Приёмник морской подвижной службы с ослабленной несущей

Министерство образования  Республики Беларусь

 

Белорусский Государственный  Университет Информатики и Радиоэлектроники

 

 

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра радиотехнических устройств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому проекту

 

на тему:

«Приёмник морской подвижной службы с ослабленной несущей»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2012 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение 3

1. Технические параметры проектируемого РПУ 4
2. Выбор и обоснование структурной схемы  5
3. Обоснование элементной базы  7

4.  Электрический  расчет от антенного входа до выхода детектора 8

    4.1 Расчет входной  цепи                                                                                     8

    4.2 Расчет усилителя                                                                                         10

    4.3 Расчет интегратора                                                                                      11

    4.4 Смеситель частоты                                                                                      12

    4.5 Фазовый детектор                                                                                        13

Заключение                                                                                                             14

Список литературы  15

Приложение  16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Назначение радиоприемных  устройств (приёмников) – прием и  обработка информации, передаваемой при помощи электромагнитных волн. Задачей радиоприёмного устройства является улавливание из эфира электромагнитных волн, их преобразование в высокочастотные электрические колебания с последующей обработкой для выделения полезной информации. В логическом порядке радиоприёмное устройство должно выполнять следующие функции, каждая из которых осуществляется в отдельном блоке схемы:

1. Преобразование высокочастотных электромагнитных колебаний в электрический сигнал и передача последнего во входную цепь
2. Оптимальная обработка принятой смеси полезного сигнала и шумов с целью выделения низкочастотного сигнала, несущего полезную передаваемую информацию.
3. Преобразование полученного низкочастотного сигнала в форму, удобную для восприятия информации.

По назначению различают  приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и  телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и другие. Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с АМ (с несущей и боковыми полосами), ОБП (однополосной) и ЧМ или дискретных сигналов с амплитудной манипуляцией, частотной или фазовой.

 

ДЕМОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ С ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ. 
 
Сложность приема радиосигналов с однополосной модуляцией заключается в том, что он не может быть продетектирован обычным амплитудным детектором, так как для нормальной работы амплитудного детектора не -обходимо колебание несущей частоты, которое в сигнале с однополосной модуляцией отсутствует. Поэтому для детектирования ОМ сигналов не -обходимо в приемном устройстве восстанавливать колебания несущей частоты, подавленные в передающем устройстве при формировании ОМ сигнала т.е. иметь источник колебаний несущей частоты. По установившейся терминологии это высокочастотное колебание называют колебанием местной, или восстанавливаемой, несущей. 
 
При формировании ОМ сигнала способом последовательных преобразований с фильтрацией осуществляется такое преобразование низкочастотного (модулирующего сигнала), при котором его спектр перемещается вдоль оси частот в нужный участок высокочастотного диапазона путем последовательных преобразований. Естественно предположить, что возможна и обратная операция переноса спектра однополосного сигнала в области низких частот. При этом должны быть сохранены не только абсолютная ширина спектра, но и точное значение граничных частот спектра низкочастотного (модулирующего) сигнала. 
 
Демодуляция однополосного сигнала сводится к линейному частотному переносу (преобразованию) спектра вниз путем последовательных преобразований частоты принимаемого сигнала (f ) с частотами f , f и f приемного устройства (рис. 35). 
 
 
 
 
рис. 35 
 
Формирование однополосного сигнала в передающем устройстве, т.е. частотный перенос спектра низкочастотного (модулирующего) сигнала на рабочую (высокую) частоту связи, всегда сопровождается некоторой частотной неточностью, так как вспомогательные частоты, используемые в процессе переноса сигнала, имеет конечную точность и подвержены влиянию дестабилизирующих факторов. То же самое можно сказать и о вспомогательных частотах, участвующих в обратном переносе сигнала при приеме. В конечном итоге спектр сигнала на выходе приемного устройства оказывается сдвинутым относительно спектра, вводимого в передающее устройств рис. З6а. Такой сдвиг f = f - f часто называют асинхронизмом радиолинии. Естественно, что асинхронизм линии не может не приводить появлению искажений сигналов. В частности, при передаче речи происходит потеря натуральности звучания и ухудшение разборчивости. 
 
