Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника

Анализ исходных данных и выбор структуры приемника. Входные цепи супергетеродинного приемника, измерение коэффициента передачи в рабочем частотном диапазоне. Выбор схемы усилителя радиочастоты и детектора, их обоснование. Фильтр сосредоточенной селекции.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


1.Анализ исходных данных и выбор структуры приемника
2. Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника
2.5 Фильтр сосредоточенной селекции
2.6 Усилитель промежуточной частоты
Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) -- один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.
Целью данной курсовой работы является, изучение принципов моделирования радиотехнических устройств, расчета их элементов и сигналопрохождения через них на примере радиоприемного устройства супергетеродинного типа.
В процессе выполнения курсовой работы необходимо рассчитать и смоделировать элементы супергетеродинного приемника. Расчет и подбор элементов производится самостоятельно. Моделирование элементов приемника происходит в программах Multisim 2001 и Multisim 10.1.
Рассчитанный и смоделированный супергетеродинный приемник должен соответствовать параметрам заданным вариантом: использовать необходимый вид модуляции, диапазон частот, пропускную способность и.т.д.
1. Анализ исходных данных и выбор структуры приемника
В качестве структурной схемы выбираем схему с однократным преобразованием частоты, схема которого показана на рисунке 1.1.1.
Рисунок 1.1.1 - Структурная схема супергетеродинного приемника
УПЧ - усилитель промежуточной частоты;
ФСС - фильтр сосредоточенной селекции;
Радиосигнал из антенны подаётся на входную цепь (ВЦ), затем на вход усилителя радиочастоты (УРЧ), а затем на вход смесителя (С) -- специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты -- гетеродина (Г). Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя -- обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЕ). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в усилителе промежуточной частоты (УПЧ), после чего поступает на фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), а затем на демодулятор (Д), восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты. Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) усиливает звуковой сигнал, который подается на акустическую систему (Гр).
1.2 Анализ исходных данных задания на курсовую работу
Исходные данные приведены в таблице 1.2.1.
Таблица 1.2.1 - исходные данные задания
В ходе выполнения курсовой работы мне нужно будет рассчитать и смоделировать такой приемник, чтобы он отвечал заданным параметрам. При этом нужно руководствоваться такими факторами, как простота реализации, доступность и дешевизна элементов, устойчивость работы системы в различных температурных режимах.
Выводы: в качестве структурной схемы выберем схему с однократным преобразованием частоты, приведенную на рисунке 1.1.1, т.к. эта схема является наиболее простой в реализации. Дополнительные преобразования частот приведут лишь к удорожанию устройства, возникновению дополнительных шумов. В ходе работы мне нужно будет посмотреть, будет ли отвечать выбранная схема заданным условиям задания. В противном случае необходимо будет изменить схему.
2. Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника
Входными цепями (ВЦ) радиоприемника называют цепи, связывающие антенно-фидерную систему с первым усилительным или преобразовательным каскадом приемника.
Основными назначениями ВЦ являются:
- передача принятого сигнала от антенны к входу этих каскадов;
- предварительная фильтрация внешних помех.
Обычно ВЦ представляют собой пассивный четырехполюсник, содержащий колебательные контуры. Наибольшее распространение получили одноконтурные ВЦ.
Для повышения чувствительности и реальной селективности гетеродинного приемника входная цепь должна обеспечивать близкий к единице коэффициент передачи мощности в рабочем диапазоне частот и как можно большее ослабление внедиапазонных сигналов. Все это - свойства идеального полосового фильтра, поэтому и выполнять входную цепь надо в виде фильтра. В качестве входной цепи я выбираю схему с емкостной связью (рисунок 3.1.1), т.к. она является наиболее простой и широко используемой, кроме того в ней нет трансформаторов. При необходимости согласования с входным каскадом приемника от катушки L делается отвод, который подключается к входному каскаду (автотрансформаторная связь с нагрузкой).
Рисунок 2.1.1 - Входная цепь с емкостной связью
АЧХ такой схемы должна быть плоской в диапазоне частот 3200-7500 кГц. В качестве перестраиваемого элемента в этой схеме выступает варикап. Однако обеспечить плоскую характеристику плоской во всем диапазоне частот невозможно, поэтому мне нужно ограничиться максимальным уровнем спада АЧХ. Т.к. в исходных данных не указано это значение, поэтому я беру максимальный уровень спада равным 3 дБ.
