      Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Радиотехнические устройства и системы диагностики»
Допускается к защите
Зав. кафедрой _____________
(подпись)
__________________________
(ФИО)
“ ___ ” ____________ 2012г.
Квалификационная работа
на тему: __Проектирование_радиоприемного устройства КВ диапазона______
__________________________________________________________________
Студента ___Бойко Александра Андреевича_______________________
(ФИО)
___________________________________группы ____РИБ-418____
Пояснительная записка
Шифр работы КР – 02068999 – 32 - 01 ПЗ
Специальность 210300.62 «Радиотехника»
Руководитель проекта (работы)
Куратор_____________________ Аржанов В. А.___________________
(название раздела) (подпись, дата) (ФИО) (ФИО)
Нормоконтроль___Одинец А. И.____ Аржанов В. А.___________________
(название раздела) (подпись, дата) (ФИО) (подпись, дата)
________________________________
Разработал студент
____________________________
(подпись, дата)
Омск 2012
Омский государственный технический университет
Кафедра ____________________
|
Утверждаю
|
|
Зав. кафедрой ____________________
|
|
Дата ____________________________
|
Задание
на выпускную квалификационную работу
Студент ________Бойко Александр Андреевич_____________________________________
1. Тема работы__Проектирование радиоприемного устройства КВ диапазона___________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
утверждена приказом по вузу от “ _____ ” ________________________ 201 __ г. № ______
2. Срок сдачи студентом законченной работы_____________________________________
3. Исходные данные к работе ___________________________________________________
4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов) ________ Анализ состояния вопроса; выбор и обоснование структурной схемы; расчет узлов приемника; _выбор смесителя, гетеродина и детектора___________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
5. Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)_____________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
6. Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов работы)
_____________________________________________________________________________
7. Дата выдачи задания _________________________________________________________
Руководитель ________________________________________________________________
(подпись)
Задание принял к исполнению ___________________________________________________
Техническое задание
Произвести расчет радиоприёмного устройства с заданными характеристиками:
Диапазон принимаемых частот 4-17 МГц
Чувствительность 1 мкВ
Избирательность по побочному каналу 60 дБ
Избирательность по соседнему каналу 60 дБ
Полоса пропускания 1,5 кГц
Вид модуляции АМ
РЕФЕРАТ
Отчет по дипломному проекту состоит из стр., в который входят рисунков, таблицы, источников информации.
Ключевые слова: ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР, СМЕСИТЕЛЬ, ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ, ГАРМОНИКИ, ГЕТЕРОДИН, УСИЛИТЕЛЬ и т.д.
В ходе курсовой работы, на основании технического задания, необходимо спроектировать приемник КВ диапазона.
В результате проектирования раскрыты следующие вопросы, которые касаются перспективы развитии курсового проекта. При изучении методов построения аналогов проектируемого устройства и сравнения их достоинств и недостатков, сформированы технические условия для радиоприемника КВ диапазона, и произведен выбор структурной схемы. На основании структурной схемы сформирована схема электрическая принципиальная, с использованием новых схемотехнических решений и учетом научно-технического прогресса, и произведен полный расчет проектируемого устройства.
Содержание
С.
Введение………………………………………………………………………….
1. Расчет структурной схемы приемника…………………….………………..
1.1.Определение числа поддиапазонов………………………...……...…….
1.2.Поверочный расчет чувствительности приемника……………………..
1.3.Выбор промежуточной частоты приемника………………….…………
1.4. Выбор структурной схемы приёмника…………………………………
2.Расчет входной цепи……….………………………………………………….
3. Выбор и расчет усилителя радиочастоты…………...………………………
4. Выбор и обоснование смесителя……………………………….....................
5. Выбор и обоснование гетеродина …………………………….…………….
6. Выбор фильтра……………………….……....................................................
7. Выбор и расчет усилителя промежуточной частоты…………………..…...
8. Выбор и обоснование преобразователя частоты…………………...............
9. Выбор и обоснование детектора…………………………………...……….
9.1. Принцип действия и характеристики диодного детектора………….
10. Анализ результатов….....……………………………………………………
Заключение ……………………………………………………………………...
