Устройства приёма-обработки сигналов УПОС

После усиления на промежуточной частоте принятый сигнал детектируется и усиливается в усилителе низких частот.

4. Разработка и расчет принципиальной схемы приемника

Для выбора элементов преселектора необходимо рассчитать следующие величины: Полоса пропускания линейного тракта приемника:

П = Пс + D2fд + Пнс,

где Пс – ширина полосы частот спектра принимаемого сигнала – 9,5кГц,

Dfд – возможное доплеровское смещение частоты принимаемого сигнала,

Пнс - запас полосы, требуемый для учета нестабильности и неточности настроек приемника.

В данном случае доплеровское смещение частоты Dfд отсутствует, так как приемник и источник сигнала неподвижны относительно друг друга. Пусть, суммарная нестабильность радиолинии и погрешность гетеродина составляет величину в 500 Гц. Тогда:

П = 2 кГц + 500 Гц. = 2,5 кГц.

Шумовая полоса Пш определяется по формуле:

Пш =1,1 ¸ 1,2 a = 3 кГц.

Допустимый коэффициент шума приемника можно определить по формуле:

Nд £ Е2 а /g2вх/(4kТ0 ПшRа),

где Еа - реальная чувствительность, заданная в виде ЭДС сигнала в антенне, gвх - минимально допустимое отношение эффективных напряжений сигнал/помеха на входе приемника ( пусть это отношение составляет величину gвх = 10 дБ.), k - постоянная Больцмана, Т0 = 290° Кельвинов – стандартная температура приемника, Ra - внутренне сопротивление приемной антенны (Ra = 100 Ом). Тогда:

Nд £ [(1 х10-6 )2/ 10] / [ 1,38 ×10-23×290×3×103×100] = 83 (38 дБ.)

Следует отметить, что полученный коэффициент шума приемника не

особенно регламентирует шумовые свойства приемника.

Коэффициент шума приемника N0 = NBц + (Np -1)/ Kрвц + Np2 /Крвц Кр +

где NBц, Np, Np2 - коэффициенты шума входной цепи и усилительных

каскадов УВЧ, Крвц, Кр - коэффициент передачи мощности входной цепи и

коэффициент усиления первого каскада УВЧ.

Так как входная цепь пассивная, для нее Nвц = 1/ Крвц, тогда формулу

для коэффициента шума можно записать:

N0= Np/Крвц + (Np2-1)/(Крвц×Кр)+

Реальное значение для Крвц = 0,4 0,7, тогда для обеспечения заданной чувствительности нет необходимости использовать УВЧ с малым Np и достаточно большим Кр. При достаточно большом Кр основное влияние на N0 оказывает первое слагаемое в сумме, а на долю остальных приходится примерно 9% от первого. Если задаться Крвц - 0,5, тогда Np УВЧ может быть порядка 2, что возможно.

В супергетеродинных приемниках частотная избирательность определяется ослаблением по зеркальному, соседнему и сквозному каналам приема. В приемниках с одинарным преобразованием частоты ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор и резонансный УВЧ. Резонансные характеристики преселектора и УВЧ должны быть такими, чтобы линейный тракт обладал полосой пропускания не меньше заданной (2,5 кГц.). Процедура определения средств обеспечения избирательности заключается в следующем:

Выбирается эквивалентное затухание контуров преселектора для приемников коротковолнового диапазона волн dэр = 0,006 0,01. Для обеспечения требуемой избирательности контура преселектора и УВЧ должны быть высокодобротными, поэтому dэp = 0,006. Далее определяется обобщенная расстройка зеркального канала x зк

x зк = 4(fп/fc)[(fc-fп)/(fc-2fп)]/dэр,

где - промежуточная частота (465 кГц), - максимальная частота из диапазона принимаемых частот (15,8 МГц.). Тогда:

x зк = 4×465×103/ 15.8×106×[(15.8×106 - 465×103)/(15.8×106 – 2×465×103)] / 0,006 =

= 20,23 раз или 26,1 дБ.

Далее, по полученному значению обобщенной расстройки выбирается схема обеспечения требуемой избирательности. Так как к приемнику предъявляются достаточно невысокие требования по

чувствительности и необходимо обеспечить низкую избирательность, то требуемому значению x зк = 12 дБ будет соответствовать меньшее эквивалентное затухание контуров преселектора, что соответствует большей добротности контура. Реализация контура с вдвое большей добротностью вполне возможна, так как в расчете эквивалентное затухание численно характеризует контур со средней добротностью. Схема преселектора представленная на рис. 2. Поскольку избирательность по зеркальному каналу обеспечивается не только входной цепью, то должен быть использован резонансный УВЧ, что несколько усложнит конструкцию приемника. Данная схема обеспечивает одновременно нужную избирательность и чувствительность, кроме того, позволяет реализовать схему, в которой УВЧ состоит из одного каскада. Каскад входит в состав интегральной микросхемы и охвачен цепью АРУ. Правильность такого технического решения подтверждают результаты моделирования входной цепи на прикладном пакете "Electronics Workbench", приведенные в приложении к пояснительной записке.

Входная цепь должна обладать резонансным коэффициентом передачи не менее 0,5 и обладать достаточно высокой избирательностью. Данным требованиям удовлетворяет входная цепь с емкостной связью с антенной и индуктивной связью с первым каскадом УВЧ.

Рис 2. Преселектор.

Недостаток цепи данного типа, заключающийся в большой неравномерности параметров цепи по диапазону. Схема входной цепи представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема входной цепи с внешнеемкостной связью с антенной и индуктивной связью с каскадом УВЧ.

5. Выбор промежуточной частоты (обоснование)

Для расчёта промежуточной частоты КВ-приёмника радиовещательного типа целесообразнее всего использовать частоту 465 килогерц по причине того, что данная частота является Российской общепринятой промежуточной частотой. Кроме того, микросхема К174ХА2 (её типовое включение) рассчитано именно на эту частоту.

6. Расчёт входных параметров микросхемы

Так как отношение максимальной частоты заданного диапазона к минимальной больше 3 – следует разбить весь диапазон на 2 поддиапазона, причём с увеличеним максимальной частоты до 30,5 МГц для достижения требуемой полосы пропускания в 9,5 кГц.

Для первого поддиапазона (3,95 – 11,1 МГц)

Возможны два случая:

эквивалент антенны - активное сопротивление

Ra < 1/(6.28*Cin), где Cin - емкость входа,

эквивалент антенны - емкость (короткая штыревая антенна) Ca=Cin.

С учетом Cin параметры нового эквивалента определяются

Ca1 = Ca+Cin,

Dca1 = Dca+Dci.

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ:

Диапазон частот (в Мгц.) - fmin = 3.95

fmax = 11,1

Чувствительность (в мкв.) - Е = 200

Избирательность по зеркальному каналу (dB.) - d = 12

Растянутый диапазон Т=1. /нерастянутый Т=2. Т = 2

/ При ошибке в данных повторите ввод - " Esc ",

для продолжения нажмите любую другую клавишу./

1	2	3	4	5	6