Материал: Приемник портативной радиостанции ВЧ-диапазона

Министерство науки и высшего образования рассийской федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

Радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий

(наименование института (факультета), филиала)

Кафедра электронных и квантовых средств передачи информации

(наименование кафедры)

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

(шифр и наименование направления подготовки (специальности))

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Радиоприемные устройства в системах оптической связи

на тему: «Приемник портативной радиостанции ВЧ-диапазона»

Обучающийся _________ к __

(номер группы) (подпись, дата) (Ф.И.О.)

Руководитель профессор, д.т.н. Ильин А.Г.

(должность) (Ф.И.О.)

Курсовая работа зачтена с оценкой _________________

___________________

(подпись, дата)

Казань 2021

Содержание

Техническое задание

По курсу «Радиоприемные устройства в системах оптической связи»

1. Тема: «Приемник портативной радиостанции ВЧ-диапазона»

2. Исходные данные:

3. Разработать структурную и принципиальную схему приемника, произвести полный электрический расчет

Аннотация

В данной курсовой работе разработана структурная и принципиальная схемы приемника портативной радиостанции ВЧ-диапазона. Выполнен предварительный расчет требуемых характеристик приемника. Далее произведен расчет элементов схемы при заданных параметрах.

Abstract

In this course work, a structural and schematic diagram of the receiver of a portable HF radio station has been developed. A preliminary calculation of the required characteristics of the receiver has been performed. Next, the calculation of the circuit elements is performed at the specified parameters.

Введение

Современные радиоприёмные устройства (РПрУ) представляют собой сложную систему, состоящую из большого числа взаимосвязанных узлов: приемной антенны, радиоприемника, оконечного устройства. [4].

Помимо традиционных задач усиления, фильтрации, преобразования и детектирования сигнала в РПрУ производится обработка, поиск и обнаружение сигнала, синхронизация по несущей частоте, адаптация и т.д.

По принципу построения блок-схемы РПрУ различают на приемники прямого усиления (без регенерации и с регенерацией) и супергетеродинные приемники с однократным, двукратным и многократным преобразованием частоты. Cупергетеродинные приемники обладают существенными преимуществами перед приемниками других типов и широко применяются во всех диапазонах частот.

По характеру модуляции принимаемых сигналов различают РПрУ непрерывных сигналов, модулированных по амплитуде (АМ), частоте (ЧМ), фазе (ФМ) и сигналов с различными видами импульсной модуляции (АИМ, ШИМ, ВИМ, КИМ и др.)

Радиоприемник — это прибор, способный избирательно принимать радиоволны и воспроизводить модулированный звуковой сигнал. Все радиоприемники можно разделить на группы по разным параметрам. Самый простой — размер, вес или исполнение прибора.

1. Стационарные — это габаритные приборы, которые оснащены устойчивым корпусом и возможностью зарядки от сети 220 В.

2. Портативные, которые в свою очередь делятся на переносные и карманные приемники, само собой, предназначены для транспортировки. Такие устройства обязательно имеют автономный источник питания, легкий вес и небольшие габариты.

Проектирование радиоприемников выполняется согласно техническому заданию. Обычно в техническом задании указываются: общие требования, требования к электрическим характеристикам (диапазон принимаемых частот, чувствительность, избирательность, качество воспроизведения сигналов, определяемое частотными, нелинейными и фазовыми искажениями, а также искажениями импульсных сигналов; данные входов и выходов приемника; параметры ручных и автоматических регулировок; излучение напряжения гетеродина в антенну, которое характеризует электромагнитную совместимость приемников и т. д.); конструктивные, механические, климатические, технологические, экономические, эксплуатационные требования (надежность).

1. Предварительный расчет радиоприемника

1.1 Расчет полосы пропускания

Полоса пропускания определяется по следующей формуле [2]:

По техническому заданию модуляция амплитудная однополосная, поэтому ширина спектра равна:

Найдем нестабильность частот сигнала:

Выберем значение промежуточной частоты:

Тогда частота гетеродина будет равна:

Найдем нестабильность гетеродинной частоты:

Найдем неточность настроек частот сигнала:

Найдем неточность настроек частот гетеродина:

Рассчитаем нестабильность и неточность настроек:

Найдем доплеровский набег частоты:

Подставим все найденные значения и найдем полосу пропускания:

1.2 Расчет допустимого коэффициента шума

Для дальнейшего расчета возьмём антенну REXANT-104 [3] ( )

Расчет допустимого коэффициента шума определяется по следующей формуле:

Найдем номинальную мощность сигнала:

Определим допустимый коэффициент шума:

1.3 Выбор схемы преселектора

Найдем обобщённую расстройку зеркального канала:

По техническому заданию:

Рис. 1. Нормированные частотные характеристики преселекторов

Выбираем схему преселектора под номером три:

Рис. 2. Структурная схема преселектора

1.4 Расчет общего коэффициента шума

Коэффициент шума первого каскада (ВЦ):

Коэффициент второго каскада (УРЧ). Выберем транзистор ГТ313Б:

Коэффициент третьего каскада (ПЧ). Выберем транзистор КТ920А:

Рассчитаем общий коэффициент шума:

Чувствительность приемника не хуже заданной.

2. Расчет элементов схемы ВЦ

В качестве входной цепи используем схему входной цепи с индуктивной связью с антенной [3].

Рис. 3. Схема входной цепи с индуктивной связью с антенной

Выберем двухсекционный блок конденсаторов

Вычислим максимально допустимую емкость входной цепи:

Вычислим индуктивность контура по формуле:

Найдем индуктивность катушки связи с антенной:

где: – минимальная емкость антенны ( ); – коэффициент удлинения антенны ( )

Найдем коэффициент связи с антенной и коэффициент включения входной цепи к входу УРЧ:

Вычислим коэффициент связи с антенной, обеспечивающий допустимую расстройку контура входной цепи:

Сравниваем и выбираем из условий: , , , где – конструктивно выполнимый коэффициент связи, равный 0,5÷0,6 для катушек с универсальной намоткой и 0,4÷0,5 для катушек с однослойной намоткой. Итак, , , . Выбираем коэффициент связи .

Выбираем индуктивность связи так, чтобы она совместно с ёмкостью образовывала контур, настроенный на частоту выше при верхней настройке гетеродина:

Вычислим коэффициент связи между катушками и необходимый для получения , определенного ранее: