Презентация, доклад по дисциплине Радиоприемные устройства (для ЛОВЗ)

следующие вопросы:
— выбор способа обработки сигнала и типа структурной схемы;
— расчет сквозной полосы пропускания приемника;
— определение числа поддиапазонов и избирательной системы тракта промежуточной частоты;
— выбор структуры первых каскадов преселектора и числа преобразований частоты;
— выбор электронных приборов для высокочастотного тракта;
— распределение усиления между трактами приемника;
— оценка динамического диапазона приемника;
— выбор тракта усиления низких частот;
— выбор регулировок приемника.

однократным преобразованием частоты — см. рис.







Структурная схема УКВ-ЧМ радиоприемника:

определяется шириной спектра сигналов Δfc и нестабильностью частот настройки узлов приемопередающего тракта Δfн :


Полоса сигнала Δfc определяется видом сигнала и характером его модуляции. Примеры выбора Δfc приведены в таблице.

модуляции Fв.
При частотной модуляции следует также учитывать индекс модуляции ψ. Определение полосы частот, занимаемой импульсным сигналом, производится либо по его длительности τ (в приемниках обнаружения цели), либо по времени установления выходного импульса приемника τу (в измерительных приемниках).
Для радиовещательных и телевизионных приемников допустимо принимать в эскизном расчете :

Большее расширение полосы пропускания требует, применения системы АПЧГ.

+ УРЧ]
Преселектор супергетеродинного приемника обеспечивает заданную избирательность по побочным каналам приема, в первую очередь по зеркальному каналу и каналу прямого прохождения.
Частота зеркального канала при простом преобразовании частоты

Под избирательностью понимают отношение коэффициентов передачи по основному и побочному каналам приема.

Самый простой преселектор состоит из одноконтурной входной цепи:


Избирательность одиночного контура:

двухконтурной системы с одинаковыми контурами при критической связи




где σ — избирательность,
f0 — частота настройки преселектора,
f — частота побочного канала приема,
QЭ — добротность нагруженного контура.

МГц QЭ = 30–50;
— на частотах 1,5…6 МГц QЭ = 40–80;
— на частотах 6…30 МГц QЭ = 50–120.

Ориентируясь на среднее значение добротности QЭ = 50 и преселектор, состоящий из n одиночных контуров, можно оценить минимальное значение промежуточной частоты однократного преобразования, обеспечивающее заданную избирательность σЗК по зеркальному каналу, по следующей методике.
Оценим параметр а при n контурах:


Вычислим нижнюю границу для значения промежуточной частоты

из следующего ряда: 110, 450, 465, 455, 500, 930 кГц или 1,6 МГц. Наиболее употребительны частоты 465 и 455 кГц. Стандартной промежуточной частотой ЧМ-приемников является частота 10,7 МГц.
В современных приемниках для обеспечения заданной избирательности рекомендуется применение ФСС. В качестве ФСС применяют LC-фильтры, пьезокерамические и кварцевые фильтры, интегральные фильтры на ПАВ.

6. Выбор первых каскадов радиоприемника и структуры преселектора, исходя из допустимого коэффициента шума
Первые каскады приемника в значительной степени определяют его чувствительность. Для обеспечения высокой чувствительности требуется применение, как правило, одного каскада УРЧ после ВЦ.
Реальная чувствительность приемника определяется его коэффициентом шума N.

усилителя NУРЧ ≈ 2NТР, а преобразователя частоты NСМ ≈ 4NТР, где NТР — паспортное значение коэффициента шума транзистора (используется безразмерная величина), рассчитываем значение коэффициента шума приемника без УРЧ и при наличии УРЧ.
Эта величина сравнивается с допустимым коэффициентом шума, обеспечивающим заданную чувствительность ЕА.

на входе детектора и заданной чувствительностью приемника.
Обычно оно принимается с 2‑ или 3‑кратным запасом:



На входе детектора радиоприемника надо обеспечить:
Для линейного амплитудного детектора на кремниевых диодах
UВХ.ДЕТ ≥ 0,8…1,5 В;
Для частотного детектора с расстроенными контурами, со связанными контурами, а также дробного детектора UВХ.ДЕТ ≥ 0,1…0,2 В;
Для частотно-фазового и фазового детектора на микросхеме перемножителя UВХ.ДЕТ ≥ 0,005…0,01 В.
Линейность работы смесителя по входному сигналу обычно обеспечивается до напряжений на входе UВХ.СМ ≤ 100…200 мкВ.

имеет величину порядка 4…6.
Остальное усиление достигается за счет УПЧ:


От правильности распределения усиления по каскадам напрямую зависят основные технические характеристики радиоприемника:
чувствительность,
динамический диапазон и линейность тракта приема.