- Определить АЧХ и ФЧХ входной цепи во всем диапазоне изменения емкости переменного конденсатора С.
- Определить Qэкв,Rэкв на основе снятых АЧХ.
- Измерить коэффициент передачи по напряжению ВЦ в рабочем частотном диапазоне и построить график зависимости К0 от f.
- Исследовать процесс прохождения АМ-сигнала через ВЦ.
Проведем ориентировочный расчет параметров контура. Я выбрал значение индуктивности L= 200 мкГн, Ccon=2 пФ, R=2 Ом. Теперь я могу найти максимальное и минимальное значение переменного конденсатора из соотношения:
Сmax = 1/[(4р2*(Fmin)2*L) ]= 0.1 пФ
Схема входной цепи с подобранными параметрами для исследования представлена на Рисунке 2.1.2.
Определение АЧХ и ФЧХ входной цепи во всем диапазоне изменения емкости переменного конденсатора С с использование функции Parameter Sweep.
АЧХ и ФЧХ входной цепи показаны на рисунке 2.1.3, а значения емкости переменного конденсатора отражены в таблице 2.1.1.
Рисунок 2.1.3 - АЧХ и ФЧХ входной цепи.
Таблица 2.1.1 - значения емкости C при измерении АЧХ и ФЧХ входной цепи
Определение Qэкв, Rэкв на основе снятых АЧХ.
В качестве рабочей частоты я взял 5350 КГц. На этой частоте я буду определять параметры Qэкв, Rэкв.
Резонансная частота составляет 5350 КГц. Полоса пропускания, на уровне -3дБ, составляет 15 кГц. Тогда я могу рассчитать:
Измерение коэффициента передачи по напряжению ВЦ в рабочем частотном диапазоне с построением графика зависимости К0 от частоты f.
Зависимость коэффициента передачи от частоты представлена в таблице 2.1.2, а графически отражена на рисунке 2.1.4.
Таблица 2.1.2 - измерение коэффициента передачи в рабочем частотном диапазоне
Рисунок 2.1.4 - График зависимости коэффициента передачи от частоты
Исследование процесса прохождения прохождения АМ сигнала через входную цепь.
Используя программу Multisim, я посмотрю прохождения АМ сигнала через входную цепь при изменении частоты. Я возьму 2 значения частот: 3200 КГц и 4300 КГц.
Осциллограммы входных и выходных сигналов при различных значениях частот представлены на рисунках 2.1.5, 2.1.6.
Рисунок 2.1.5 - Осциллограмма прохождения АМ сигнала через входную цепь. (f=3200 КГц)
Рисунок 2.1.6 - Осциллограмма прохождения АМ сигнала через входную цепь. (f=4300 КГц)
В ходе расчета и моделирования входной цепи мною были подобраны номиналы входной цепи, были получены АЧХ и ФЧХ при различных значениях емкости переменного конденсатора, а также измерено время запаздывания сигнала для различных частот. Схема отвечает требованиям, предъявленным в задании: работает в заданном диапазоне частот, обеспечивает нужную избирательность, сигналы проходят без искажений. Схема отвечает исходным данным (обеспечивает нужную избирательность частот 120-145 МГц), коэффициент передачи входной цепи примерно постоянен во всей полосе рабочих частот, спад характеристики меньше 3дБ.
Усилителем радиочастоты (УРЧ) называется каскад, осуществляющий усиление принимаемых сигналов на их собственных частотах, без изменения спектра.
- обеспечение усиления сигнала по мощности или по напряжению
- обеспечение эффективной частотной избирательности РПУ
- обеспечение защиты цепи антенны от проникновения частоты гетеродина (в случае проникновения частоты гетеродина в цепи антенны, РПУ начинает работать как маломощный передатчик и будет создавать помехи близко расположенным РПУ).
