Радиоқабылдағыштың бiр бөлiгi радиожиiлiкті алдын ала есептеуiнiң әдiстемесi

                                             МАЗМҰНЫ 

Кіріспе...................................................................................................................2

Радиоқабылдағыштың  бiр бөлiгi радиожиiлiкті алдын  ала есептеуiнiң әдiстемесi..............................................................................................................3

2.1 УРЧ енгізудің  қажеттілігін тексеру..................................................................................................................4

2.2 Төменгі диапозондардың  санын анықтау және кіретін  тізбектердің схемасын   таңдау....................................................................................................................7

2.3Детектордың  схемасын таңдау.......................................................................9

2.4 Детектордан  қабылдағыштың кіруіне дейінгі  қажетті күшеюін

 анықтау.. ..............................................................................................................10

2.5 УПЧ каскадтар  санын анықтау....................................................................11

2.6  ФСС схемасын  таңдау және берілген жиілік  талғамдылығын қамтамасыз ету..........................................................................................................................13

2.7 Радиоқабылдағыштың  каскадтары бойынша жиілік және  сызықты емес  бұрмалауды бөлу..................................................................................................15

2.8 Күшейтудің  автоматты реттеуін есептеу.....................................................17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КІРІСПЕ 

Курстық жобалау  дәрісханада (оқытушының кеңес беруі  негізінде) да, өз бетімен де жүргізіледі.

Жоба стандартты көлемі (297*210 мм) 25-30 беттен тұратын түсініктемеден және                  24 (841*594 мм.) немесе 22 (420*594мм.) форматты беттерде орындалған графикалық бөлімнен тұрады.

Курстық жобалаудың міндеті - есептеу жұмыстарын жүргізген  кезде жаттығу дағдыларын дамыту, мемлекеттік стандарттардың тал              аптары мен ЕСКД бойынша білімін  қолдану, бұрын алған теоретикалық білімді нақтылау.

Жобамен жұмыс  аяқталған кезде студент оны  тексеріске жібереді. Курстық жобаларды  қорғау белгіленген кезеңде өтеді.

Методикалық нұсқауларда  тек амплитудалық-модульденген сигналдардың  радиоқабылдағыштарын есептейді.

Курстық жобаның  кіріспесінде төмендегілерді бейнелеу керек:

Есептелетін радиоқабылдағыштың мәліметтеріне талдау жасау. ГОСТ-5651-82 (ҚОСЫМША 1) талаптарына сәйкес бөлек  параметрлері мен толығымен қабылдағыштар  қандай топтың күрделілігіне жататынын  анықтау. Талдауда тапсырмадағы параметрлердің жай аударуы рұқсат етілмейді. Анықтама бойынша қоректенудің берілген кернеуі  кезінде радиоқабылдағыштың орташа шығу қуатын анықтау қажет. Егер берілген  шығу қуаты орташадан көп болса, онда қосымша схема техникалық шешімдерді қолдану қажет. Антенна түрі мен  параметрлердің жиынтығы бойынша бұл  қабылдағыштың (стационарлы немесе қозғалмалы) қандай түрге жататынын  анықтау. Сыртқы антеннасы бар радиоқабылдағыш  тек стационарлы бола алады. Магнитті және бұдырлы антеннасымен стационарлы  да, қозғалмалы да бола алады. Автомобильді антеннасымен- автомобильді, яғни 13,2 В  қоректену кернеуі бар автомобильде жұмыс жасау үшін керек.

Кіріспенің соңында  радиоқабылдағыш түрінің болашақта  жобалау кезінде негізге алынатын схемасын көрсетуге болады. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. РАДИОҚАБЫЛДАҒЫШТЫҢ  РАДИОЖИІЛІКТІК БӨЛІГІН АЛДЫН-АЛА  ЕСЕПТЕУ ӘДІСІ 

Алдын-ала есептеуге  арналған ақпарат:

1. Қабылданатын жиілік диапазоны f_min - f_max , Мгц;

орта толқынды,  f_min =0,1485 МГц  f_max=0,405 МГц

2.Қабылдағыштың сезімталдығы Е_а =0,7 мВ/м;

3.Көршілес канал бойынша талғаулық S_{е ск}=29 дБ

4.Айна (қарама-қарсы) канал бойынша талғаулық S_{е зк}=25дБ

5.УЗЧ –нің  шығысындағы дыбыстық жиіліктің  диапазоны F_н – F_в= 200-3000 Гц

6.Сигналдың жиіліктік  бұрмалануы, М=14 дБ

7.Сигналдың сызықтық  емес бұрмалануы К_г=7%

8.Күшейткіштің автоматты реттеу көрсеткіштері;

