Радиоқабылдағыштар туралы негізгі түсініктемелер

Кіріспе.

 

        Радиоқабылдағыш құрылғы – радиодиапазондағы  электромагнитті толқындарды қабылдауға  арналған құрылғы. Радиоқабылдағыш  құрылғылар радиотехникалық байланыс  жүйесіне, яғни электромагнит толқындар  арқылы ақпарат алмасу жүйесінің  құрамына кіреді.

        Радиоқабылдағыш құрылғы қабылдағыш  антеннадан, радиоқабылдағыштан және  сигналды жаңғыртуға арналған  соңғы құрылғылардан құралады. Сұлба  типіне қарай деторлы, тікелей  күшейту, гетеродинді және супергетеродинді  болып бөлінеді. 

        Супергетеродиндік радиоқабылдағыш (лат. super — жоғары, үстіңгі; getera — бөтен) — қабылданған сигнал жиілігін аралық жиілік деп аталатын белгілі бір тұрақты жиіліктегі тербеліске өзгерту арқылы қабылдаудың техникалық сапасын жақсартуды жүзеге асыратын қабылдағыш. Тікелей күшейтетін қабылдағыштармен салыстырғанда мұндай қабылдағыштардың сезімталдығы, іріктеу қабілеті, күшейту коэффициент айтарлықтай жоғары. Жоғары техникалық талап қойылатын радиоқабылдағыштардың барлығы супергетеродиндік схема бойынша жасалады.

Қолданылуына қарай радиобайланыстық, теледидарлық, радиотаратылымды, радиолокациялық, радионавигационды және т.б. болып бөлінеді. Радиобайланыстық радиоқабылдағыштар негізінен амплитудалы модуляциясы бар бірканалды үздіксіз сигналдарды, бір сызықты және жилікті модуляцияланған сигналдарды қабылдауға арналған. Радиотаратылымды радиоқабылдағыштар амплитудалы модуляциясы бар бірканалды үздіксіз жоғары, орта және қысқа толқындардағы сигналдарды және жилікті модуляцияланған ультрақысқа толқындағы сигналдарды қабылдайды. 

20 ғасырдын басында  Қазақстанда 250 почта-телеграф пункті  болды. Электр байланыстың техника  құралдары мен телевизияны пайдалану  1950—1960 жылдары басталды. 1950 жылы  Алматыда 800 нөмірлік АТС, 1956—1957 жылдары  Алматы, Қарағанды, Өскемен қалаларында тұңғыш телевизия орталықтары салынды. 1960—1975 жылдары қалалардағы АТС-ті автоматтандырудың үлес салмағы 97%-ға жетті. 1966 жылы Қазақстанның батыс және оңтүстік облысы арқылы өткен Мәскеу-Ташкент Байланыс кабелі желісінің құрылысы аяқталды. Бұдан соң Новосибирск—Алматы, Самара—Атырау—Жаңа Өзен кабель магистральдары, 1967 жылы “Орбита” ғарыш қабылдау станциясы іске қосылды, халықаралық телефон байланысын автоматтандыру басталды.

 

 

 

 

 

 

        20 ғасырдың аяғына қарай Қазақстандағы  Байланыс желілері телекоммуникацияның цифрлы жүйелері негізінде өзгертіле бастады. Республикада халықаралық телефон байланысы 1992 жылы Алматыда және 1995 жылы Ақмолада Жер серігі телеайлақтары арқылы қамтамасыз етілді. Халықаралық автоматты коммутациялық станциялар С-12 жүйесіндегі цифрлы станциялармен ауыстырылды. Аумағы зор, халқының орналасу тығыздығы әркелкі, кабель желілерін тартуға болмайтын қиын жерлері көп Қазақстанда ғарыштық спутник арқылы байланыс аса тиімді. 20 ғасырдың 90-жылдары Қазақстанда байланыстың телефакс, ұялы радиобайланыс, пейджинг, транкинг, интернет сияқты жаңа түрлері пайда болды. Республиканың 7 облыс орталығында 7000 абонент ұялы байланыс, 12 ірі қаласында 5000 абонент дербес радиошақыру (пейджинг) қызметін пайдаланып келеді. 1996—1997 жылдары пайдалануға берілген Ақмола—Қарағанды талшықты-оптикалық желі Қазақстандағы халықаралық цифрлы байланыс торабының негізін қалады. 1998 жылы республикадағы халықаралық телефон каналдарының ұзындығы 43 млн 363 мың км-ге жетті. Республика қалаларында жалпы сыйымдылығы 1856997 нөмірлік 637 АТС, ауылдық жерлерде жалпы сыйымдылығы 573945 нөмірлік АТС-тер жұмыс істеді.