- выбор схемы усилителя радиочастоты и его обоснование
- электрический расчет параметров элементов контура
- подбор параметров сопротивлений и емкостей
- определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
- измерение АЧХ усилителя во всем диапазоне изменения емкости переменного конденсатора С с применением функции Parameter Sweep
- анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20 до +60 на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep
- статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функций Worst Сase и Monte Carlo
- анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero
В качестве УРЧ я выбираю схему с автотрансформаторной связью на полевых транзисторах, потому что такая схема обладает высоким входным сопротивлением, и не будет оказывать нежелательного влияния на входную цепь и антенну. Будет хорошо согласоваться с входной цепью с емкостной связью. Схема также не содержит трансформаторов
Схема УРЧ с автотрансформаторной связью на полевых транзисторах приведена на рисунке 2.2.1.
Рисунок 2.2.1 - Схема УРЧ с трансформаторной связью на полевых транзисторах.
Электрический расчет параметров элементов контура
Для схем УРЧ с автотрансформаторной связью должны выполняться следующие соотношения:
где Сf в нФ, fmin в МГц, в Rf кОм. Rf обычно выбирают в пределах 0,2-3,0 кОм.
Я возьму Rf =2 кОм. Следовательно, теперь я могу рассчитать Cf:
В итоге, я получил: Cf = 320 пФ, Rf=2 кОм
Подбор параметров элементов сопротивления и емкостей с учетом варианта задания
В качестве значения переменной емкости С я взял 100 пФ. Это значение соответствует резонансной частоте 3,2 МГц, поэтому мне нужно будет подобрать элементы схемы так, чтобы максимум АЧХ находился на этой частоте.
Экспериментально подобранные параметры:
L1a = 3,1 мГн; L1b = 3,1 мГн; R = 50 Ом; Rn = 3 кОм; С= 100 пФ
На рисунке 2.2.2 приведена АЧХ усилителя при подобранных значениях элементов
Рисунок 2.2.2 - АЧХ усилителя (при С=100 пФ)
Определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
Результаты моделирования приведены на рисунке 2.2.3 и в таблице 2.2.1.
Рисунок 2.2.3 - Изменение параметров устройства
Таблица 2.2.1 - Значения напряжения источника питания
Проанализировав семейство графиков я увидел, что увеличивать напряжение Е больше чем 20 В не имеет смысла (при этом напряжении находится максимум АЧХ из всего семейства), т.к. это не приводит к дальнейшему увеличению максимума АЧХ. Поэтому я беру значение напряжения источника E равным 20 В.
Определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point.
Результат анализа схемы с помощью функции DC Operation Point отражен в таблице 2.2.2. В этой таблице отражены значения всех токов и напряжений различных узлов схемы УРЧ. Получены значения напряжений во всех узлах схемы, при закороченных индуктивностях и разорванных емкостях.
Таблица 2.2.2 - результат анализа по постоянному току
Измерение АЧХ усилителя во всем диапазоне изменения емкости переменного конденсатора С с применением функции Parameter Sweep
В моем случае значение емкости будет изменяться от 32 до 100 пФ. При этом должна меняться резонансная частота УРЧ в рабочем диапазоне 3,2 - 7,5 МГц. Семейство АЧХ УРЧ при различных значениях емкости С приведено на рисунке 2.2.4.
Рисунок 2.2.4 - АЧХ усилителя при различных значениях емкости С
Анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20до+60 на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep
Мне нужно посмотреть, как будет влиять изменение температуры на АЧХ усилителя. Семейство АЧХ для различных значений температур приведено на рисунке 2.2.5.
Рисунок 2.2.5 - Семейство АЧХ усилителя при различных значениях температуры.
Как видно из графика, температура практически не оказывает влияния на АЧХ усилителя, поэтому все графики наложились друг на друга и их невозможно различить. Это говорит о том, что изменение температуры не будет приводить к нарушению работы схемы.
Статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функций Worst Сase и Monte Carlo
Мне нужно будет рассмотреть, как будут влиять производственные допуски элементов на АЧХ усилителя. Рисунок 2.2.6 иллюстрирует, как будет изменяться АЧХ при допуске на элементы в 4%. Это я делаю с помощью функции Monte Carlo. Описание прохода отражено в таблице 2.2.3.