Артикуляционные потери за счет асинхронизма линии особенно возрастают при наличии помех в канале. Для хорошего воспроизведения принимаемого однополосного модулированного сигнала абсолютное расхождение частот подавленной (при формировании в передающем устройстве) и восстановленной (в приемном устройстве) несущей частоты f = f - f не должно превышать 50 Гц. Чтобы абсолютная нестабильность частоты радиолинии f не превышала допустимой величины, местный источник должен обладать стабильностью частоты =10 - 10 , что является достаточно сложной технической задачей. 
 
В ряде случаев, когда требования по стабильности частот не выполняются, информация о частоте подавленной несущей должна передвигаться по каналу связи. С этой целью несущая подавляется не полностью. Остаток несущей обычно называют пилот-сигналом. Амплитуда пилот-сигнала не может быть большой, так как ее увеличение связано с необходимостью уменьшения мощности информативной части сигнала. Обычно амплитуда пилот-сигнала составляет 10% от пикового значения амплитуды суммарного сигнала (рис. 366). Передача пилот-сигнала оказывается необходимой при уплотнении канала некоторыми видами сигналов и в случае ведения связи с быстролетящими самолетами, когда сказывается эффект Доплера. Доплеровский уход частоты 
 
где: V - радиальная (относительно наземной радиостанции) скорость самолета 
 
С - скорость распространения электромагнитных волн.  
 
Частота сигнала возрастает, если самолет приближается, и понижается при его удалении. Например, на частоте 12 мГц при V = 3000 км/час доплеровский уход частоты f = 33 Гц. Уход частоты удваивается при связи между самолетами, летящими в противоположные стороны. Поэтому высококачественный прием однополосного сигнала на таких радиолиниях возможен лишь при наличии автоматической подстройки частоты колебания местной несущей (f ) до совпадения с частотой пилот-сигнала. На рис. 35 изображена схема автоматической подстройки частоты (АПЧ) пилот-сигналу генератора местной несущей, с помощью которого осуществляется смещение спектра частот принимаемого сигнала до положения, при котором частота пилот-сигнала становится равной частоте восстанавливаемой несущей f (f .). 
 
В режиме синхронизации системы АПЧ частота пилот-сигнала, совпадающая с номинальным значением второй промежуточной частоты должна быть равна частоте восстанавливаемой несущей f (f = f). При изменении частоты принимаемого сигнала вследствие нестабильности радиолинии про исходит и изменение f . Дискриминатор сравнивает значение f поступившей через фильтр пилот-сигнала (ФПС) 'и значение частоты генератора местной несущей (f). 
 
В случае расхождения этих частот реактивный элемент (например, варикап) обеспечит изменение частоты генератора местной несущей до значения f = f , т.е. частота пилот-сигнала станет равной частоте восстанавливаемой несущей приемного устройства по частоте пилот-сигнала. (Например, пилот-сигнал используется для автоматической подстройки частоты местного генератора с параметрической стабилизацией).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1 ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО РПУ

Расшифровка сигнала  типа R3EJN:

R – однополосная с ослабленной несущей модуляция.

3 – Характер сигнала,  модулирующего основную несущую:  один канал аналоговой информации.

Е – Вид передаваемой информации: телефония.

J – Передача звука с коммерческим качеством.

N – Характер уплотнения: без уплотнения.

Данные ТЗ:

Избирательность по соседнему  каналу – 70 дБ.

Избирательность по побочным каналам – 110 дБ.

Коэффициент шума – (–12) дБ

 

2 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

 

Рассчитаем промежуточную  частоту:

 

На основании  расчёта промежуточной частоты  определяем количество и вид  входных цепей.

