Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Супергетеродинный радиовещательный приемник КВ диапазона КТК.210306.365.10574

Главное управление образования Курганской области

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Курганский технологический колледж

имени Героя Советского Союза Н.Я. Анфиногенова»

Защищена с оценкой

____________________

________________20___г.

Отделение Автоматизации и вычислительной техники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Радиоприемные устройства»

CУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЙ ПРИЕМНИК КВ ДИАПАЗОНА

КТК.210306.365.10574

Студент: Серков Павел Александрович ______________

Руководитель преподаватель: Сидорин Г.Е. ______________

Курган 2013

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Курганский технологический колледж

имени Героя Советского Союза Н.Я. Анфиногенова»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по УОР ____________

Кузнецова И.В.

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент группы 365 дневного отделения «Автоматизации и вычислительной техники» специальности 210306 «Радиоаппаратостроение»

Серков Павел Александрович

Тема задания: Разработать схему электрическую принципиальную супергетеродинного радиовещательного приемника коротковолнового диапазона с АМ модуляцией

Исходные данные: Диапазон принимаемых частот 11.1-13,5 МГц; реальная чувствительность 4 мВ; избирательность по СК 24 дБ; избирательность по ЗК 40 дБ; Ослабление на краях полосы пропускания 21 дБ; диапазон воспроизводимых частот 30-10500 Гц; Коэффициент нелинейных искажений 7%;

Пояснительная записка

Введение

1. Общая часть

1.1 Назначения устройства

1.2 Технические характеристики

2. Специальная часть

2.1 Предварительный выбор схемы электрической структурной

2.1.1 Выбор приемной антенны

2.1.2 Выбор варикапа

2.1.3 Выбор промежуточной частоты

2.1.4 Определение полосы пропускания.

2.1.5 Выбор входной цепи. Определение числа резонансных контуров усилителя радио частоты.

2.1.6 Определение эквивалентной добротности и числа

трактов радиочастоты.

2.1.7 Определение числа каскадов высокочастотного тракта.

2.1.8 Результаты предварительного расчета.

2.2. Обоснование выбора схемы электрической структурной

3. Конструкторская часть

3.1. Обоснование выбора схемы электрической принципиальной.

3.2. Электрический расчет УРЧ.

3.3. Выбор элементной базы.

4. Список использованных литературы .

Приложения

II Графическая часть

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Приложение Е

Приложение Ж.

Руководитель проекта Сидорин Г.Е.

ДАТА ВЫДАЧИ СРОК ВЫПОЛНЕНИЯ

задания задания

______________ __________________

Задание получил __________________________________________________

Содержание

Стр.

Введение 5

1 Общая часть 7

1.2 Технические характеристики 7

2 Специальная часть 8

2.1 Предварительный выбор структурной схемы разрабатываемого 8

РПУ

2.1.1 Выбор приемной антенны 9

2.1.2 Выбор варикапа 10

2.1.3 Выбор промежуточной частоты 10

2.1.4 Определение полосы пропускания. 10

2.1.5 Выбор входной цепи. Определение числа резонансных

контуров усилителя радио частоты 11

2.1.6 Определение эквивалентной добротности и числа

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Разраб.

Серков П.А.

Провер.

Сидорин Г.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Содержание

Лит.

Листов

КТК, гр. 365

трактов радиочастоты 11

2.1.7 Определение числа каскадов высокочастотного тракта. 15

2.2. Обоснование выбора схемы электрической структурной

2.3 Результаты предварительного расчета 19

3. Конструкторская часть 21

3.1. Обоснование выбора схемы электрической принципиальной. 22

3.2. Электрический расчет каскадов принципиальной электрической схемы. 23

3.3. Выбор элементной базы. 25

4. Список используемой литературы. 27

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Разраб.

Серков П.А.

Провер.

Сидорин Г.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Введение

Лит.

Листов

КТК, гр. 365

За годы существования КВ радиосвязи (диапазон от 3 до 30 МГц) неоднократно высказывалось мнение, что другие средства связи превзойдут и даже вытеснят ее. Однако вопрос о ликвидации в обозримом будущем КВ связи не стоит практически ни в одной стране мира даже сейчас. Наоборот, последние годы характеризуются бурным развитием техники дальней связи, увеличением внимания к технической реконструкции КВ радиосвязи. Ряд недостатков радиосвязи в этом диапазоне объективно способствовали более быстрому развитию кабельных (в том числе и волоконно-оптических), радиорелейных и спутниковых систем связи. Тем не менее благодаря преимуществам этого вида связи перед другими, до настоящего времени не ослабевают ни внимание к нему со стороны организаторов связи и пользователей, ни усилия специалистов, направленные на ликвидацию или. по крайней мере. на уменьшение присущих ему недостатков. Основной причиной этого является правильная оценка КВ радиолиний как крайне важного резервного средства связи .