Рисунок 2.2.6 - Анализ влияния допусков элементов на АЧХ усилителя с помощью функции Monte Carlo
Таблица 2.2.3 - описание анализа Монте-Карло
Проанализировав эти данные, можно сделать вывод, что допуск элементов в 4% недопустим и оказывает значительное влияние на АЧХ усилителя.
Анализ схемы при помощи функции Worst Case отображен на рисунке 2.2.7, описание прохода проведено в таблице 2.2.4.
Рисунок 2.2.7 - Анализ влияния допусков элементов на АЧХ усилителя с помощью функции Worst Case.
Таблица 2.2.4 - Описание проходов анализа Worst Case
Проанализировав графики можно сделать вывод, что допуск элементов 1% практически не влияет на АЧХ усилителя и его резонансную частоту. Поэтому допуск в 1% допустим для данной схемы.
Анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero
Нули и полюса передаточной функции представлены в таблице 2.2.5. Из этой таблицы видно, что нули и полюса имеют отрицательную вещественную часть, следовательно, система является устойчивой.
Таблица 2.2.5 - результат анализа нулей и полюсов
Перестройка частоты осуществляется конденсатором переменной емкости таким же, что используется во входной цепи. Полученный УРЧ отвечает всем необходимым требованиям, его характеристики не зависят от температуры в заданном диапазоне, почти не зависят от напряжения питания, следовательно, требования к источнику питания не строгие. Кроме того УРЧ был проверен на устойчивость, было оценено влияние допусков элементов на АЧХ усилителя.
Гетеродин определяет качественные показатели преобразователя частоты. Как бы ни изменялась частота принимаемого сигнала в заданном диапазоне частот, гетеродин должен генерировать колебания, которые должны быть выше (при верхней настройке) или ниже (при нижней настройке) частоты принимаемого сигнала.
- выбор схемы гетеродина и его обоснование
- подбор параметров индуктивностей и емкостей
- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
- определение передаточных характеристик гетеродина с применением функции Transfer Function
- анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20 до +60 на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции Temperature Sweep
- Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением функции Fourier Analysis
- расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина с применением функции Pole-Zero
Выбор схемы гетеродина и его обоснование
Гетеродины реализуются на основе генераторов гармонических колебаний, которые представляют собой устройства из частотно-избирательной цепи и активного элемента. По типу частотно-избирательной цепи они делятся на LC- и RC- генераторы.
Генераторы LC имеют сравнительно высокую стабильность частоты колебаний, устойчиво работают при значительных изменениях параметров транзисторов, обеспечивают получение колебаний, имеющих малый коэффициент гармоник. В генераторах LC-типа форма выходного напряжения весьма близка к гармонической. Это обусловлено достаточно хорошими фильтрующими свойствами колебательного контура.
Разрабатываемый гетеродин должен генерировать высокочастотные колебания в диапазоне от 2735 до 7035 кГц (нижняя подстройка). Выбран гетеродин - LC генератор с емкостной связью, так как приемник КВ-диапазона. Схема приведена на рисунке 2.3.1.
Рисунок 2.3.1 - LC-гетеродин КВ диапазона
Подбор параметров элементов c учетом варианта задания
Выберем значение переменной емкости C2= 39 пФ
Ck для данной схемы тогда можно рассчитать так: Ck ? C1 + C2
Примем постоянную составляющую емкости равной 10 пФ.
Отсюда для fг мин = 3200 - 465 = 2735 кГц
Lk = 1/(2*р*f0)2 *Ck = 1/(2*3,14*2,735*106)2*49*10-12 = 224*10-6 Гн
f0 = 1/2р = 1/2*3,14* = 3,205*106 Гц = 3,2 МГц
f0 = 1/2р = 1/2*3,14* = 7,468*106 Гц = 7,5 МГц
То есть при промежуточной частоте в 465 кГц приемник сможет настраиваться в диапазоне от 3,2 МГц до 7,5 МГц.
Определение режимов элементов схемы по постоянному току
с применением функции DC Operating Point
Результат анализа представлен в таблице 2.3.1.