Список литературы……………………………………………………………...
|
6
10
10
12
13
16
17
20
23
25
28
29
31
33
36
41
42
43
|
Введение
Радиоприемным устройством (РПУ) называют такое радиотехническое устройство, которое предназначено для приёма радиосигналов и преобразования их к виду, позволяющему использовать передаваемое сообщение.
Для передачи любого сообщения (речевого, текстового, изображения, цифровых данных и т.д.) с помощью радиоволн служит радиоканал, который соединяет источник и потребитель сообщения. Он содержит радиопередающее устройство, среду, в которой распространяются радиоволны, и радиоприемное устройство.
В радиопередающем устройстве сообщение преобразуется в соответствующий ему модулирующий сигнал. Этот сигнал модулирует высокочастотное колебание. С помощью передающей антенны происходит преобразование энергии радиосигнала, т.е. модулированного высокочастотного электрического колебания, в энергию электромагнитного поля. В виде радиоволн поле распространяется в окружающем антенну пространстве. При этом радиоволна может рассеиваться, поглощаться, отражаться от неоднородностей среды, преломляться и т.д. В результате энергия радиоволны в месте приема оказывается значительно меньше, чем вблизи передающей антенны. С помощью приемной антенны происходит обратное преобразование энергии электромагнитного поля высокой частоты в энергию электрического колебания. В результате цепи приемной антенны создается ЭДС радиосигнала, являющегося источником входного воздействия для РПУ.
Радиоприем сопровождается действием на радиоканал различных радиопомех, а также искажением сигнала. Радиопомехи и искажения сигнала могут привести к недопустимым искажениям в передаваемом сообщении.
Под помехами понимаются все действующие на РПУ колебания, которые мешают приему полезного сообщения и приводят к его искажению. Радиопомехи могут возникать вне РПУ, т.е. в среде распространения радиоволн (внешние помехи) и внутри него (внутренние помехи). Совокупность всех помех определяет электромагнитную обстановку (ЭМО) в месте приема.
Искажения вне РПУ связаны с физическими процессами, сопровождающими распространение радиоволн: многолучевостью, дисперсией и др. Искажения внутри РПУ обусловлены не идеальностью его характеристик, т.е. отличием характеристик РПУ от тех, которые не приводят к искажениям передаваемого сообщения.
Выделяют три составных части РПУ: 1) приемная антенна; 2) собственно РПУ, или радиоприемник, в котором осуществляется необходимые преобразования сигнала, используемого для передачи соответствующего сообщения; 3) выходное (оконечное) устройство (ОУ), в котором происходит преобразование сигнала в сообщение или обработка сигнала с целью его дальнейшего использования. Это устройство может входить в состав РПУ или быть автономным.
Радиосигнал, несущий полезную информацию, как правило, на выходе РПУ не является единственным и доминирующим по уровню мощности. Этот сигнал обычно мал и содержится в смеси с помехами, создаваемыми другими, одновременно работающими радиопередатчиками, а также источниками различных излучений. Передаваемое сообщение соответствует модулирующему колебанию и в явном виде во входном радиосигнале не содержится. Поэтому в РПУ необходимо осуществить: 1) выделение полезного сигнала из смеси его с помехами; 2) выделение модулирующей функции; 3) различные преобразования полезного сигнала с целью достижения возможности и удобства его использования.
Функция избирательности (селективности) – это функция выделения полезного сигнала из смеси «сигнал плюс помеха», в соответствии с некоторым различием их физических свойств и характеристик. А именно: 1) частотным; 2) пространственным; 3) поляризационным; 4) временным; 5) амплитудным и другими.
Функция демодуляции (детектирования) – эта функция РПУ, обратная модуляции в радиопередатчике. Она направлена на выделение модулирующего колебания из колебаний радиосигнала высокой частоты, используемого в радиосистеме для передачи полезной информации.
Функция усиления полезного сигнала обусловлена тем, что его уровень на входе РПУ, как правило, недостаточен для нормальной работы ОУ. Поэтому сигналы приходится усиливать.
Функция частотного преобразования радиосигнала предполагает преобразование области частот принимаемых сигналов в некоторую другую, заранее выбранную частотную область, где обеспечиваются наилучшие условия их обработки. Эта функция осуществляется в частотно-преобразовательных устройствах.