     Fпч=10,7 МГц.    

     Необходимо  поставить 1 2-хконтырных входных цепи.

     Структурная  схема приёмника приведена на  рисунке  2.

 

Рис 1. Структурная схема РПУ

Методом математического  моделирования определяем частоту  ПЧ для заданных выше условий

 

 

Рис 2. Кривые зависимостей Fпч от типа входного контура и избирательности

Для получения требуемой  избирательности строим схему с 2-х контурной входной цепью.

В итоге получаем избирательность  равную

σ =72 дБ

 

 

3 Расчет входной цепи

 

Входная цепь представляет собой пассивное устройство, на входе приёмника служащее для согласования антенны с приёмником и реализации избирательности по побочным каналам приёмника.

Рассчитаем двухконтурную  входную цепь, которая представляет собой 2 связанных контура (связь емкостная):

Параметры выбранного варикапа, взятые из справочника:

 

Диапазон частот приёмника устанавливаем согласно ГОСТ 22580-84

 

f_мин=15 МГц

f_мах=30 МГц

 

 

             Расчёт емкости варикапа:

 

 

С_д=2,5 пФ

 

             Расчёт индуктивности катушек:

 

            Расчёт ёмкости связи между  контурами цепи:

 

 

 

                   _{Ссв уменьшает влияние антенны на параметры колебательного контура.}

                  _{Так как Ссв  < 1 пФ, то допускается использование  схемотехнического решения, изображённого на рисунке 3.}

 

 

Рисунок 3 - Схема входной двухконтурной цепи

 

4 Выбор усилителя РЧ

 

Усилитель на базе К174ПС1

 

Рисунок 4. Типовая схема включения усилителя.

 

                       5 Смеситель частоты

 

В схеме присутствует двойной балансный кольцевой смеситель частоты, который состоит из диодов и умножающих трансформаторов. Схема не требует расчёта диодов

Схема смесителя изображена на рисунке 5.

 

 

Рисунок 5. Смеситель  частоты

 

На вход смесителя  частоты поступает сигнал, прошедший  входной тракт. Далее сигнал смешивается  с сигналом гетеродина. Происходит перемножение сигналов, затем с помощью полосового фильтра выделяется необходимая гармоника. На выход поступает сигнал перенесённый на промежуточную частоту. В нашем случае промежуточная частота составляет 10,7 МГц.

 

 

                                   4.5 Фазовый детектор

 

В основе фазового детектора микросхема К174ХА6. Данная микросхема осуществляет частотную демодуляцию. С добавлением на выходе схемы интегрирующего звена преобразует частотную демодуляцию в фазовую. Фазовый детектор изображён на рисунке 5.

 

 

               Рисунок 5. Фазовый детектор

 

 

Элементы С15, С16, С18, L4 составляют частотнозависимый фазовращатель (необходимый элемент фазового детектора). R1 и C21 – выходной интегратор.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В результате проведенной работы был сконструирован приемник морской подвижной службы. Электрическая схема содержит двухконтурную входную цепь, усилитель радичастоты, двухконтурную входную цепь, один преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты и детектор.

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.  Проектирование радиоприемных устройств. под ред. А.П. Сиверса Учебное пособие для вузов.- М., «Сов.радио», 1976

3. Кононович Л.М. Современный радиовещательный приемник. – М.:Радио и связь, 1986

4.  Рэд Э.Т. Схемотехника радиоприемников. Практическое пособие: Пер.с нем.-М.:Мир,1989

5.  Рэд Э.Т. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная схемотехника: Пер с нем.-М.:1990

6.  Терещук Р.М.,Фукс Л.Б. Малогабаритная радиоаппаратура – справочник радиолюбителя.-К.:Наукова думка,1966

7.  Терещук Р.М.,Рэм М.Д.,Босый Н.Д. Справочник радиолюбителя. – К.:Государственное издательство технической литературы УССР,1960