Таблица 2.3.1 - результат анализа по постоянному току
Определение передаточных характеристик гетеродина
с применением функции Transfer Function
Передаточные характеристики гетеродина, определенные с помощью функции Transfer Function, показаны в таблице 2.3.2.
Таблица 2.3.2 - определение передаточных характеристике
Анализ влияния температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции Temperature Sweep
Влияние температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина показано на рисунке 2.3.2.
Рисунок 2.3.2 - Результат анализа влияния температуры окружающей среды на частоту и амплитуду колебаний гетеродина с применением функции «Temperature Sweep»
Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением
Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина отражен на рисунке 2.3.3.
Рисунок 2.3.3 - Фурье-анализ выходного сигнала гетеродина с применением функции «Fourier Analysis»
Расчет карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина с применением функции Pole-Zero
Результаты расчета карты нулей и полюсов передаточной характеристики гетеродина представлены в таблице 2.3.3.
Таблица 2.3.3 - анализ нулей и полюсов
Результаты анализа показывают, что схема обладает необходимой устойчивостью, так как все вещественные части полюсов имеют отрицательные значения.
Гетеродин генерирует опорные колебания в полосе частот 2735 - 7035 кГц, что при промежуточной частоте в 465 кГц дает диапазон принимаемых частот в 3,2 - 7,5 МГц.
Перестройка частоты осуществляется таким же конденсатором, что и во входной цепи и в усилителе радиочастоты. Разработанный гетеродин обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью к перепаду температур, стабильностью работы.
В смесителе происходит преобразование колебаний высокой частоты принимаемых сигналов в колебания более низкой (промежуточной) частоты, которая для любой частоты принимаемого сигнала остается неизменной. Преобразование частоты осуществляется с помощью нелинейных элементов (полупроводниковых диодов и транзисторов, электронных ламп) или элементов с изменяющимися параметрами (полевых транзисторов с двумя затворами, электронных ламп с двумя управляющими сетками).
- выбор схемы смесителя и его обоснование
- расчет параметров элементов контура L, C, R для схемы c учетом варианта задания
- определение АЧХ смесителя с применением функции AC Analysis
- определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
- расчет передаточных характеристик смесителя с применением функции Transfer Function
- измерение спектра сигналов на входе и выходе смесителя с применением анализатора спектра
- анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis
- анализ интермодуляционных искажений с применением функции Distortion Analysis
- анализ устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero
Выбор схемы смесителя и его обоснование
В данном варианте курсовой работы предлагается разработать смеситель для КВ диапазона (3,2 МГц - 7,5 МГц), обеспечивающие низкие уровни шумов и искажений. Промежуточная частота составляет 465 кГц. Поэтому для его реализации выберем смеситель на биполярном транзисторе (рисунок 2.4.1), так как эта схема наиболее проста и не требует использования трансформатора, что уменьшит габариты и вес схемы.
Экспериментальный подбор элементов смесителя
LC контур должен быть настроен на разностную частоту 465 МГц. Я задам L=10 мкГн, тогда можно рассчитать значение конденсатора:
Определение АЧХ смесителя с применением функции AC Analysis
АЧХ смесителя представлена на рисунке 2.4.2.
Определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
В этом пункте мне нужно будет определить оптимальную величину источника питания Е. Семейство характеристик представлено на рисунке 2.4.3.
Рисунок 2.4.3 - Изменение АЧХ смесителя при различных напряжениях питания
Проведено исследование влияния напряжения питания на АЧХ смесителя, выявлено что АЧХ оптимальна при Е=12 В, так как значительного изменения амплитуды в этом пределе не происходит.
Определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
Режимы элементов схемы по постоянному току показаны в таблице 2.4.1.
Таблица 2.4.1 - результат анализа по постоянному току
Расчет передаточных характеристик смесителя с применением функции Transfer Function
Передаточные характеристики смесителя, определенные с помощью функции Transfer Function, показаны в таблице 2.4.2.
Таблица 2.4.2 - анализ передаточных характеристик
Измерение спектра сигналов на входе и выходе смесителя с применением анализатора спектра
Спектры сигналов на входе и выходе смесителя представлены на рисунках 2.4.4 и 2.4.5 соответственно.