Это определяется рядом свойств, которые делают КВ радиосвязь в определенных условиях незаменимой. Например, повреждение отдельных промежуточных станций радиорелейных линий при стихийных бедствиях или по другим причинам, а также выход из строя спутника могут привести к очень большим трудностям в общегосударственной сети связи или к полному нарушению ее функционирования на значительных участках территории.

Современная КВ радиосвязь находит широкое и разнообразное применение. В основном она обеспечивает следующие службы: магистральную, зоновую и местную радиосвязь, сеть радиовещания, службу стандартных частот, служебные линии для земных станций спутниковой связи, авиационную связь земля-воздух, морскую связь берег-судно, дипломатические службы, службы агентств новостей, службу радиосвязи железнодорожного транспорта, военную связь земля-воздух и

берег-судно, межсудовую связь в морском флоте, сеть радиосвязи Гидрометеослужбы, различные наземные подвижные радиослужбы, любительскую радиосвязь.

К преимуществам KB радиосвязи следует отнести оперативность установления прямой связи на большие расстояния, простоту организации радиосвязи с подвижными объектами, возможность обеспечения связи через большие труднодоступные пространства (зоны повышенного заражения. труднопроходимые водные и горные районы, лесные завалы), высокую мобильность средств KB радиосвязи, довольно простую восстанавливаемость связи в случае нарушения (в результате воздействия как случайных. так и преднамеренных помех) и низкую стоимость одного канала на километр дальности связи. Особое значение приобретает KB радиосвязь в чрезвычайных ситуациях - при организации и проведении аварийно-спасательных работ, координации действий, различных организаций и служб в районах стихийных бедствий (землетрясений, наводнений, крупных снежных и селевых лавин на промышленные и жилые районы).

Одновременно КВ связи присущи и такие недостатки, как резкое затухание сигнала на трассе радиосвязи. различный характер замирания сигнала, ограниченная ёмкость используемого диапазона частот. Качество связи существенно зависит также от времени суток, года и состояния ионосферы. Кроме того, системы KB радиосвязи характеризуются чувствительностью к случайным и преднамеренным помехам, а также высотным ядерным взрывам, малым отношением скорости передачи к занимаемой полосе частот, значительной доступностью для средств радиоразведки и одновременно малым отношением сигнал - помеха в точке приема. Пути устранения этих недостатков, в принципе, и определяют те направления, по которым в настоящее время ведется поиск мер по повышению эффективности KB радиосвязи.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Разраб.

Серков П.А.

Провер.

Сидорин Г.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Лит.

Листов

КТК, гр. 365

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.07.9369.ПЗ

Разраб.

Серков П.А.

Провер.

Сидорин Г.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Общая часть

Лит.

Листов

КТК, гр. 365

1. Общая часть

1.1 Назначение устройства

Разрабатываемое устройство предназначено для приема радиовещательных станций в режиме амплитудной модуляции в диапазоне коротких волн (КВ). Приемник имеет встроенную штыревую антенну для КВ диапазона, ручку настройки радиостанций, ручку регулировки громкости и тембра.

Малогабаритный, переносной, простой и легкий в управлении, технически надежен и удобен в эксплуатации.

1.2 Технические характеристики проекта

Исходные данные:

Частота начала диапазона fmin – 11.1 MГц

Частота конца диапазона fmax – 13.5 МГц

Чувствительность – 4 мкВ

Избирательность по соседнему каналу – 24 дБ

Избирательность по зеркальному каналу – 40 дБ

Ослабление полосы пропускания – 21 дБ

ДВЧ – 30 – 10500 Гц

Коэффициент нелинейных искажении - 7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Разраб.

Серков П.А.

Е.А.

Провер.

Сидорин Г.Е.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Специальная часть

ит

Листов

КТК, гр. 365

2. Специальная часть

2.1 Предварительный выбор структурной схемы разрабатываемого РПУ.

