Файл: 1. Техникоэкономический анализ задания 1 Анализ задания и обоснование актуальности темы работы.rtf

была выявлена только одна радиолюбительская модель – УКВ-приемник Р45.

4. 
   УДК 621.396.62.
   

Корпус радиоприемника.

Предложена конструкция крепления корпуса радиоприемника в машине с повышенной степенью защищенности от хищения.

При поиске готовых коммерческих решений — зарубежных, было найдено несколько моделей приемников, но они все, как правило, являются узкоспециализированными (сканирующие, компрессионные, измерительными, всеволновые) и не подходят для бытового использования.

В таблице 1.1 представлен сравнительный анализ проектируемого устройства с другим.

Вывод: УКВ-приемник Р45 по своим эксплуатационным параметрам значительно проигрывает разрабатываемому, т.к. в настоящее время больше внимания уделяется внешнему виду, удобству в обращении, визуализации действий, то проектирование бытового УКВ-приемника актуально.
Таблица 1.1 - Сравнительный анализ проектируемого устройства

Параметр Модель	Проектируемый	Р45
Диапазон принимаемых частот, МГц	50 … 850	45 … 855
Чувствительность, мкВ	0,5 … 2	2
Шаг перестройки по частоте, кГц	50	50
Выходная мощность, Вт	2х15	0,3
Напряжение питания, В	220	9
Количество фиксированных частот	41	20
Часы / будильник	+ / +	- / -
S - метр	+	-
Бесшуиный поиск	+	-
ИК-порт (RC-5)	+	-
Возможность добавления субмодулей без изменения программного обеспечения	+	-
Аудипроцессор	+	-

Из вышесказанного следует, что применение микроконтроллера позволяет значительно снизить количество элементов, использованных при изготовлении приемника

---

, что в свою очередь повышает надежность устройства.
1.3 Выбор и обоснование оптимального варианта проектируемого устройства
1.3.1 Обзор основных вариантов построения проектируемого устройства

Классическая схема УКВ-приемника

Классическая схема УКВ - приемника ЧМ-сигнала представлена на рис.1.2. Это - приемник с однократным преобразованием частоты (супергетеродинная схема). Сигнал с антенны попадает в высокочастотный (ВЧ) тракт, включающий преселектор (входной полосовой фильтр и усилитель высокой частоты - УВЧ), а также гетеродин со смесителем. УВЧ не только усиливает сигнал, но и фильтрует его в заданной полосе.

Усиленный ВЧ-сигнал поступает в смеситель, в идеале реализующий функцию
U=u_нcos(2пf_нt),
где f_н, u_н и - частота и амплитуда входного сигнала, соответственно. После смесителя сигнал (с точностью до амплитуды) имеет вид cos2п(f_н+f_г)t+cos2п(f_н-f_г)t, что соответствует модулированным сигналам на несущих f_н+f_г и |f_н-f_г|. Разностную составляющую — промежуточную частоту (ПЧ) f_пч=|f_н-f_г| - выделяет полосовым фильтром и в дальнейшем работают именно с ней.

Сигнал ПЧ фильтруется и усиливается, после чего сигнал попадет на частотный детектор - ЧМ-демодулятор (преобразователь частота-напряжение). После демодуляции низкочастотный сигнал усиливается в усилитель звуковой частоты и далее - на устройства воспроизведения. При трансляции стереопрограмм после частотного детектора сигнал сначала поступает стереодекодер. Разумеется, мы перечислили лишь самые основные функциональные блоки - не рассматривая такие важные для бытового приемника функции, как автоподстройка частоты, бесшумная настройка, генерация комфортного шума, автоматическая регулировка уровня и т.д. Настройка на частоту станции происходит посредством одновременного изменения частоты гетеродина и LC-контуров преселектора.


Рисунок 1.2 - Обобщенная блок-схема супергетеродинного ЧМ - приемника
В супергетеродинных схемах одна из основных проблем - необходимость подавлять сигнал в так называемом зеркальном канале. Его природа понятна - поскольку после смесителя выделяется
f_пч=|f_н-f_г|,
в тракт ПЧ может попасть как сигнал с частотой

---

f_н=f_г-f_пч (если частота гетеродина выше сигнала настройки), так и с f_з=f_г+f_пч,
т.е. сигнал, расположенный симметрично частоте настройки относительно частоты гетеродина. Следовательно,
f_з=f_н±2f_пч
в зависимости от того, выше или ниже частоты гетеродина находится полезный сигнал. Понятно, что подавлять сигнал в зеркальном канале необходимо в преселекторе, до смесителя. Причем чем выше ПЧ, тем больше разнос основного и зеркального каналов и тем проще решить эту проблему. Но даже для стандартной ПЧ 10,7 МГц зеркальный канал диапазона «советского» УКВ оказывается в области 87,2 - 95,4 МГц, где в России расположены некоторые телевизионные каналы и их звуковое сопровождение, а теперь ещё и радиостанции западного диапазона вещания. В работе [1] показано, что в этом случае избирательность по зеркальному каналу должна быть по крайней мере не хуже 78 дБ - а в ряде случаев и всех 100 дБ. Можно ли добиться столь высокой избирательности в бытовой аппаратуре - большой вопрос.

