Супергетеродинный радиовещательный приемник КВ диапазона КТК.210306.365.10574

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

    8

КТК.210306.365.10574

 

 Разраб.

Серков П.А.

Е.А.

 Провер.

Сидорин Г.Е.

 Реценз.

 

 Н. Контр.

 

 

 Утверд.

 

Специальная часть

 

 

ит

 

Листов

31

КТК, гр. 365

2. Специальная часть

 

 

2.1 Предварительный выбор структурной схемы разрабатываемого РПУ.                                       

 

Радиоприемное устройство (РПУ) является частью системы передачи сообщений. РПУ использует для этого энергию  радиоволн. Оно предназначено для  воспроизведения передаваемого  сообщения с заданной степенью точности. Из имеющихся схем РПУ выбираю  схему супергетеродинного приемника, так как она на значительном удалении от принимаемой радиостанции с высокой  эффективностью осуществлять избирательность  радиосигнала, максимально его усилить, при стабильной работе схемы и  получить достоверное воспроизведение  принятого сообщения. Структурная  схема разрабатываемого РПУ в  соответствии с рисунком 1 будет  состоять из: антенны, входной цепи (ВЦ), смесителя (СМ), гетеродина (Г),  усилителя радиочастоты (УРЧ), усилителя  промежуточной частоты (УПЧ), амплитудного детектора (АД), усилителя звука (УЗЧ).

 

                                                           ПЧ

УЗЧ

АД

УПЧ

СМ

УРЧ

ВЦ

 

Г

 

 

ВЦ-Входная  цепь

УРЧ-Усилитель  радио частоты

СМ-Смеситель

Г-Гетеродин

УПЧ-Усилитель  промежуточной частоты

АД-Амплитудный  детектор

      УЗЧ-Усилитель звуковой частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

КТК.210306.365.10574

2.1.1 Выбор приемной антенны

 

  Для рассчитываемого РПУ, выбирают штыревую антенну с длиной

l=0.8 м  и радиусом 0.025 м. Так как длинна  антенны меньше четверти принимаемой  средней длинны волны, значит, она имеет емкостную составляющую  входного сопротивления, поэтому  между входной цепью и антенной  необходимо включить компенсационную  катушку индуктивности Lk, рассчитанную на среднюю частоту диапазона:

Исходные  данные:

Частота начала диапазона f_mln =11.1 МГц                                                               

Частота конца диапазона f_max = 13.5 МГц                                                                 

Требуется определить индуктивность  компенсационной катушки L_k

Расчет:

 

f_ср = (f_min+f_max)/2 = (11.1+)/2 = 12,3 МГц

 

λ_ср = C/ f_ср = 3∙10⁸/12,3∙10⁶ =24,4 м

 

W_a = 138∙lg∙ (l/r) = 138∙lg∙ (0,8/0,025) = 220.8 Ом

 

 

Определим реактивное сопротивление входного сопротивления антенны

=W_а = W_а =1202 Ом = 1.2 кОм

Определим значение индуктивности  компенсационной катушки (L_k )

= = =15,56  мкГн

 

Полученные результаты:

=12,3 МГц

=24,4 м

W_a =220.8 Ом

=1202 Ом

=15,56 мкГн

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

КТК.210306.365.10574

 

 

2.1.2 Выбор варикапа

 

  Выбираем варикап КВ102Д

      С=(10-40) пФ

      Uобр=(2-9) В

Проверка  перекрытия диапазона.

Кпc=(С_maxC_min)=(40/10)=2

    Кnf = fmax/fmin=13.5/11.1=1.21=>Если Кnf < 2 на поддиапазоны не       разбиваем.

      Кnc>Knf => варикап выбран правильно

 

 

  2.1.3 Выбор промежуточной частоты ( ).

 

 

Следуя ГОСТу видно, что промежуточная  частота для ДВ, СВ и КВ диапазонов равна 465 кГц, для УКВ диапазонов 10.7 МГц, а для радиолокационных РПУ fпр = 100 МГц.

Поэтому я выбираю промежуточную  частоту fпр=465 кГц

 

    2.1.4.Определение полосы пропускания приемника.

 

 

ПП=2•Fmax=2•10500 =21000 Гц  = 21 кГц

Необходимая полоса пропускания до детектора  зависит от эффективной ширины принимаемого сигнала, а так же от стабильности частоты гетеродина и передатчика. Для радиовещательных приемников допускается  подстройка при приеме, поэтому ПП выбирается только по эффективной ширине спектра сигнала Δfc.

Выбираю ПП=21 кГц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

КТК.210306.365.10574

           

2.1.5.Выбор  входной цепи. Определение числа  резонансных контуров УРЧ.

 

Выбор входной цепи.

В разрабатываемом РПУ выбирают входную цепь, выполненную по схеме одиночного контура с емкостной связью антенны и последующего каскада.

В РПУ  супергетеродинного типа, в профессиональных и радиовещательных с однократным преобразованием частоты, применяют следующее распределение по трактам заданных величин избирательности:

Избирательность по зеркальному каналу обеспечивается трактом радиочастоты(тракт радиочастоты включает в себя входную цепь и УРЧ);

Избирательность по соседнему каналу обеспечивается трактом промежуточной  частоты.

Распределение ослабления на краях полосы пропускания указана в таблице 1.

 

Таблица 1.