Рисунок 2.4.4 - Спектр сигнала на входе смесителя
Рисунок 2.4.5 - Спектр сигнала на выходе смесителя
Анализируя рисунки можно сказать, что на вход подаются частоты 2735 кГц и 3,2 МГц, а на выход их резонансная частота 465кГц.
Анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis
Анализ спектра внутренних шумов представлен в таблице 2.4.3.
Таблица 2.4.3 - анализ внутренних шумов
Анализ интермодуляционных искажений с применением функции Distortion Analysis
Результат анализа интермодуляционных искажений показан на рисунке 2.4.6.
Рисунок 2.4.6 - Исследование смесителя с помощью функции Distortion Analysis.
Анализ устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero
Результаты анализа устойчивости смесителя с применением функции Pole-Zero представлены в виде таблицы 2.4.4.
Таблица 2.4.4 - анализ нулей и полюсов
Результаты анализа показывает, что схема обладает необходимой устойчивостью, так как все вещественные части полюсов имеют отрицательные значения, а комплексные корни попарно сопряжены.
Спроектирован смеситель, который переносит сигнал с частоты 3,2 МГц на промежуточную частоту 465 кГц. Смеситель обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью, стабильностью работы.
2.5 Фильтр сосредоточенной селекции
С помощью фильтра сосредоточенной селекции выделяется разностный сигнал постоянной промежуточной частоты.
- выбор схемы фильтра сосредоточенной селекции и его обоснование
- расчет и подбор параметров элементов фильтра сосредоточенной селекции c учетом варианта задания
- измерение частотных характеристик фильтра сосредоточенной селекции
- статистический анализ влияния производственных допусков элементов фильтра сосредоточенной селекции на его АЧХ с применением функции Monte Carlo
Выбор схемы фильтра сосредоточенной селекции и его обоснование
Фильтр должен обладать центральной частотой 465 кГц. Поэтому наиболее эффективным (качество-цена) является 5-ти контурная система подходящая для КВ диапазона, показанная на рисунке 2.5.1.
Рисунок 2.5.1 - Выбранная схема фильтра сосредоточенной селекции
Подберем параметры элементов с учетом варианта задания:
Измерение частотных характеристик фильтра сосредоточенной селекции
Частотные характеристики фильтра сосредоточенной селекции показаны на рисунках 2.5.2 и 2.5.3.
Рисунок 2.5.2 - АЧХ фильтра сосредоточенной селекции
Рисунок 2.5.3 - ФЧХ фильтра сосредоточенной селекции
Статистический анализ влияния производственных допусков элементов фильтра сосредоточенной селекции на его АЧХ с применением функции Monte Carlo
Статический анализ влияния производственных допусков элементов ФСС на его АЧХ представлен на рисунке 2.5.4, а численные пояснения даны в таблице 2.5.1.
Рисунок 2.5.4 - Результат анализ схемы фильтра сосредоточенной селекции
Из результатов анализа видно, что резонансная частота фильтра сосредоточенной селекции сильно изменяется при заданных допусках элементов. Следовательно при изготовлении схемы нужно использовать элементы с меньшими допусками.
Таблица 2.5.1 - описание прохода анализа допусков элементов
Спроектирован фильтр сосредоточенной селекции обеспечивающий частотную селекцию на частоте 465 кГц. Фильтр имеет несколько звеньев, проверено, что уменьшение числа звеньев приводит к сужению полосы пропускания. Разработанный ФСС обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью, стабильностью работы.
2.6 Усилитель промежуточной частоты
УПЧ в отличие от УРЧ имеют фиксированную настройку и усиливают сигналы, поступающие от преобразователя частоты до уровня, необходимого для нормальной работы детектора. Именно этими устройствами в основном определяется частотная избирательность приемника.
- выбор схемы усилителя промежуточной частоты и его обоснование
- измерение АЧХ усилителя с применением функции AC Analysis
- определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
- определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
- анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20 до +60 на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep
- статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функции Monte Carlo
- анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero
Выбор схемы усилителя промежуточной частоты и его обоснование
Я выберу УПЧ для УКВ диапазона, т.к. именно в этом диапазоне я и работаю.