Радиоприемное устройство (РПУ) является частью системы передачи сообщений. РПУ использует для этого энергию радиоволн. Оно предназначено для воспроизведения передаваемого сообщения с заданной степенью точности. Из имеющихся схем РПУ выбираю схему супергетеродинного приемника, так как она на значительном удалении от принимаемой радиостанции с высокой эффективностью осуществлять избирательность радиосигнала, максимально его усилить, при стабильной работе схемы и получить достоверное воспроизведение принятого сообщения. Структурная схема разрабатываемого РПУ в соответствии с рисунком 1 будет состоять из: антенны, входной цепи (ВЦ), смесителя (СМ), гетеродина (Г), усилителя радиочастоты (УРЧ), усилителя промежуточной частоты (УПЧ), амплитудного детектора (АД), усилителя звука (УЗЧ).

ПЧ

УЗЧ

АД

УПЧ

СМ

УРЧ

ВЦ

ВЦ-Входная цепь

УРЧ-Усилитель радио частоты

СМ-Смеситель

Г-Гетеродин

УПЧ-Усилитель промежуточной частоты

АД-Амплитудный детектор

УЗЧ-Усилитель звуковой частоты

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

2.1.1 Выбор приемной антенны

Для рассчитываемого РПУ, выбирают штыревую антенну с длиной

l=0.8 м и радиусом 0.025 м. Так как длинна антенны меньше четверти принимаемой средней длинны волны, значит, она имеет емкостную составляющую входного сопротивления, поэтому между входной цепью и антенной необходимо включить компенсационную катушку индуктивности Lk, рассчитанную на среднюю частоту диапазона:

Исходные данные:

Частота начала диапазона f_mln =11.1 МГц

Частота конца диапазона f_max = 13.5 МГц

Требуется определить индуктивность компенсационной катушки L_k

Расчет:

f_ср= (f_min+f_max)/2 = (11.1+)/2 = 12,3 МГц

λ_ср = C/ f_ср = 3∙10⁸/12,3∙10⁶ =24,4 м

W_a= 138∙lg∙ (l/r) = 138∙lg∙ (0,8/0,025) = 220.8 Ом

Определим реактивное сопротивление входного сопротивления антенны

=W_а= W_а=1202 Ом = 1.2 кОм

Определим значение индуктивности компенсационной катушки (L_k )

===15,56 мкГн

Полученные результаты:

=12,3 МГц

=24,4 м

W_a=220.8 Ом

=1202 Ом

=15,56 мкГн

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

2.1.2 Выбор варикапа

Выбираем варикап КВ102Д

С=(10-40) пФ

Uобр=(2-9) В

Проверка перекрытия диапазона.

Кпc=(С_maxC_min)=(40/10)=2

Кnf = fmax/fmin=13.5/11.1=1.21=>Если Кnf < 2 на поддиапазоны не разбиваем.

Кnc>Knf => варикап выбран правильно

2.1.3 Выбор промежуточной частоты ().

Следуя ГОСТу видно, что промежуточная частота для ДВ, СВ и КВ диапазонов равна 465 кГц, для УКВ диапазонов 10.7 МГц, а для радиолокационных РПУ fпр = 100 МГц.

Поэтому я выбираю промежуточную частоту fпр=465 кГц

2.1.4.Определение полосы пропускания приемника.

ПП=2•Fmax=2•10500 =21000 Гц = 21 кГц

Необходимая полоса пропускания до детектора зависит от эффективной ширины принимаемого сигнала, а так же от стабильности частоты гетеродина и передатчика. Для радиовещательных приемников допускается подстройка при приеме, поэтому ПП выбирается только по эффективной ширине спектра сигнала Δfc.

Выбираю ПП=21 кГц

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

2.1.5.Выбор входной цепи. Определение числа резонансных контуров УРЧ.

Выбор входной цепи.

В разрабатываемом РПУ выбирают входную цепь, выполненную по схеме одиночного контура с емкостной связью антенны и последующего каскада.

В РПУ супергетеродинного типа, в профессиональных и радиовещательных с однократным преобразованием частоты, применяют следующее распределение по трактам заданных величин избирательности:

Избирательность по зеркальному каналу обеспечивается трактом радиочастоты(тракт радиочастоты включает в себя входную цепь и УРЧ);

Избирательность по соседнему каналу обеспечивается трактом промежуточной частоты.

Распределение ослабления на краях полосы пропускания указана в таблице 1.

Таблица 1.

Тип РПУ

Рабочая

Частота

кГц

Ослабление на краях полосы пропускания, дБ

Всего

тракта

Тракта УРЧ

Тракта УПЧ

Предварительного

УЗЧ

Оконечного

УЗЧ

Радио

вещ-ый с АМ

<250

1…3

6..8

1…2

1..2,5

2.1.6 Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта радиочастоты.