        Қазақстанда қазіргі кезде байланыс  құралдарының ең жаңа үлгілері  іске қосылуда. Республикамыздың  байланыс жүйесінде сандық телефон  станциялары, ұялы телефон, арнайы карточка көмегімен байланысқа шығуға мүмкіндік беретін таксофондар, факс және пейджинг, Жердің жасанды серіктері арқылы байланысу елеулі орын ала бастады. 1994 жылдан бері Қазақстан әлемдік интернет жүйесіне тұрақты қосылды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Радиоқабылдағыш  құрылғылардың қолданылуы, қолдану  саласы және оған қойылатын  талаптар. Тапсырманы сараптау.

 

        Радиоқабылдағыш құрылғы қолданылуына  қарай радиобайланыстық, теледидарлық, радиотаратылымды, радиолокациялық,  радионавигационды және т.б. болып бөлінеді. Радиобайланыстық радиоқабылдағыштар негізінен амплитудалы модуляциясы бар бірканалды үздіксіз сигналдарды, бір сызықты және жилікті модуляцияланған сигналдарды қабылдауға арналған. Радиотаратылымды радиоқабылдағыштар амплитудалы модуляциясы бар бірканалды үздіксіз жоғары, орта және қысқа толқындардағы сигналдарды және жилікті модуляцияланған ультрақысқа толқындағы сигналдарды қабылдайды. 

        Радиоқабылдағыштарға төмендегідей  техникалық талаптар қойылады:

• максималды сезімталдық;
• қабылдағышты реттеу біркелкілігі;
• гетеродин жиілігін автоматты таңдау;
• электр энергиясын қабылдау;
• максималды шығыс қуаты;

        Радиоқабылдағыш құрылғының қабылдау  жиіліктері:

Ұзын толқындар: 0,15-0,408МГц

Орта толқындар: 0,525-1,605МГц

Қысқа толқындар: 3,95-12,1МГц

Ультра қысқа  толқындар: 65,8-73МГц

        Егер радиоқабылдағыш сигналының  жиілік спекторы 100-4500Гц болса,  онда қабылдағыш амплитудалы  модуляциялы радиотаратылымды қабылдағыш  болады; Егер радиоқабылдағыш сигналының  жиілік спекторы 60-12500Гц болса, онда қабылдағыш УКВ радиотаратылымды қабылдағыш болады; Егер 300-3400Гц болса, онда қабылдағыш радиобайланысты болады.

        Радиоқабылдағыштың берілген қуат 0,5Вт < Рвых болса стационарлы  болады. Егер 0,5Вт > Рвых болса тасымалданушы  болады.

        Егер радиоқабылдағышта ұзын, орта, қысқа толқындар болса амплитудалы  модуляция (АМ), ал ультра қысқа  толқындар болса жиілікті модуляция  болады (ЖМ).

        Менің радиоқабылдағыш құрылғым  ұзын толқынды болды, өйткені  жұмыс жиілігінің диапазоны 0,18-0,4МГц. Амплитудалы модуляциялы және радиотаратылымды болды, өйткені ақпарат сигналының жиілік спекторы 100-4500Гц. Тасымалданушы болды, өйткені шығыс қуаты 0,25Вт. Және ІV класқа жатады.

 

 

 

 

2. Радиоқабылдағыш  құрылғының алдын ала есептелуі:  функционалды сұлбасын таңдау және негіздеу

 

        Радиоқабылдағыш  құрылғының функционалды сұлбасы  супергетеродинді радиоқабылдағышқа  жатады, өйткені бұл түрі арзан  және қарапайым. Радиоқабылдағыш  контурының сұлбасы 2.1. суретте  көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. сурет – радиоқабылдағыш контурының сұлбасы

 

 

2.1. Поддиапазондар  сандарын таңдау.