Схема для исследования представлена на рисунке 2.6.1.
Рисунок 2.6.1 - Схема усилителя промежуточной частоты
Измерение АЧХ усилителя с применением функции AC Analysis
Измеренная АЧХ усилителя представлена на рисунке 2.6.2.
Рисунок 2.6.2 - Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты
Из рисунка 2.6.2 видно, что резонансная частота находится около 465 кГц.
Определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep
График зависимости амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от источника питания изображен на рисунке 2.6.3.
Рисунок 2.6.3 - Зависимость амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от источника питания.
Напряжение питания изменялось от 1 В до 25 В с шагом 2,4В. Как видно на графике амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты практически постоянна и сильно отклоняется при Е до 10В, следовательно, можно использовать питание 20В.
Определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point
Результаты определения режимов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point отражены в таблице 2.6.1.
Таблица 2.6.1 - результат анализа по постоянному току
Анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне -20 до +60 на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep
График зависимости амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от температуры окружающей среды изображен на рисунке 2.6.4.
Рисунок 2.6.4 - Анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне -20 до +60 на АЧХ усилителя
Амплитудно-частотная характеристика усилителя достаточно сильно изменяется в диапазоне температур от -20 до +60. Следовательно оптимальным будет использование приемника в комнатных условиях
Статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функции Monte Carlo
Установим предварительно величины производственных погрешностей:
для каждой катушки индуктивности 1%
Результат представлен в виде рисунка 2.6.5 и в таблице 2.6.2.
Рисунок 2.6.5 - Влияние производственных допусков радиокомпонентов на работу схемы УРЧ
Таблица 2.6.2 - результат анализа допусков элементов
Из результатов анализа видно, что резонансная частота фильтра сосредоточенной селекции сильно изменяется при заданных допусках элементов. Следовательно при изготовлении схемы нужно использовать элементы с меньшими допусками.
Анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero
В этом пункте мне нужно будет посмотреть нули полюса передаточной функции усилителя.
Результат анализа устойчивости усилителя показан в таблице 2.6.3.
Таблица 2.6.3 - анализ нулей и полюсов
Результаты анализа показывают, что вещественные корни полюсов имеют отрицательные значения, а комплексные корни попарно сопряжены. Следовательно, исследуемый усилитель промежуточной частоты обладает необходимой устойчивостью.
Спроектированный усилитель промежуточной частоты КВ диапазона отвечает требованиям по устойчивости и по зависимости от стабильности напряжения питания, но имеет отклонения по зависимости от климатических условий и по зависимости от производственных допу
Расчет и моделирование элементов супергетеродинного приемника курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Fidel Castro Essay Research Paper Fidel Castro
Курсовая работа по теме Технологический процесс производства катаных помольных шаров
Реферат по теме Місце і роль конституційного суду в системі органів судової влади в Україні
Курсовая работа по теме Капитал и финансовые методы его увеличения
Дневник Производственной Практики Стоматология
Курсовая работа по теме Применение национальных моделей менеджмента на российских предприятиях
Реферат На Тему Passive Voice
Свидетель В Уголовном Процессе Диссертация
Контрольная Работа На Тему Классификация Государственных Должностей И Классных Чинов
Реферат: Законы и модели организационного поведения
Сочинение Про Махачкалу На Английском
Дипломная Работа На Тему Бухгалтерский Учет И Аудит Денежных Средств На Примере Бюджетной Организации
Курсовая работа по теме Сигнализаторы в автоматическом анализе воздушной среды производственных помещений
Синтетические Противомикробные Средства Реферат
Основы туристской подготовки и тренировки
Реферат: Underground Essay Research Paper The Underground Railroad
Понятие субъектов ап
Алгоритмизация И Программирование Реферат
Реферат по теме Прецизионные координатные системы с линейными шаговыми двигателями
Контрольная работа по теме Что такое COM - современный взгляд
Межэтнические конфликты на постсовестком пространстве - История и исторические личности дипломная работа
Местные органы управления Великого княжества Литовского - История и исторические личности контрольная работа
Юридическая защита прав субъектов брачно-семейных отношений - Государство и право контрольная работа