Конструктивная добротность контуров выбирается из таблицы 2.

Таблица 2

Диапазон	Значение конструктивной добротности
	Без сердечником			С сердечника
КВ	60…150			140…190
УКВ		100…200	100…200

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Коэффициенты шунтирования контура электрическим прибором для транзисторов равен (0.5-0.8)

Цель расчета заключается в определении количества контуров тракта радиочастоты, эквивалентной добротности, для контуров тракта радиочастоты и проверка соответствия заданным величинам ослабления на краю полосы пропускания, помехи по зеркальному каналу и помехи прямого прохождения.

Исходные данные:

Крайние частоты диапазона f_min – f_max 11.1-13,5МГц

Избирательность по зеркальному каналу Qз 40 дБ

Полоса пропускания П 21 кГц

Ослабление на краях полосы пропускания радиочастоты σ_п 21 дБ

Конструктивная добротность контуров Q_K 160

Промежуточная частота f_np 465 кГц Настройка, при которой задана избирательность(Расстрой-ка)∆f_c

(+-)12кГц

Требуется определить:

- число контуров тракта радио частоты n_c .

- эквивалентную добротность контуров Qэ.

- избирательность по зеркальному каналу σ_з.

- ослабление помехи прямого прохождения σ_пр.

- ослабление на краях полосы пропускания σ_п.

Порядок расчета:

1. Задаюсь ориентировочным числом одиночных контуров тракта радиочастоты n_c=2

2. Допустимая добротность контуров, обеспечивающая заданное ослабление на краях полосы Qп , определяется по формуле:

Q_П == 11.1∙10³/21∙4,47= 2368

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

3. Необходимая добротность контуров, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу Qн

f_зmax = f_max + 2 f_np = 13,5+2∙465 = 14,43МГц

Q_Н = = ==46,4

4. Определяю конструктивную добротность контура Qэк

Для транзисторов Ψ = (0,5 -0,8). Принимаю Ψ = 0,8 из таблицы 2

2.2 выбирают конструктивную добротность Qк = 160

Qэк = Ψ∙Qк = 0,8∙160 = 128

так как Qн < Qэк < Q_п 46.4<128<2368

Принимаю число контуров n_c=1 и эквивалентную добротность контура

Qэк = 128

Проверяю избирательность по зеркальному каналу. На максимальной частоте избирательность по зеркальному каналу имеет вид:

σ_з = Qэк∙ ( f_зmax/ f_ср - f_ср / f_зmax)= 128∙ (14,43/12,3– 12,3/14,43)= 40,96 дБ

Определяю ослабление помехи прямого прохождения ϭ_пр

σ_пр =Qэк∙ ( f_np/ f_min - f_min/ f_np) = 128∙ ( 0.465/11.1- 11.1/0.465)=3033

2.1.6 Определение: типа, параметров и числа избирательных систем

настроенных на ПЧ.

Выбираю схему усилителя промежуточной частоты с ФСС

Исходные данные:

Промежуточная частота f_np465 кГц

Полоса пропускания П 21 кГц Ослабление на краях полосы пропускания σ_п 21дБ

Ослабление помехи по соседнему каналу σ_с 24 дБ

Настройка, при которой задана избирательность (расстройка) ∆f_c 12 кГц

Конструктивная добротность контуров Q_K160

Коэффициент шунтирования контура транзистора Ψ 0,8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

КТК.210306.365.10574

Требуется определить:

- количество контуров n_пр

- необходимая добротность фильтра Q_H

- избирательность по соседнему каналу

- фактор связи контура фильтра β

Порядок расчета:

1. Принимают число ФСС n_пр=1

2. Определяю ослабление на краях ПП и избирательность по соседнему каналу

σ_фп= σ_п/ n_пр= 21/1 =21 ДБ

σ_фс = σ_с/ n_пр= 24/1= 24 ДБ

3. Задают величину относительной расстройки α_п на границе полосы пропускания. При σ_фп> 8 дб и σ_фс < 26 дб можно принять α_п = 1. В остальных случаях рекомендуется расчетную полосу принимать шире на 10 – 20%, тогда α_п = 0,8 – 0,9.

4. Определяю ширину расчётной ПП ФСС

Пр=П/ α_п = 21/ 1 =21 (2.15)

5. Определяют необходимую добротность контуров ФСС

Q_н== = 62 (2.16)

6. Определяют величину относительной расстройки для соседнего канала

α_с=

==1.14 (2.17)