-кірістегі сигналдың  өзгеруі В=26 дБ

-детектор шығысындағы сигналдың өзгеруі Д=5дБ

9.УЗЧ –нің  шығысындағы қуат Р_вых=0,6Вт

10.ток көзінің кернеуі Е_и=9 В

11.антенна түрі: МА

12.элементтік база:МС 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

           Жұмыс барысында радиожиіліктік  күшейткіштің каскады, талғаулық  жүйелердің саны мен түрі таңдалып, транзистордың немесе микросхеманың  түрі, аралық жиіліктің күшейткіш  УПЧ каскадының саны, детектор  түрі, АРУ кернеуі берілетін УПЧ  каскадының санын анықтайтын  диод түрі, қабылданатын сигналдардың  жиіліктік және сызықтық емес  суммарлы бұрмалануы анықталып,  жеке каскадтардың сұлбаларының  түрі алдын-ала есептеу нәтижесінде  анықталады.

Алдын-ала есептеу  нәтижесінде радиоқабылдағыштың РЧ-бөлігінің  құрылымдық электрлік сұлбасы және оның негізінде принциптік сұлба  құрастырылады.

Радиоқабылдағыштың  алдын-ала есебі берілген ретпен жасалынады. 

2.1 УРЧ каскадының  кіріс қажеттілігін тексеру

Преселектор контурдың  қажетті минимал беріктілігі  айна (қарама-қарсы) канал бойынша  берілген талғаулыққа тәуелді анықталады. Біріншіден, қабылданатын сигнал жиілігіне  бапталған контурдың ең минимал  санына негізделеміз, контур саны бірге  тең (УРЧ-сіз, тек бірге тең). Екіншіден, айна (қарама-қарсы) канал көмегімен  талғаулықты қамтамасыз ететін контурдың  минимум эквиваленттік беріктілігін анықтаймыз, формула бойынша: 

Q_эк.зк = ((S_е.зк(f_зк/f_max))^1/nc) / [f_зк/ f_max - f_max/ f_зк]                       (2.1) 

мұндағы Q_экзк – контурдың эквиваленттік беріктілігі;

nс – сигнал  жиілігіне бапталған, контур саны;

S_езк – айна (қарама-қарсы) канал бойынша салыстырмалы бірлік шамасында берілген талғаулық;

f_max – қабылданатын сигналдардың максимум жиілігі, кГц

f_зк – айна (қарама-қарсы) каналының жиілігі, кГц. 

Айна (қарама-қарсы) каналының жиілігін мына формула  бойынша есептеледі: 

f_зк = f_max + 2 f_пр ,                                                                     (2.2) 

мұндағы f_пр – аралық жиілік (465 кГц), кГц.

f_зк = 405*10³+2*465*10³=1335 кГц

Q_{эк. Зк} =((25*(1335*10³/405*10³))^1/1) / [1335/405- 405/ 1335]=27,3 

Формула бойынша  шарт орындалатындай, 2.1 кестеден контурдың  құрылымдық беріктілігінің жуық мәнін  аламыз

Q_кон=90

Q_экзк < (0,5 – 0,7) Q_{кон,                                (2.3)}

Q_{эк. Зк} ≤ 0.5 *90

27,3≤45 

мұндағы Q_кон – контурдың құрылымдық беріктілігі. 
 

2.1.кесте  Контурдың құрылымдық беріктілігінің мәні 

Егер (2.1) немесе (2.2) формуламен анықталған Q_экзк мәндері 2.1 кестедегі мәліметтерден аз болса, онда осы берілген диапазон үшін, келесі есептеулерде Q_экзк мәнін Q_экв минимал мәніне тең деп ескеру керек. Егер (2.2) шарты орындалмаса, онда құрылымдық беріктіліктің мәндерін 2.1 кестедегі мәндер шегінен аспайтындай қарастыру қажет. Егер де, бұл да оң нәтиже бермесе, онда екіге тең, nс сигнал жиілігіне бапталған контур санына назар аудару керек (бір УРЧ каскадын енгізу керек) және (2.1) формула бойынша есептеулерді қайталап, (2.3) шартын тексеру қажет.