 

        Радиоқабылдағыштың поддиапазондар  саны функционалды сұлбаның (2.1. сурет)  көмегімен жүзеге асады. 

 

 

 

Поддиапазондар  атаулары	Тербеліс жиілігі
Өте ұзын толқын	3*10 төмен
Ұзын толқын	3*10 -3*10
Орта толқын	3*10 -3*10
Қысқа толқын	3*10 -3*10
Метрлік толқын	3*10 -3*10
Дециметрлік толқын	3*10 -3*10
Сантиметрлік  толқын	3*10 -3*10
Миллиметрлік  толқын	3*10 -6*10
Субмиллиметрлік толқын

 

 

 

2.2. Кіріс  тізбегін таңдау және есептеу,  реттеу элементтерін таңдау.

 

        Берілген диапазон бойынша жабу коэффициентін анықтаймыз:

                        (1)

=2.22МГц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      2.2. сурет - Магнитті антеннаның кіріс тізбек сұлбасы

 (1 5)пФ                                                  (2)

 (20 40)пФ                                               (3)

 

 5пФ

 20пФ

2,22МГц

 (10 30)пФ                                              (4)

 (5 15)пФ                                               (5)

 

 10пФ             

10пФ            

 

                                                  (6)

10+10=20пФ

Жолдық конденсатордың орташа коэффициентін аныктайық:

                                     (7)

= 17,7пФ 

Схеманың эквивалеттік сыйымдылығын есептеу:

                                          (8)

                                          (9)

                                             (10)

 

20+17,7+20=57,7пФ

5+17,7+20=42,7пФ

=50,2пФ   

 

Контурлы катушканың индуктивтілігін анықтаймыз:

                                                (11)

=290кГц    

                                                 (12)

= =5992,7мкГн

Антенна конденсаторының  сыйымдылығын анықтайық:

 (10 30)пФ                                               (13)

10пФ             

 

                                                      (14)

 

=6,4пФ

 

2.3. Аралық жиілік трактісін таңдау.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      2.3.сурет - АЖ трактінің таңдаушылық сұлбасы

 

        Транзисторлы қабылдағыштарда көршілес канал бойынша таңдаушылықты қамтамасыз ету үшін пьезокерамикалық транзистор қолданылады. ПФК негізгі элементі пьезорезонатор қажетті таңдаушылық пьезорезонаторлардың Т тәріздес сұлбасы бойынша қосылуын қамтамасыз етеді.

        ФП 1П-026 фильтрі өткізу жолағының жиілігі 465±2кГц, ал өткізу жолағының  шамасы 8,5±2кГц, ал растройка кезіндегі таңдаушылық 2,6кГц, Өткізу жолағындағы сөндіру 9,5дБ, жүктеме кедергісі 2кОм, 2кОм.

 

 

2.4. Гетеродин контурын есептеу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. сурет - Гетеродин контуры

 

 

 

Ұзын толқын үшін аралық жиілік 0,465МГц

 

Гетеродин жиілігін есептеу:

 

                                                   (15)

                                                     (16)

                                                 (17)

 

0,4+0,465=0,865МГц

0,18+0,465=0,645МГц

=0,755МГц   

 

Гетеродин контурының индуктивтілігін  анықтаймыз:

 

                                                        (18)

= 263,9мкГн

Дәлдік қиылысу коэффициентін  анықтаймыз:

                                                (19)

                                            (20)

                                             (21)

 

=0,29МГц

=0,04МГц

=0,54кГц

 

                                                         (22)

                                        (23)

                                                         (24)

                                                        (25)

                                                     (26)

                                                            (27)

                                               (28)

 

0,29+0,04+0,54=0,87

=2,1

=0,006

=1,8

 

=0,3

=2,4 

=0,0004

 

Қиылысу конденсаторының  сыйымдылығын есептейміз:

 

L=350,3мкГн

                                                   (29)

                                             (30)

                                                            (31)

= 7,2   

=24,9пФ

=18000пФ

 

 

 

2.5. Күшейту коэффициентін анықтау және каскадтар санын анықтау.