При проектировании радиоприемника целесообразно построить диаграмму уровней сигналов и шумов на входе и выходе каскадов приемника. Она строится в логарифмическом масштабе, при этом усиление или затухание каскадов выражается в децибелах.

дБ,
смеситель — усиление 10 дБ,
ФСС — ослабление 6 дБ и т. д.
Уровень сигнала и шума при этом удобно выражать в дБ по отношению к 1 мВт (дБм). Пример такой диаграммы для схемы профессионального КВ‑приемника приведен на рисунке:

минимальной входной мощности;
3 — уровень шума
При построении диаграммы задаются мощностью сигнала на выходе приемника (на рис. задана выходная мощность УПЧ‑2, необходимая для нормального детектирования сигнала: РС дБм = 10 lg РС мВт = 0 дБм) и мощностью сигнала на входе приемника, соответствующей его чувствительности PA = kTNγ , выраженной также в дБм.
Эти две точки соединяют ломаной линией, ординаты концов каждого отрезка которой указывают абсолютный уровень мощности на входе и выходе каскада, а их разность — усиление или затухание в каскаде.
Мощность шума на выходе каждого каскада рассчитывается путем последовательного применения формулы:


где РШ.ВХ — мощность шумов, поступающих от предыдущего каскада;
РШ.СОБ.ВХ — мощность собственных шумов каскада, приведенных к его входу;
КР — коэффициент передачи номинальной мощности каскада.

приемника ограничен снизу шумами приемника, сверху — пределами линейной части характеристик его каскадов. На этапе эскизного проектирования оценку динамического диапазона проводят по упрощенной методике.
Оценка нелинейности обычно производится двухсигнальным методом.
Динамический диапазон D — это выраженное в децибелах отношение уровня двух равных по величине входных сигналов к уровню создаваемой ими комбинационной помехи при условии равенства ее уровня уровню собственных шумов приемника. Расчетная формула:


где Aвх — уровень полезного сигнала на входе, при котором на выходе уровень комбинационной составляющей третьего порядка 2f1 – f2 равен уровню полезного сигнала на линейном продолжении амплитудной характеристики (см. рисунок).

третьего порядка.
При оценке динамического диапазона расчет производится следующим образом.
1). Оценивается мощность шума, приведенная к входу приемника:

где П — отношение полосы пропускания приемника к полосе 1 Гц,
N — безразмерный коэффициент шума.

уровню входных и выходных сигналов. Это значит, что АВЫХ первого каскада должно быть больше или равно АВХ второго каскада и т. д. Динамический диапазон приемника в целом ограничивается динамическим диапазоном того из каскадов, стоящих перед ФСС, у которого этот диапазон минимален.

ПРИМЕР.
Первыми каскадами приемника являются УРЧ

и активный смеситель

Тогда имеем:

Отсюда видно, что т. е. допустимый уровень сигналов на входе УРЧ выше, чем допустимый уровень входных сигналов смесителя, и при расчете динамического диапазона приемника вместо АВЫХ.УРЧ следует брать АВХ.СМ.

диапазона по основному каналу приема.
Верхний предел динамического диапазона по основному каналу определяется нелинейностью последнего каскада УПЧ (или УНЧ), нижний — шумами.
Расширение динамического диапазона по основному каналу достигается применением эффективной системы АРУ, снижающей перегрузку конечных каскадов и, следовательно, величину нелинейных искажений.

9. Выбор регулировок приемника
При эскизном проектировании предусматривается система регулировок, обеспечивающая:
поддержание точной настройки приемника на частоту принимаемого сигнала;
поддержание заданного уровня сигнала на входе детектора.
Автоматическая подстройка частоты гетеродина позволяет уменьшить до допустимой величины требуемую полосу пропускания УПЧ приемника, если абсолютное значение нестабильности настроек велико.

Если требуемый диапазон входных сигналов составляет А дБ, а изменение напряжения на выходе допускается в пределах В дБ, то требуемое изменение коэффициента усиления приемника равно (А — В) дБ.
Режимная регулировка позволяет изменять коэффициент усиления одного транзисторного усилительного каскада на 20–26 дБ. При этом входное напряжение каскада не превышает:

Обычно в качестве регулируемых каскадов в радиоприемнике используются идентичные усилители промежуточной частоты, тогда требуемое число каскадов равно:


с округлением до ближайшего большего целого числа.

и формулированием требований для функциональных узлов и каскадов.
На схеме допускаются поясняющие надписи, диаграммы, таблицы, указания параметров в характерных точках (величины токов, напряжений, формы и величины импульсов, математические зависимости и т. п.).