Енді формула  бойынша қабылдағыштың өткізу жолағын  есептейміз: 

П = 2F_в +dfc + dfr,                                                                       (2.4) 

Мұндағы П –  радиоқабылдағыштың өткізу жолағы, кГц;

F_в – жоғарыдағы қайта жаңғыртылатын жиілік, кГц;

dfc – контурдың  дәл емес түйіндесі, кГц;

dfr – гетеродиннің  дәл емес жиілігі, кГц.

КВ 10-15 кГц диапазон үшін dfc – нің түйіндесін ДВ және СВ 3-5 кГц диапазонына тең деп  қабылдауға болады.

Гетеродиннің  тұрақты емес жиілігін осы формуламен анықтауға болады: 

df_r = (0,5 -1,0) 0,001 f_max ,                                                                   (2.5) 

мұндағы f_max  - жұмыс диапазонының максимал жиілігі, кГц.

df_г = 0.5* 0.001*405*10³=202.5Гц

П=2*3000+3000+202.5=9202.5Гц 

Берілген өткізу жолағын қамтамасыз ететін эквивалентті контур беріктілігін табамыз: 

Q_экп = (f_min (√M_n² – 1))/П                                                (2.6) 

- диапазонның минималды жиілігі=0,1485 МГц:

Мп -      өткізу жолағының шетінде сигналдың  преселектормен жиіліктік бұрмаланулар.

П= 9202,5 Гц    (2.4) формула бойынша есептелген мән

Мп сигнал үшін жиіліктік келесі бұрмалануларды алуға болады=3 дБ.

Q_эк.п = (148500 (√3²– 1))/9202,5=45,64 

ҰТ – 3дБ (1,41 рет), ОТ – 2дБ (1,26 рет), ҚТ – 0дБ (1 рет). Осындай шарт орындалу керек: 

           Q_эк.п > Q_{эк. зк}                                                            (2.7) 

45,64  >27,3 

- (2.3) шартынан алынған эквивалентті  біріктіліктің мәні.

Егер (2.7) шарты  орындалса, онда есептелген мән болады, егер орындалмаса, онда бір каскад УРЧ  қолдану керек және (2.6) формула  бойынша қайта есептеу керек. Қысқа толқындар диапазонында сигналдың  бұрмалауы жоқ болмауынан, эквивалентті біріктілік (2.3) шарт бойынша ғана таңдалады.

Егер есептеулер нәтижесінде УРЧ мәні керек болса, онда қосу схемасын және транзистор типін  таңдау керек. Көбінесе кіріс және шығыс  кедергілердің мәндері қамтамасыз ететін және каскадтар арасындағы бірігуін қамтамасыз ететін ЖЭ (жалпы эмитер) қосу схемасы қолданылады, мысалы УРЧ  каскады жиілік түрлендіруші каскадпен.

    Транзисторлар мен диод параметрлері

    П.4.1кесте

    РЧ  бөлігінің радио қабылдағыш үшін транзистор параметрі.

Осы шартты қанағаттандыратын  жоғарғы жиілікті аз қуатты транзистор таңдалады: 

                                          U_{кэ max} > E_п                                     (2.8) 

-    жұмыс диапазонының  максималды жиілігі, мГц

    -   ЖЭ схема үшін  шектік жиілік (анықтамадан алынады)

-   коллектор мен эммиттер арасындағы максималды шектік кернеу (анықтамадан алынады)

-     қабылдауыштың берілген  кернеуі 

2.2 Поддиапазон  санын анықтау және кіріс тізбегінің  схемесын таңдау.

Жиіліктік диапазонының максималды және минималды мәнін  анықтау үшін ГОСТ – 5651-82 (2 қосымша) қолдану қажет. 
 
 
 
 

2.2 кесте Айнымалы  сыйымдылықты конденсатордың параметрлері

КПЕ – ні таңдағанда, КПЕ №1 және КПЕ № 8  үлкен габаритті  өлшемдерге ие екенін және олар тек  стационарлы радиоқабылғыштарда қолдануын  ескеру.