 

 

Қабыдағыштың сызықты  бөлігінің күшейту коэффициентін анықтаймыз:

 

45

(1 2)               1

 

                                                  (32)

 

= =0,02

 

 

 

Қабылдағыштың каскадтарының күшейту коэффициенті:

 

(0,2 0,8)             

(8 10)             

(15 30)     

(20 40)          

 

0,5             

10        

15  

20       

Аралық жиілік күшейткішке  дейін қуысты анықтаңыз:

 

                                         (33)

 

= 7,5

 

АЖК каскадының нақты мөлшерін анықтаймыз:

 

                          (34)

 

= 6000

 

Аралықты жиілікті күшейіту коэффициенті мынаған тең  болғандықтан, ол бір каскадты болады.

 

 

 

2.6. АРУ  сұлбасын таңдау және реттелуші  каскадтарын есептеу.

 

Қарастырып отырған  АРУ сұлбасын қолдануға болады. Реттелуші сигналдың амплитудасы артқан сайын реттелуші кернеу ұлғаяды және кересінше болады.

 

Реттелуші каскадтар  санын анықтау:

 

(5 50)        

 

20

40

 

6

 

                                                        (35)

 

= 1,3

 

Реттелуші каскадтар  саны мынаған тең: 1,3

 

 

 

 

2.7. Толық  функционалды сұлбаны құрастыру.

 

 

        Супергетеродиндік радиоқабылдағыш— қабылданған сигнал жиілігін аралық жиілік деп аталатын белгілі бір тұрақты жиіліктегі тербеліске өзгерту арқылы қабылдаудың техникалық сапасын жақсартуды жүзеге асыратын қабылдағыш. Тікелей күшейтетін қабылдағыштармен салыстырғанда мұндай қабылдағыштардың сезімталдығы, іріктеу қабілеті, күшейту коэффициент айтарлықтай жоғары. Жоғары техникалық талап қойылатын радиоқабылдағыштардың барлығы супергетеродиндік схема бойынша жасалады.

        Супергетеродиндік радиоқабылдағыш құрылғы қабылдағыш антеннадан, кіріс тізбектен, радиожиілікті күшейткіштен, гетеродиннан, араластырғынтан, аралықты жиілікті фильтрдан, аралықты жиілікті күшейткіштен, демодулятордан, дыбысты жиілікті күшейткіштен және аккустикалық жүйеден құралады.

        Мен таңдаған радиоқабылдағышым IV класқа жатады және ұзын толқын диапазондағы сигналдарды қабылдайды. Қазаігі кезде ұзын толқынды радиоқабылдағыштар аз қолданылады.

        Супергетеродиндік радиоқабылдағыштың толық функционалды сұлбасы 2.5.суретте көрсетілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Принципиалды  сұлбаның түйіндерін таңдау және негіздеу.

 

 

Радиоқабылдағыштың  принципиалды сұлбасы 3 суретте көрсетілген.

 

 

3.1. Элементті  базасын таңдау

 

        Радиоқабылдағыштың элементті базасында  ең негізгі рөлді микросхема  атқарады. Микросхема көмегімен  көптеген көптеген функцияларды  орындауға болады. Микросхема көлемі  жағынан кішкентай, төзімділігі  жоғары болады. Сондықтан көптеген  радиоқабылдағыштар схемаларында микросхемалар қолданады. Сонымен қатар бөлек тұратын элементтер: транзистор, резистор, диод, трансформатор, тиристор, динистор және т.б. элементтер қолданылады. 

 

 

 

3.2. Детектор  және төменгі жиілікті күшейткіштің  принципиалды сұлбасын және соңғы қосылған жүктемесін таңдау.

