача,

Df_нач - початкова неточність установки частоти гетеродину,

Df_пч - неточність настроювання контурів ППЧ.

Тому що діапазон частот рівний

,

те в подальших розрахунках ми будемо використовувати середнє значення цього діапазону, тобто fc_.=12 Мгц.

Задамося нестабільністю частоти сигналу Δf/f_с=±1·10^-6,

звідки Dfc=fc·10^-6=12·10⁶·10^-6=12 Гц.

У супергетеродинних приймачах частотна вибірковість визначається в основномуослабленнями дзеркального S_езк і сусіднього (або сусідніх) S_еск каналів. У приймачах з одинарним перетворенням частоти ослаблення дзеркального каналу забезпечує преселектор, ослаблення сусіднього каналу - в основномуППЧ і частково преселектор. Резонансні характеристики преселектора й ППЧ повинні бути такими, щоб лінійний тракт мав смугу пропущення не менше заданої П.

Проміжна частота f_п повинна лежати поза діапазоном прийнятих частот f_е й забезпечувати:

1) Задану вибірковість по дзеркальному каналу S_езк.

2) Задану вибірковість по сусідньому каналу S_еск .

3) Задану смугу пропущення лінійного тракту П.

4) Можливість застосування контурів з реалізованою добротністю.

Для наших розрахунків вибираємо значення проміжної частоти f_п= 6,5 Мгц.

Нехай

, тоді для транзисторного гетеродину із кварцовою стабілізацією .

Початкова неточність установки частоти гетеродину становить

Нестабільність проміжної частоти ПЧ становить

Смуга пропущення лінійного тракту приймача П повинна бути не ширше діапазону частот

, тобто

Тому що наша відповідь задовольняє умову, то розв'язки виконані вірно.

2.3 Забезпечення припустимого коефіцієнта шуму

Визначивши смугу лінійного тракту, перейдемо до вибору перших каскадів приймача, що забезпечують необхідну чутливість. Цей параметр характеризується припустимим коефіцієнтом шуму N_д.

Шумова смуга тракту:

П_ш=1.1·П=1.1·201,76кГц=221,936кГц.