Функция адаптации (приспособления) к изменяющейся ЭМО предполагает изменение параметров РПУ с целью обеспечения заданного или максимально возможного в данных условиях приема качества работы РПУ. Необходимость в адаптации связана с изменением характеристик, как полезного сигнала, так и помех.
Радиоприемные устройства различаются по следующим принципам классификации:
1. Области применения: для звукового радиовещания, телевидения, радиосвязи, радиолокации, радионавигации, радиоизмерений, радиоастрономии и т.д. Каждой области радиотехники соответствует своя радиосистема и входящее в её состав РПУ.
2. Диапазону частот: НЧ, СЧ, ВЧ, ОВЧ, УВЧ и СВЧ. Радиовещательные приемники в зависимости от диапазона длин волн бывают ДВ, СВ, КВ и УКВ. Характерно, что РПУ различных диапазонов имеют структурные, схемные и конструктивные отличия, строятся на различной компонентной базе, и поэтому обычно выполняются, как самостоятельные устройства. Однако иногда возможно объединение (частичное или полное) РПУ разных диапазонов.
3. Виду принимаемых сигналов: непрерывных и дискретных.
4. Виду принимаемой информации: радиотелефонные, кодированных сообщений, телевизионные (прием подвижных изображений), фототелеграфные (прием неподвижных изображений) и др. Иногда в одном РПУ предусмотрен прием информации различных видов (условно «универсальные» РПУ, широко применяемые в радиосвязи).
5. Виду модуляции принимаемого радиосигнала: с АМ; ЧМ; и ФМ, которые обобщенно называют угловыми видами модуляции (УМ); АИМ; ШИМ; дельта-модуляции и т.д. Иногда в одном РПУ возможен прием сигналов с различными видами модуляции, однако в этом случае требуется полная или частичная смена приемного тракта и его узлов.
6. Условной «дальности действия» РПУ, входящего в определенную радиотехническую систему.
7. Месту установки РПУ: стационарные, переносные (носимые), мобильные (на подвижных сухопутных объектах), бортовые (для работы на судах, самолетах, спутниках космической связи, управляемых ракетах и снарядах и т.д.).
8. Способу питания: от сети переменного тока, гальванических батарей и аккумуляторов, солнечных батарей, с «универсальным» питанием, т.е. от нескольких источников.
9. Способу управления: с ручным, частично или полностью автоматическим, дистанционным, комбинированным управлением.
10. Массогабаритным характеристикам и др.
Расчет структурной схемы
Определение числа поддиапазонов
Для того чтобы приемник мог принимать сигналы от различных станций, имеющих различные частоты, он должен иметь перестраиваемую резонансную систему для настройки на эти частоты. Перестраиваемые резонансные системы находятся во входной цепи, гетеродине и в усилителях высокой частоты (ВЧ), если они резонансные.
Конструктивно настройка этих каскадов - это изменение реактивных элементов резонансной системы: индуктивности или емкости. Чаще всего реактивный элемент - емкость.
Конструктивно невозможно перестраивать емкость так, чтобы резонансная частота изменялась от fmin ДВ-диапазона до fmax УКВ-диапазона. Поэтому диапазон частот, который должен принимать приемник, разбивают на поддиапазоны.
Переход с поддиапазона на поддианазон осуществляется при помощи переключающихся индуктивностей.
Критерием, для того чтобы узнать, необходимо ли разбивать диапазон приемника на поддиапазоны, служит коэффициент диапазона Кд, рассчитываемый по формуле :
 . (1)
Разделение общего диапазона частот РПУ на поддиапазоны необходимо в том случае, когда коэффициент диапазона Кд, превышает значение коэффициента перекрытия, соответствующего классу проектируемого радиоприёмного устройства.
Разбивая весь диапазон на поддиапазоны необходимо предусмотреть взаимное перекрытие по частоте в пределах  от интервала частот в поддиапазоне. В радиовещательных РПУ разбивка диапазона осуществляется так, чтобы были одинаковые коэффициенты перекрытия, по формуле :
 , (2)
где КПД - допустимый коэффициент перекрытия поддиапазона, для РПУ II класса КПД=2.
Получим: fmax = 14МГц; fmin=7МГц; KПДмах =2; КПД=2.
Коэффициент перекрытия не превышает допустимый. Следовательно общий диапазон на поддиапазоны не разбивается.
|