 

 

        Радиоқабылдағыштың детектор және дыбысты жиілікті күшейткіштің принципиалды сұлбасы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Жұмыс  істеу принципін сипаттап жазу

 

 

        Супергетеродинді түрдегі радиоқабылдағыштың жұмыс істеу принципі мынадай болады. Сигнал антеннадан кіріс тізбекке барады. Кіріс тізбекте пайдалы сигналдың ең үлкен кернеуін тудырады да радиожиілікті күшейту каскадына барады. Ол каскадта тасымалдаушы жиіліктегі қабылданатын сигналдарды, яғни радиожиілікті сигналдарды күшейтеді. Кейін сигнал араластырғышқа түседі. Араластырғышқа келген сигналға бір уақытта гетеродиннан басқа сигнал келеді. Екі сигнал араласып аралық жиілікті сигналға түрленеді. Аралық жиілікті сигнал аралық жиілікті күшейткішке түседі. Ол жерде сигнал күшейтіліп детекторға барады. Детекторда сигнал түрленіп төменгі жиілікті күшейткішке барады. Төменгі жиілікті күшейткіште сигнал күшейтіліп аккустикалық жүйеге барады. Ол жерде сигнал дыбыс болып жаңғыртылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Берілген  каскадты және детектор сұлбаларын  есептеу.

 

 

        Детектор шығысындағы қуат шамасын  анықтаймыз, яғни төменгі жиілікті  күшейткіш трактісінің күшейту  коэффициентін анықтаймыз.

        Детектор шығысындағы кернеу амплитудасы 30 50мВ. Детектордың шығыс кедергісі 5кОм. Осы берілген негізгі сигналдың детектордан төменгі жиілікті күшейткішке келіп түсетін күшейту коэффициентін анықтаймыз:

 

                                                     (36)

                                             (37)

 

30мВ

=3

=0,5

 

Алдын ала күшейту  каскадтарының қуатын анықтаймыз:

 

                                   (38)

 

=10

Алдын ала төменгі  жиілікті күшейткіш каскадтарының санын анықтаймыз:

 

                                               (39)

 

=0,67

 

 

 

 

 

 

 

5. Электрлі  принципиалды сұлбаны таңдау және есептеу

 

 

Жиілікті және сызықты емес бұрмалауларды табу:

 

М=11дБ

6дБ

      

 

Төменгі жиілікті күшейткіштегі жиілік бұрмалауларды  анықтаймыз:

 

           дБ

 

Детектордың жиілік бұрмалануын таңдаймыз:

 

дБ

 

Кіріс тізбегінің жиілік бұрмалануын анықтаймыз:

 

       дБ

 

Араластырғыштың жиіліктік бұрмалау коэффициентің анықтаймыз:

 

       дБ

 

Аралық жиілікті трактінің жиіліктік бұрмалау коэффициентін  анықтаймыз:

 

                                 (40)

 

=3дБ

 

Сызықты емес бұрмалаудың негізгі көзі, ол детектор трактісі: 10дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Радиоқабылдағыштың  сыртқы бейнесінің суреті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорытынды

 

 

        Осы курстық жұмыста мен супергетеродинді  түрдегі радиоқабылдағышпен толық  таныстым. Радиоқабылдағыштың тарихын,  түрлерін, қай салада қолданылуын, жұмыс істеу принципімен, қандай бөліктерден, элементтерден тұратынын толықтай білдім. Өзіме берілген параметрлер бойынша өзімнің радиоқабылдағышымды таңдап алдым. Таңдап алған радиоқабылдағыштың бөліктерін жеке-жеке қарастырдым.

        Сонымен қатар әр каскадқа, яғни  радиоқабылдағыштың әрбір функционалды бөліктерін жеке-жеке тоқталып, олардың сұлбаларын салдым. Оларға қатысты формулалармен есептеулер жүргізіп олардың мәндерін таптым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Қолданған әдебиеттер тізімі

 

1. Радиоприемные устройства В.Ф,Баркин, В.К.Жданов «Москва», «Связь» 1980г.
2. Радиоқабылдағыш құрылғылар Н.Н.Гладышева, А.Б.Файзуллина «АИЭС»
3. Бытовая радио аппаратура и ее ремонт Ю.П.Алексеев «Радио и связь» 1984г.
4. www.radiomaster.ru