Курсовая работа (т): Супергетеродинный частотно-модулированный приемник

Супергетеродинный частотно-модулированный приемник

Министерство образования и науки РФ

Рязанский Государственный Радиотехнический университет

Кафедра РТУ

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине:

«Устройства приема и обработки сигналов»

Выполнил

ст.гр.715

Сурков Е.Н.

Проверил:

Комиссаров А.В.

Рязань, 2011г.

Введение

Радиоприемное устройство - одно из важнейших и необходимых элементов любой радиотехнической системы передачи информации. В настоящее время для радиоприемных устройств весьма характерным является большое их разнообразие, определяемое различием радиотехнических систем, в состав которых они входят. Несмотря на такое многообразие, все радиоприемные устройства связывает общность построения структурной схемы. Конкретное схемное выполнение радиоприемника определяется общими требованиями, предъявляемыми к радиоприемному устройству в целом. В зависимости от схемного выполнения высокочастотного тракта радиоприемники разделяются на два основных типа: приемники прямого усиления и супергетеродинные приемники. Приемник прямого усиления характеризуется тем, что его высокочастотный тракт осуществляет усиление и частотную избирательность непосредственно на частоте принимаемого сигнала.

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника является то, что независимо от частоты принимаемого сигнала обработка его производится на фиксированной частоте, называемой промежуточной.. Промежуточная частота выбирается как правило ниже частоты принимаемого сигнала. Поэтому обработка сигнала получается проще и более качественная. Это является достоинством супергетеродинного приемника. Но супергетеродины не лишены некоторых недостатков. В первую очередь это наличие дополнительных каналов приема. Еще один недостаток супергетеродинных приемников состоит в возможности возникновения так называемых комбинационных свистов.

В данной курсовой работе разрабатывается супергетеродинный ЧМ приемник.

Структурная схема РПрУ

Структурная схема радиоприемника имеет следующий вид:

Рисунок 1. Структурная схема РПрУ

Где,

А - антенна,

УРЧ - усилитель радиочастоты (малошумящий усилитель),

Ф1,Ф2 - фильтры преселектора,

СМ1, СМ2 - смесители частоты,

Г1, Г2 - гетеродины,

Фпч1, Фпч2 - фильтры промежуточных частот,

УПЧ - усилитель промежуточной частоты,

ОА - ограничитель амплитуд,

ЧД - частотный детектор,

ФНЧ - фильтр нижних частот,

УЗЧ - усилитель звуковой частоты.

Назначение и структура каскадов супергетеродинного приемника с двойным преобразованием частоты

) Преселектор - состоит из фильтра входной цепи(Ф1) и фильтра УРЧ (Ф2). Ф1 предназначен для предварительной фильтрации принимаемого полезного сигнала из множества сигналов , поступающих на антенну. Так же Ф1 и Ф2 необходимы для обеспечения избирательности по первому зеркальному каналу и каналу прямого прохождения.

) Усилитель радиочастоты - УРЧ. Требуется для увеличения уровня сигнала , поступающего с фильтра входной цепи , до минимального уровня требуемого микросхемой.

) Смесители частоты - СМ1 и СМ2. Предназначены для переноса спектра сигнала на промежуточную частоту(ПЧ).

)Гетеродины - Г1, Г2. Требуются для осуществления преобразования частоты в смесителях.

) Фильтры промежуточных частот - Фпч1 и Фпч2. Требуются для обеспечения избирательности по второму зеркальному каналу и по соседним каналам приема.

) Усилитель промежуточной частоты - УПЧ. Обеспечивает основное усиление сигнала по напряжению.

) Ограничитель амплитуд -ОА. позволяет устранить нежелательные изменения амплитуды сигнала.

) Частотный детектор - ЧД(демодулятор). Преобразует принимаемый модулированный сигнал в напряжение, соответствующее передаваемому сообщению.

Выбор элементной базы

Во входной цепи поставим полосовой фильтр на ПАВ SF0146BA03086S. Его характеристики приведены в следующей таблице:

Таблица 1.

Основной каскад выполним на ИМС MC13135 фирмы Motorola (спецификация приведена в приложении), которая представляет собой ЧМ приемник с двойным преобразованием частоты. В нем осуществляется двойное преобразование частоты, усиление, ограничение по амплитуде и детектирование сигнала.

На первую промежуточную частоту выберем кварцевый фильтр фирмы Advanced Crystal Technology RE 17.9M30BTGX2-PF со следующими характеристиками:

Таблица 2.

В качестве фильтра на вторую промежуточную частоту выберем керамический фильтр фирмы ФП1П1-60,12, со следующими характеристиками:

Таблица 3.

В качестве усилительного прибора для усилителя радиочастоты возьмем малошумящий транзистор 2SC2549 со следующими основными параметрами:

Таблица 4.

Расчет частотного плана

В разрабатываемом радиоприемном устройстве, перестройка по диапазону будет осуществляться частотой первого гетеродина.

Рисунок 2. Частотный план

Выберем , т.к на эта частота является стандартной, она подходит к требования микросхемы и позволяет обеспечить избирательность по побочным каналам приема.

161,9 МГц

При этом частота первого зеркального канала лежит в диапазоне частот: ;

Выберем ц, т.к эта частота является стандартной и она подходит к требования микросхемы.

При этом частота второго зеркального канала лежит в диапазоне частот:

;

Избирательность по побочным каналам:

Избирательность по первому зеркальному каналу и каналам прямого прохождения( осуществляется фильтрами преселектора:

- подавление вне основной полосы частот, - потери.

Т.к. , не удовлетворяет требования ТЗ ( ,то необходимо использовать два фильтра SF0146BA03086S.

При этом избирательность по побочным каналам получается равной:

что полностью соответствует ТЗ.

Избирательность по соседнему каналу и второму зеркальному каналу:

Осуществляется фильтрами Фпч1 и Фпч2.

Избирательность по соседнему каналу(осуществляется фильтром Фпч2):

Т.к. , не удовлетворяет требования ТЗ ( ,то необходимо использовать два фильтра ФП1П1-60,12.

При этом избирательность по соседнему каналу получается равной:

 дБ что полностью удовлетворяет ТЗ.

Избирательность по второму зеркальному каналу(осуществляется фильтром Фпч1):

Т.к. , не удовлетворяет требования ТЗ ( ,то необходимо использовать два фильтра RE 17.9M30BTGX2-PF

При этом избирательность по второму зеркальному каналу получается равной:

 дБ что полностью удовлетворяет ТЗ.

Расчет энергетического плана

Проведем расчет энергетического плана с целью определения - соответствует ли отношение сигнал/шум на выходе приемника ТЗ при выбранной элементной базе.

)Отношение сигнал/шум на входе приемника:

где  - мощность сигнала на входе приемника,  - мощность шума на входе приемника.

где  - чувствительность приемника,  - сопротивление антенны приемника.

где по формуле Найквиста  ,  - полоса пропускания.

)Коэффициент шума радио приемника:

Так как основной вклад в шумовые свойства приемника оказывают лишь каскады вплоть до первого смесителя (рис. 1), следовательно, выражение для коэффициента шума радиоприемника можно записать следующим приближенным выражением:

 - коэффициент передачи по мощности соответствующих каскадов,

 - коэффициенты шума соответствующих каскадов.

Коэффициенты шума и передачи соответствующих каскадов:

раз

,

где - мощность на выходе УРЧ, - мощность на входе УРЧ соответственно.

 ,

где - напряжение на входе УРЧ,

При чувствительности приемника  и при соответствующем коэффициенте передачи входной цепи (Ф1) необходимо, чтобы: