Разработка приемника системы персонального радиовызова - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка приемника системы персонального радиовызова

Разработка структурной схемы линейного тракта приемника. Выбор антенны, транзистора радиотракта, промежуточных частот. Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника, усилителя радиочастоты, входной цепи, гетеродина. Применение и подключение микросхем.


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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Преобразователь частоты преобразует несущую частоту принимаемого сигнала в промежуточную частоту. Гетеродин вырабатывает высокочастотный сигнал. На преобразователь частоты подаётся входной сигнал (после преселектора) и сигнал с гетеродина.
Фильтр основной селекции обеспечивает избирательность по соседнему каналу, настроен на фиксированную частоту и поэтому может быть выполнен в виде как многоконтурного фильтра, так и пъезоэлектрического фильтра с высокой селективностью.
Использование УПЧ позволяет сформировать необходимый уровень сигнала для работы детектора. Основное усиление и избирательность в высокочастотном тракте осуществляются в каскадах УПЧ.
Использование УНЧ позволяет сформировать необходимый уровень сигнала для работы ИЭ.
Характерной особенностью приёмников ЧМС является наличие ограничителя амплитуды, что позволяет существенно ослабить вредную амплитудную модуляцию сигнала помехами, а это позволяет улучшить качество приёма сигнала.
Компаратор предназначен для формирования на выходе РПУ логического “0” или ”1”.
1.2 Выбор антенны и расчет её параметров
В качестве антенны будем использовать настроенную полноразмерную рамку квадратной формы. Такая антенна обладает рядом важных преимуществ по сравнению с не полноразмерными:
Такая же ЭДС на выходе при более простой конструкции и реализации
Чисто активное входное сопротивление
Поскольку рамочная антенна будет установлена в пейджер, имеющий конкретные размеры (в частности периметр), необходимо согласовать размер антенны с размером пейджера. Частоте 159МГц соответствует длинна волны 1,7м, в то время как периметр пейджера составляет около 0,24м. Т.е. максимальный периметр рамки 0,24м. Следовательно, для того, что бы рамка была полноразмерной необходимо преобразовать её электрическую длину, что осуществляется покрытием антенны слоем диэлектрика с подобранной относительной диэлектрической проницаемостью .
Рамочная антенна обладает направленными свойствами, в то время как для пейджера идеальным вариантом является антенна, не обладающая направленными свойствами, т.е. точечная антенна, но в ней, индуцируемая ЭДС настолько мала, что придется использовать УРЧ с огромным коэффициентом усиления.
- в случае полноразмерной квадратной рамки
- коэффициент направленного действия - действующая высота антенны
1.3 Расчет необходимой полосы пропускания линейного тракта приемника
Необходимая ширина полосы частот излучения передатчика П С зависит от вида передачи и модуляции и определяется следующим образом :
для 1,5 < m < 5,5 П С = 1,3 ?f T + 0,55B, Гц;
для 5,5 < m < 20 П С = ?f T + 1,9B, Гц ,
где m=?f T /B -- индекс частотной манипуляции;
В -- скорость телеграфирования, бод;
?f T -- разнос между максимальной и минимальной частотами радиосигнала.
1.4 Расчёт допустимого коэффициента шума приёмника
Если реальная чувствительность задана в виде величины ЭДС
сигнала в антенне, при которой отношение значений напряжений сигнал/помеха на выходе приёмника больше минимально допустимого отношения или равно ему, то следует вычислить допустимый коэффициент шума из условия
где - минимально допустимое отношение напряжений сигнал/помеха на выходе приёмника;
- стандартная температура приёмника;
Для получения выигрыша в отношении сигнал/шум, даваемого системой ограничитель - частотный детектор, необходимо иметь [3].
Таким образом, допустимый коэффициент шума
1.5 Выбор и расчёт параметров транзистора радиотракта
Транзистор для высокочастотного тракта необходимо выбирать из условия:
где - частота принимаемых сигналов;
- граничная частоты крутизны характеристики в схеме с ОЭ;
- коэффициент частотного использования.
При параметры транзистора практически не зависят от частоты, что позволяет использовать его в высокочастотных трактах радиоприёмных устройств.
Таким образом, необходимо выбирать транзистор так, чтобы
Транзисторы выбирают также из условия наименьшего коэффициента шума.
Из справочника выбираем транзистор КТ399А который является одним из лучших с точки зрения шумовых характеристик и их граничная частота удовлетворяет условию .
Y-параметры транзисторов, включённых по схемам с ОЭ, на частотах ниже 500МГц можно рассчитать по формулам табл.1 (см. приложение).
В табл.5 (см. приложение) приведены рассчитанные Y-параметры транзисторов КТ399А.
1.6 Выбор первых каскадов приёмника
При предварительном расчете коэффициента шума и коэффициента передачи воспользуемся табл.1.1
Таблица 1.1 Минимально-достижимый коэффициент шума и максимально - достижимый коэффициент передачи по мощности для разных режимов работы каскада
Макс. достижимый коэфф. передачи по мощности
В разработке РПУ предполагается использование микросхемы МС 3362 с коэффициентом шума.
Т.к. E A <0.7мкВ (0,7мкВ-необходимый уровень сигнала на входе микросхемы), то необходимо добавить однокаскадный УРЧ на транзисторе с общим эмиттером, обладающий малым и большим . В каскаде УРЧ используется транзистор КТ399А с.
1.7 Расчёт необходимого коэффициента усиления линейного тракта
Необходимое усиление сигналов в линейном тракте следует обеспечить при достаточной устойчивости каскадов (возможно меньшем их числе), используя экономичные электронные приборы. Если чувствительность задана в виде ЭДС сигнала в антенне , то коэффициент усиления линейного тракта должен быть равен
где - необходимый уровень сигнала на входе микросхемы МС3362;
Выбор средств обеспечения усиления линейного тракта можно начать с определения коэффициента усиления преселектора (ВЦ и УРЧ).
В транзисторных приёмниках коэффициент усиления преселектора
В приёмниках с фиксированной настройкой коэффициент передачи входной цепи можно рассчитать по формуле
где - для одноконтурной входной цепи;
Будем применять двухконтурную входную цепь, следовательно коэффициент передачи будет равен (если контуры входной цепи обладают одинаковыми добротностями).
Коэффициент усиления усилителей радиочастоты и промежуточной
частоты на транзисторах (при правильном их выборе) в основном ограничивается устойчивостью работы усилителя.
В связи с этим при определении необходимого числа каскадов УРЧ и УПЧ будем считать, что при их полном электрическом расчёте обеспечивается получение усиления, близкого к максимально устойчивому.
Учитывая эти соображения, можно в большинстве случаев считать при предварительном расчёте усиление каскадов УРЧ и УПЧ равным максимально устойчивому коэффициенту усиления усилителя, который принимают для усилителей на транзисторах
где - крутизна характеристики транзистора на рабочей частоте, мА/В;
- максимальная рабочая частота, МГц;
Для одного каскада УРЧ на транзисторе КТ399А получаем следующий устойчивый коэффициент усиления
Подсчитаем предварительный коэффициент усиления преселектора
1.8 Выбор промежуточных частот и средств обеспечения избирательности
При выборе промежуточной частоты необходимо учитывать следующее:
Промежуточная частота не должна находиться в диапазоне принимаемых частот приёмника или близко от границ этого диапазона.
Промежуточная частота не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.
С увеличением промежуточной частоты:
увеличивается избирательность по зеркальному каналу;
уменьшается избирательность по соседнему каналу;
уменьшается входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к увеличению шунтирования контуров;
уменьшается коэффициент усиления на каскад за счёт уменьшения резонансного сопротивления контура;
С уменьшением промежуточной частоты:
увеличивается избирательность по соседнему каналу;
уменьшается избирательность по зеркальному каналу;
увеличивается входное и выходное сопротивление электронных приборов, что приводит к уменьшению шунтирования контуров;
Поэтому применение двухкратного преобразования частоты позволяет использовать достоинства высокой и низкой промежуточных частот.
Для получения требуемой селективности по зеркальному каналу при разностном преобразовании первая промежуточная частота должна удовлетворять условию
где - обобщённая расстройка для зеркального канала;
- эквивалентное затухание контуров тракта.
Эквивалентное затухание контуров тракта целесообразно выбрать равным , где - коэффициент шунтирования контура активными элементами (для биполярных транзисторов) в диапазоне частот 30…300МГц(табл.2, см. приложение); - минимальное достижимое значение затухания ненагруженных контуров.
Обобщённая расстройка для зеркального канала вычисляется по формуле
где - количество одиночных контуров;
- ослабление зеркального канала по техническому заданию;
- коэффициент рассогласования антенно-фидерного тракта и входа приёмника;
Вычисляем первую промежуточную частоту
Выбираем первую промежуточную частоту , используемую в радиотехнике в качестве промежуточной.
В качестве второй промежуточной частоты выбираем частоту 465кГц. Это сделано по двум причинам:
так как в качестве ФОС на этой частоте можно применить стандартный пьезокерамический фильтр с достаточно хорошими характеристиками по затуханию вне полосы пропускания;
так как данная частота используется в качестве промежуточной.
Теперь перейдём к расчёту средств избирательности тракта радиочастоты.
1. Задаёмся ориентировочным числом одиночных контуров тракта радиочастоты: .
2. Необходимая добротность контуров, обеспечивающая заданную избирательность по зеркальному каналу:
так как частота гетеродина принимается ниже частоты сигнала.
3. Так как (максимально осуществимое), принимаем число контуров и эквивалентное качество контура .
вспомогательные коэффициенты для дальнейшего расчёта
- расстройка, при которой задана избирательность по соседнему каналу.
Исходные данные выполнены, так как полученная избирательность по зеркальному каналу получилась больше заданной.
Таким образом, в тракте радиочастоты необходимо применить 3 контура для удовлетворения требований по зеркальному каналу.
Т.к. нужно получить усиление более 1.75 раза, используем схему однокаскадного УРЧ рис. 2.1. Она удобна в усилителях с фиксированной рабочей частотой, так как не требует выполнения отвода у контурной катушки при автотрансформаторном включении.
В качестве активного элемента применяется транзистор КТ399А.
2.1.1 Расчёт элементов схемы питания
Определяем изменение обратного тока коллектора
где - обратный ток коллектора транзистора КТ399А.
Находим тепловое смещение напряжения базы
Рассчитаем необходимую нестабильность коллекторного тока
где - входное сопротивление транзистора.
2.1.2 Расчёт контура в цепи коллектора УРЧ
Определяем коэффициент шунтирования контура входным сопротивлением микросхемы МС 3362 и выходным сопротивлением транзистора, допустимым из условий устойчивости и обеспечения заданной эквивалентной добротности:
где - устойчивый коэффициент усиления усилителя;
- крутизна транзистора на рабочей частоте;
- ёмкость коллектор-база транзистора КТ399А;
- входное сопротивление микросхеме МС 3362
- выходное сопротивление транзистора.
2. Необходимые конструктивные и эквивалентные затухания контура
3. Определяем характеристическое сопротивление контура, приняв коэффициент включения в цепь коллектора :
4. Выбираем эквивалентную ёмкость контура согласно табл.3 (см. приложение) .
5. Определяем коэффициент включения контура
6. Общая величина ёмкости емкостного делителя
где - выходная ёмкость транзистора КТ399А.
где - входная ёмкость микросхеме МС 3362.
8. Определяем индуктивность контура:
2.1.3 Расчёт резонансного коэффициента усиления и шума УРЧ
1. Рассчитаем резонансный коэффициент усиления УРЧ:
2. Коэффициент усиления УРЧ по мощности:
Коэффициент усиления получился меньше устойчивого коэффициента усиления() , следовательно каскад устойчив.
3. Определяем коэффициент шума каскада:
-эквивалентная шумовая проводимость транзистора;
- эквивалентное шумовое сопротивление транзистора.
- сопротивление базы транзистора КТ399А
Входной цепью называют часть схемы приемника, связывающую антенно-фидерную систему с входом первого каскада.
Она предназначена для передачи напряжения сигнала от антенны к первому каскаду и для ослабления внешних помех. В соответствии с этим к входной цепи приемника предъявляются следующие требования:
Входная цепь должна передать возможно большее напряжение на вход УРЧ.
Входная цепь должна обеспечить ослабление всех мешающих сигналов, в том числе помехи, проходящей по зеркальному каналу, побочному каналу, помехи на частоте, равной промежуточной. Для уменьшения перекрестных искажений входная цепь должна обеспечить ослабление мешающих сигналов большой амплитуды.
Входная цепь должна быть настроена на частоту принимаемого сигнала. Если предусмотрена работа приемника в диапазоне частот, то входная цепь должна обеспечить перекрытие этого диапазона. При этом изменение качественных показателей не должно превышать заданной нормы.
Изменение параметров антенны и входных параметров первого каскада не должно вызывать превышающих норму изменений качественных показателей. Это накладывает требования на выбор способа связи с антенной и входом первого каскада и на ее величину.
Входная цепь должна пропускать спектр частот принимаемого радиосигнала с неравномерностью не больше заданной нормы.
В данном курсовом проекте для удовлетворения требований обеспечения высокой избирательности по зеркальному каналу (60 дБ), заданной в техническом задании, необходимо использовать двухконтурную входную цепь. Такое решение принято потому, что для обеспечения заданной избирательности по зеркальному каналу необходимо 4 контура, имеется 2 резонансных УРЧ, значит надо еще 2 контура.
Многоконтурные входные цепи используются для повышения избирательности радиочастотного тракта. Они способствует более эффективному ослаблению приёма по побочным каналам (в том числе и зеркальный). Увеличивается также и подавление сильной помехи, что уменьшает перекрестные искажения. Однако многоконтурные входные цепи имеют меньший коэффициент передачи.
В качестве схемы входной цепи применим двухконтурную схему с трансформаторной связью с антенной.
Трансформаторная связь применяется на частотах до 500МГц и позволяет хорошо развязать РПУ от антенны.
Рис.2.2 Схема двухконтурной входной цепи с трансформаторной связью с антенной.
Выбираем ёмкость контура - для частот 100-200МГц. Примем и собственное затухание контура (табл.4, см. приложение).
Рассчитаем предварительную ёмкость контура:
Рассчитаем коэффициент шунтирования ВЦ со стороны первого каскада УРЧ:
Вычисляем коэффициент включения УРЧ во входную цепь:
где- входное сопротивление каскада УРЧ
Рассчитываем суммарную ёмкость контура:
- ёмкость вносимая во входную цепь со стороны УРЧ
Вычисляем коэффициент связи между антенной и ВЦ:
где - коэффициент связи между антенной и ВЦ
Вычисляем емкость связи между контурами:
Вычисляем коэффициент передачи входной цепи:
Вычисляем коэффициент передачи входной цепи по мощности:
где - входное сопротивление антенны,
- входное сопротивление первого каскада УРЧ.
Вычисляем коэффициент шума входной цепи:
До появления специализированных МС приемные устройства РТ строились на биполярных транзисторах по схемам, аналогичным схемам транзисторных приемников, предназначенных для приема радиовещательных УКВ станций. В обоих случаях в передатчиках осуществляется частотная модуляция радиосигнала - широкополосная для радиовещания и узкополосная - для связи. В связных радиопередающих устройствах применяются и другие виды модуляции, например, фазовая. В приемниках систем персонального радиовызова - как правило частотная.
Позже были разработаны специализированные МС для построения радиоприемного тракта узкополосных связных приемников ЧМ сигналов, где девиация частоты не превышает .
Для 100%-ной надежности вхождения в связь базового и носимого блоков во всех без исключения схемах радиоприемников РТ применяется кварцевая стабилизация частоты гетеродина или ее подстройка с помощью петли ФАПЧ.
Для улучшения избирательности приемника РТ по зеркальному каналу (это особенно существенно в перегруженном радиостанциями и помехами эфире больших городов), повышения устойчивости и чувствительности приемника, облегчения его настройки и регулировки применяется супергетеродинная схема с однократным или двойным преобразованием частоты сигнала. Последнее особенно желательно для миниатюризированной радиоаппаратуры, где малые размеры катушек снижают добротность входных колебательных контуров, а плотный монтаж деталей может создавать паразитные обратные связи, вызывающие самовозбуждение УПЧ и других каскадов.
Одним из первых разработчиков специализированных микросхем была американская фирма Motorola , являющаяся мировым лидером в области производства полупроводниковых приборов для телекоммуникационного оборудования. Моtоrola выпускает целый ряд микросхем радиоприемников, начиная от наиболее ранних МС3357, МС3359 (не рекомендуются для применения в новых разработках). Впоследствии были выпущены аналоги этих МС с улучшенными характеристиками - МС3361, МС3371/72. Еще более высокие параметры имеют микросхемы второго поколения МС3335, МС3362, МС3363. Эти микросхемы предназначены, в основном, для применения в узкополосных РПУ на частотах до 250...500 МГц.
Исходя из высоких требований, предъявляемых к разработке и современного уровня развития технологий ИСМ, в радиоприемном тракте будем применять интегральную микросхему МС3362 как наиболее подходящую в данной разработке по параметрам рассчитанным в пунктах 1.1 - 1.6.
Микросхема обеспечивает двойное преобразование частоты принимаемого сигнала и имеет в своем составе:
Предполагается применение керамических или кварцевых фильтров на 10.7 МГц и 455 кГц.
Первый смеситель работает на частотах до 200 МГц при использовании внутреннего гетеродина. При использовании внешнего гетеродина предельная частота входного сигнала 450МГц. Электрические параметры микросхемы приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 Электрические параметры ИМ МС3362
Активное входное сопротивление первого смесителя
Емкостное входное сопротивление первого смесителя
Коэффициент усиления первого смесителя
Коэффициент усиления второго смесителя
Таблица 2.2 Назначение выводов ИС MC3362.
Все параметры приведены при Vin=10В, Iout=500mA, 0°CРазработка приемника системы персонального радиовызова курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Контрольная работа: Рынок ценных бумаг и понятие облигации
Заболевания Слизистой Оболочки Полости Рта Реферат Скачать
Дипломная работа: Роль иностранного капитала в банковской системе РФ. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа На Тему Внешняя Политика Ссср В Конце 50-Х Годов. Улучшение Отношений Ссср – Сша
Курсовая работа по теме Теории и задачи, которые разрабатывал Тейлор
Курсовая работа по теме Совершенствование маркетинговой деятельности промышленного предприятия
Контрольная работа: Управленческий учет на предприятии
Реферат На Тему Органы Дыхания
Бег На Длинные Дистанции Реферат Заключение
Реферат: Постмодернизм в культуре XX века
Осанка Реферат По Физкультуре
Реферат На Тему Смоленская Область
Что Значит Сочинение Миниатюра
Учебное пособие: Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов фф зфо, обучающихся по специализации
Реферат: Особенности управления финансовыми ресурсами малого бизнеса в Республике Казахстан
Написать Сочинение Миниатюру С Использованием Сложносочинительными
Реферат по теме Стратегические ядерные вооружения. Концепции развития СЯС СССР в 40-90 годах
Реферат по теме Центральна база даних Держмитслужби України
Мини Сочинение По Обществознанию 7 Класс
Контрольная работа по теме Форми бухгалтерської звітності
Проектирование усилителя с одноканальной обратной связью - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Современная работорговля: проблема женского сексуального рабства и эксплуатации - Государство и право курсовая работа
Пособия по временной нетрудоспособности - Государство и право реферат