Тип РПУ	Рабочая Частота кГц	Ослабление на краях полосы пропускания, дБ
		Всего тракта	Тракта УРЧ	Тракта УПЧ	Предварительного УЗЧ	Оконечного УЗЧ
Радио вещ-ый с АМ	<250	14	1…3	6..8	1…2	1..2,5

 

 

2.1.6 Определение эквивалентной добротности и числа контуров тракта радиочастоты.

 

Конструктивная  добротность контуров выбирается из таблицы 2.

Таблица 2

Диапазон	Значение конструктивной добротности
	Без сердечником			С сердечника
КВ	60…150			140…190
УКВ		100…200	100…200

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

КТК.210306.365.10574

 

Коэффициенты шунтирования контура электрическим прибором для транзисторов равен (0.5-0.8)

Цель расчета заключается в  определении количества контуров тракта радиочастоты, эквивалентной добротности, для контуров тракта радиочастоты и  проверка соответствия заданным величинам  ослабления на краю полосы пропускания, помехи по зеркальному каналу и помехи прямого прохождения.

Исходные данные:

 

Крайние частоты диапазона f_min – f_max                                     11.1-13,5МГц

Избирательность по зеркальному каналу Qз                                 40 дБ

Полоса  пропускания П                                      21 кГц                              

Ослабление  на краях полосы пропускания радиочастоты σ_п        21 дБ              

Конструктивная  добротность контуров Q_K                                                        160                                      

Промежуточная частота f_np                                                                                                465 кГц                                                         Настройка, при которой задана избирательность(Расстрой-ка)∆f_c      

(+-)12кГц                                                                           

 

Требуется определить:

 

- число  контуров тракта радио частоты n_c .

- эквивалентную  добротность контуров Qэ.

- избирательность  по зеркальному каналу σ_з.

- ослабление  помехи прямого прохождения σ_пр.

- ослабление  на краях полосы пропускания  σ_п.

 

Порядок расчета:

 

1. Задаюсь  ориентировочным числом одиночных  контуров тракта радиочастоты  n_c=2

2. Допустимая  добротность контуров, обеспечивающая  заданное ослабление на краях  полосы Qп , определяется по формуле:

Q_П = = 11.1∙10³/21∙4,47= 2368                

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

КТК.210306.365.10574

 

3. Необходимая  добротность контуров, обеспечивающая  заданную избирательность по  зеркальному каналу Qн

 

f_зmax = f_max + 2 f_np = 13,5+2∙465 = 14,43МГц

 

Q_Н = = = =46,4

 

 

4. Определяю конструктивную добротность контура Qэк

 

Для транзисторов Ψ = (0,5 -0,8). Принимаю Ψ = 0,8 из таблицы 2

 

2.2 выбирают  конструктивную добротность Qк = 160

 

Qэк = Ψ∙Qк = 0,8∙160 = 128

 

так как  Qн < Qэк < Q_п           46.4<128<2368

Принимаю  число контуров n_c=1 и эквивалентную добротность контура

Qэк = 128

Проверяю  избирательность по зеркальному  каналу. На максимальной частоте избирательность  по зеркальному каналу имеет вид:

 

σ_з = Qэк∙ ( f_зmax/ f_ср - f_ср / f_зmax)= 128∙ (14,43/12,3– 12,3/14,43)= 40,96 дБ

 

Определяю ослабление помехи прямого прохождения ϭ_пр

σ_пр =Qэк∙ ( f_np/ f_min - f_min/ f_np) = 128∙ ( 0.465/11.1- 11.1/0.465)=3033

 

2.1.6 Определение: типа, параметров и числа избирательных систем

настроенных  на ПЧ.

Выбираю схему  усилителя промежуточной частоты  с ФСС

 

Исходные данные:

 

Промежуточная частота f_np                                                                                                             465 кГц                                                                                               

Полоса пропускания П                21 кГц                                                                                                                    Ослабление на краях полосы пропускания σ_п                                                                 21дБ                                                                                               

Ослабление помехи по соседнему  каналу σ_с                  24 дБ

Настройка, при которой задана избирательность (расстройка)  ∆f_c     12 кГц                                                                                                            

Конструктивная добротность контуров Q_K                                                                       160                                                        

Коэффициент шунтирования контура  транзистора Ψ                             0,8                      

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

КТК.210306.365.10574

 

Требуется определить:

-  количество контуров n_пр

- необходимая добротность фильтра  Q_H

- избирательность по соседнему  каналу

- фактор связи контура фильтра  β

 

 Порядок  расчета:

 

1. Принимают число ФСС n_пр=1

2. Определяю ослабление на краях ПП  и избирательность по соседнему каналу

 

σ_фп= σ_п/ n_пр= 21/1 =21  ДБ                                           

σ_фс = σ_с/ n_пр= 24/1= 24  ДБ                                           

3. Задают  величину относительной расстройки α_п на границе полосы пропускания. При σ_фп > 8 дб и σ_фс < 26 дб можно принять α_п = 1. В остальных случаях рекомендуется расчетную полосу принимать шире на 10 – 20%,      тогда α_п = 0,8 – 0,9.

4. Определяю  ширину расчётной ПП ФСС

 

Пр=П/ α_п = 21/ 1 =21                                                               (2.15)

 

5. Определяют необходимую добротность  контуров ФСС 

                      Q_н= = = 62                                                  (2.16)                                           

 

6. Определяют величину относительной расстройки для соседнего канала

 

α_с=

= =1.14                                                               (2.17)