Осы шартты қанағаттандыратын 2.2 кестеден айнымалы сыйымдылықты конденсатордың мәнін таңдаймыз:

                      К_д > К_ДС                    (2.10) 

  - айнымалы сыйымдылықты конденсатордың  диапазонность коэффициенті

- жиіліктің жұмыс диапазонның  жауып қою коэффициенті

Жиіліктің жұмыс  диапазонының жауып қою коэффициентін  осы формула бойынша шығады:

                                               (2.11)

К_ДС = 1.02*405*10³ / (0.98*148500)=2,84

Айнымалы сыйымдылықты конденсатордың диапазонность коэффициенті мына өрнек арқылы шығады 

                   К_д = ((С_max + C_сх) / (С_min + C_сх))^0.5                                (2.12) 

C_max, С_min   - 2.2 кестеден алынған максимум және минимум сыйымдылықтары, пФ

- схеманың суммарлы немесе  жалпы сыйымдылықтары, ол өзінің  катушка индуктивтілігінің сыйымдылығын, подстроечный конденсатордың сыйымдылығы және монтаж сыйымдылығынан тұрады,

C_сх=25  пф

К_д = ((495+25) *10^-12 / (12+25) *10^-12)^0.5=3,75

К_д > К_ДС

3,75> 2,84 

Егер (2.10) шарты  орындалса, онда қабылдауыш бір поддиапазонға  ие болу керек, егер орындалмаса, онда оның поддиапазондарға бөліну жүзеге асырылады.

Ол  үшін диапазон маңайының шекараларды мына формула  арқылы анықтаймыз:

1-диапазон маңайы 1,02f_max–нан 1.02f_max/К_д-ға дейін                                           (2.13)

2- диапазон маңайы 1.02f_max/К_д –нан 1.02 f_max /Кд²-ға дейін және т.с.с. 0.98f_min –ға дейін.

Қысқа толқынның  диапазоны үшін диапазон маңайының  стандарт шекараларын 25, 31м, 41м және т.б. (2-қосымша), (2.13) формуласымен есептемей-ақ.

Егер тапсырмада қысқа толқынның диапазон маңайының  бөлек мәндері берілсе, Кдс есебі  әр диапазон маңайына бөлек түрде  есептелуі керек. Соңынан әр диапазон маңайы үшін (2.10) шарты бөлек тексеріледі.

Автомобиль радиоқабылдағыштары  үшін КПЕ орнына ферровариометрі  бар сызба қолданылады. Бұл жағдайда К_д-ны былай есептейді: 

К_д=Lmax / Lmin,                                                                  (2.12.1) 

Lmax – ферровариометрдің  максимал индуктивтігі, мГн,

Lmin – ферровариометрдің  минимал  индуктивтігі, мГн.

Ферровариометрдің максимал және минимал индуктивтігін  мына формуламен анықтайды:

Lmin=1/4π²Ck²fmax                                                                 (2.12.2)

Lmax=1/4π²Ck²fmin                                                                 (2.12.3)

Мұндағы, Cп –  тұрақты контур сыйымдылығы, мына формулаға  сәйкес анықталады:

Ck=Cck+Cп+Ca                                                                        (2.12.4) 

Мұндағы, Cп–тұрақты  контур сыйымдылығы (20-100пФ); Са–антенна сыйымдылығы, ол антеннаның таңдалып қойылған эквивалентті сызбасымен анықталады.

Алынған К_д мәні 10-нан аспау керек.

Кіріс тізбегінің схемасы оның қабылдағыштың бірінші  каскадымен байланысу түрімен, ал сыртқы антенна қолданғанда контур мен  антеннаның байланыс түрімен сипатталады. Контурдың қабылдағыштың бірінші  каскадымен байланысы индуктивті, ішкі сыйымдылықты, ал сыртқы антеннамен байланысы  сыртқы сыйымдылықты, индуктивті, автотрансформаторлы  болады.

Автомобильдік антеннасы бар радиоқабылдағышта  антенна ішкі контурға қосылады, өйткені  антенна параметрлері өзгермейді. Бұл  байланыс элементтеріндегі шығынды  азайтады. 

2.3. Детектор  мен диод типінің схемам таңдау

Амплитудалық  модуляцияланған сигналды детектрлеу үшін диодтық детектордың тізбектей  де, параллель де схемасын пайдалануға  болады. Тізбектей жалғау схемасы  өзінің жоғары кіріс кедергісі үшін кең қолданыста. Детекторда сызықты  емес элемент ретінде Д9, КД521 типті  диодтары қолданылады. Диодтың жұмыс  істеу режимі сызықты немесе квадрат  болуы мүмкін. Сызықты режим сигналдың  аралық жиілігінің кернеу берілісін  аз дегенде 0.3 В қамтамасыз етеді, ал квадрат режимде 0.1- 0.2 В. Квадрат  жұмыс режимі өзінің аз кіріс кедергісімен сипатталады, сондықтан бұл режимді  тек детектор кірісінде сигнал жеткілікті түрде қамтамасыз етілмеген кезде, мысалы радиоқабылдағыштың жоғары сезгіштігі жағдайында қолданады. 