Не менее важной характеристикой является и избирательность по соседнему каналу. А для УКВ допустимый разнос соседних каналов при трансляции различных программ из соседних зон лишь 180 кГц. Конечно, практически в одной зоне он составляет 300 - 400 кГц. Особенно важна избирательность по соседнему каналу для городов, где радиовещание ведется из нескольких центров, и соседние по частоте, но разнесенные в пространстве радиостанции могут наводить в антенне сигналы, различающиеся по уровню на десятки децибел.

Осложняют жизнь и комбинационные помехи, связанные с нелинейностью высокочастотного тракта, когда возможно появление гармоник n-го порядка частот, кратных частоте настройки (вида f_н/n), а также их комбинаций, в сумме равных f_н. Могут возникать паразитные каналы и из-за генерации гармоник частоты гетеродина (вида nf_г±f_пч). Перечисленные проблемы усугубляет вещание из многих точек, когда слушатель вблизи одного передатчика желает качественно принять сигнал другого, удаленного на 10...20 км. Это накладывает дополнительные требования на ВЧ - тракт радиоприемника - он должен обеспечивать высокую линейность и селективность входных каскадов, что достигается в первую очередь увеличением числа перестраиваемых контуров преселектора. Применение варикапов для настройки контуров приемника - а это неизбежно при «цифровой» настройке - также снижает его помехозащищенность при больших уровнях сигналов в полосе прозрачности контура. Поэтому для сохранения высоких параметров преселектора с электронной настройкой варикапы должны быть слабо связаны с контурами ВЧ-тракта, а управляющее напряжение на них - не опускаться ниже 2...3 В. Но из-за этого крайне сложно обеспечить требуемый диапазон перестройки преселектора по частоте, и практически невозможно перекрыть одним ВЧ - блоком оба УКВ - диапазона.

---

Схема инфрадинного УKB - приемника

Инфрадинный прием - когда ПЧ существенно выше диапазона рабочих частот. Данный метод иногда применяли в дорогих стационарных АМ - приемниках, но в УКВ - диапазоне такой подход представлялся чрезмерно дорогостоящим.

На рисунке 1.3 изображена функциональная схеме инфрадинного УKB - приемника. При инфрадинной схеме преселектор делается неперестраиваемым и широкополосным - на весь диапазон приема, что существенно упрощает его конструкцию. Входные цепи (фильтры, УВЧ, смеситель) должны обладать широким динамическим диапазоном и высокой линейностью. Но это уже схемотехническая проблема, вполне решаемая при современной элементной базе. Настройка на станцию осуществляется исключительно путем перестройки частоты первого гетеродина.

---

Рисунок 1.3 - Функциональная схеме инфрадинного УKB - приемника с широкополосным преселектором
При испытаниях приемник продемонстрировал такие характеристики, как шаг перестройки по частоте - 10 кГц в диапазоне 65,8 - 74 МГц и 100 кГц в диапазоне 88 - 108 МГц; реальная чувствительность - не менее 3 мкВ; избирательность по паразитным каналам и двухсигнальная избирательность по соседнему каналу приема - не хуже 60 дБ; нелинейные искажения выходного сигнала - не более 1%.

Инфрадинная схема приемника не подходит, т.к. верхняя граничная частота приема 850 МГц, а ПЧ будет еще выше. Это приведет к следующим дополнительным затратам:

- на тщательную разводку печатных плат;

- на более качественные комплектующие, применяемые в преобразователе частоты.

Следовательно, применяем супергетеродинную схему приемника.
1.3.2 Выбор элементной базы для УКВ - ДМВ приемника

Выбор элементной базы производится следующим критериям:

• 
  дешевизна;
  
• 
  доступность в приобретении и техническом обеспечении;
  
• 
  обеспечение заданных параметров;
  
• 
  напряжение питания 5 В;
  
• 
  DIP корпуса для микросхем, т.к. проектируемый УКВ - приемник предназначен для бытового использования (температурный диапазон от - 20⁰С до + 35⁰ С) и пластмассовые — для остальных радиоэлементов.
  

Модуль РЧ. Основным компонентом здесь является селектор каналов. Выбираем селектор исходя из следующих параметров:

- малогабаритный;

- всеволновый;

- селектор с с синтезом частоты (PLL), не требуется источник высокостабильного напряжения + 30 В;

- антенное гнездо SNIR (или IEC) диаметром 9 мм - рассчитаное на непосредственное подключение антенного штекера, что исключает лишние электрические контакты;

- выходные цепи селектора — симметричные, такое решение предполагает непосредственное соединение с симметричным входом фильтра на ПАВ радиоканала;

- минимальный фазовый шум.
Таблица 1.2 - Функциональные возможности, схемные и конструктивные отличия, аналоги селекторов

Селектор	Тип	Способ настройки	Антенный вход	Выход ПЧГ	Габариты, мм	Аналог (фирма)
СК-В-142	-	PLL	SNIR (2)	Симм.	94х72х20	СК-В-41, СК-В-151
KS-H-62	Всев	PLL	SNIR	Симм.	82x55x20	UV816(PHILIPS)
KS-H-64	Всев	PLL	SNIR	Симм.	82x55x20	UV816(PHILIPS)
KS-H-92	Всев	PLL	SNIR	Симм.	66x46x19	UV915(PHILIPS)
KS-H-134	Всев	PLL	SNIR	Симм.	53x43,5x14	UV1316MK2 (PHILIPS)

---