2.3-кесте Диодтық  детекторлардың жұмыс көрсеткіштері 

Детектор шығысындағы  кернеуді табамыз: 

Uвыхдет=Кдет*m*Uвхдет,                                                                    (2.14) 

Uвыхдет=0,4*0,3*0,4=0,036 В 

мұнда, Uвыхдет –  детектордың шығыс кернеуі, В;

Кдет - 2.3-кестесіндегі детектордың беріліс коэффициентінің мәні;

m- модуляция коэффициенті, 0.3;

Uвхдет - детектордың  кіріс кернеуі, В.

Детектордың шығыс  кернеуі ультрадыбыстық жиілік үшін кіріс кернеуі қызметін атқарады, ол кернеу үшін күшейткіш есептелінген. 

2.4. Қабылдағыш  кірісінен детекторға дейінгі  қажетті күшейту коэффициентін  анықтау

Жиілікті түрлендіргіш схемасын қосылған не бөлек гетеродинмен таңдап аламыз. Егер қабылдағыш диапазоны  ұзын және орташа толқындарды қабылдайтын  станцияларға есептелсе, онда қосылған гетеродині бар схеманы, ал егер қысқа  толқынды диапазонда жұмыс істесе, бөлегін қолданамыз. Егер қабылдағыш диапазоны ұзын және орташа, қысқа толқындарды диапазонда жұмыс істесе бөлек схеманы қолданған жөн, өйткені ол қысқа толқынды диапазонда тұрақты жұмыс істейді.

Сыртқы антенна  жұмыс істегендегі қажетті күшейту  коэффициенті табылады: 

Кн=Uвхдет1000000/Ea,                                                                      (2.15) 

К_н=0,3*10⁶/0,7*10^-3=0.43*10⁹ 

мұндағы Ea –  қабылдағыштың реалды сезімталдығы, мына қатынаспен анықталады сигнал/шу,мкВ,

Кн - күшейту  коэффициенті.

Магниттік антеннаға  қабылданғанда басқа формула  қолданылады: 

K_н=U_вхдет1000000/ U_вх                                                                                                                         (2.16)

K_н = 0,3*10⁶/0.002*10^-3=150*10⁹

мұнда, U_вх-қабылдағыштың бірінші каскадының кіріс кернеуі, мкВ.

U_вх кернеуін мына формуламен есептейміз: 

U_вх=E h_д  Q_экп m1,                               (2.17) 

U_вх=0.7*10^-3*0.02*45.64*0.00313=0.002 мВ 

мұнда, Е - қабылдау нұктесіндегі электр өрісінің кернеулігі, мкВ/м.

h_д – магнит антенасының биіктігі, 0,03 м.

Q_экп – контурдың эквиваленттік беріктілігі (добротность), (2,6) және (2,7) формулалары бойынша табылған.

m1- контурдың  қосылу коэффициенті.

Контурдың қосылу коэффициенті мына формулалардан анықталады: 
 

m1= ((Q_кон-Q_экв) R_вх C_kmin f_max / 159 Q_кон Q_экв )) ½,                             (2.18)

m₁=(((90-10)*1176,47*37*10^-12 *405*10³)/(159*900))^0,5=0,00313 

мұнда, Q_кон – контурдың конструктив беріктілігі, 2.1 кестеден алынган және формулам  (2.6) и (2.7) формулам  анықталган

Q_экв - (2.6) немесе (2.7) формуласы бойынша табылған кіріс тізбегіндегі контурдың эквивалент беріктілігі,

R_вх – қабылдағыштың бірінші каскадының кіріс кедергісі, 1176,47 Ом;

C_kmin – контурдың минимал сыйымдылығы, пФ;

f_max – максимал жұмыс жиілігі, МГц.

Контурдың минимал  сыйымдылығын мына формула бойынша  табамыз 

C_kmin = C_min + С_сх                                                                                                                                    (2.19) 

Сcx   =25пф

С_kmin=12*10^-12+25*10^-12=37*10^-12 

Қабылдағыштың бірінші каскадының кіріс кедергісін былай табуға болады,

a) егер бірінші каскад УРЧ:

R_вх = 1/g11э,                                                                                             (2.20)