Файл: Бытовой радиовещательный приемник брвп.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Устройства приема и обработки сигналов»

на тему: «Бытовой радиовещательный приемник Б-РВП»

Выполнил: магистрант гр. 143- М С.Н. Сабыров «» июня 2014 Проверил: профессор кафедры РЗИ А.С. Задорин «__» июня 2014

Томск 2014
Содержание

Введение

Одним из важнейших функциональных элементов радиоэлектронной техники является радиоприемное устройство, способное принимать слабые радиосигналы и восстанавливать их начальную форму. В состав радиоприемного устройства входят: радиоприемник, антенна, оконечное устройство. Приемники классифицируются по ряду признаков. По типу схем различают детекторные, прямого усиления, сверхрегенеративные и супергетеродинные приёмники.

Распространение получили супергетеродинные приемники. В них сигнал частоты f_c преобразуются в преобразователе частоты (ПЧ), состоящем из гетеродина и смесителя, в колебания фиксированной промежуточной частоты f_пр, на которой и осуществляются основное усиление и частотная селекция.

Курсовой проект включает в себя проектирование непосредственно приемника, а типы и параметры антенн и оконечных устройств учитываются лишь в той мере, в которой это необходимо для проектирования приемников.

---

2 Проектирование структурной схемы радиоприемника (РПрУ)

2.1 Выбор и обоснование структурной схемы РПрУ

Структурная схема определяет состав устройства приёма и обработки сигналов в целом. При ее проектировании принимают схемные, конструктивные и технологические решения, преследующие цель построения приемника, наиболее полно удовлетворяющего требованиям технического задания. Требования по чувствительности и избирательности являются основой для выбора структуры тракта прохождения сигналов.

Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприёмником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приёма части приёмного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.

На рисунке 2.1 представлена структурная схема супергетеродинного приёмника.

Рисунок 2.1 – Структурная схема супергетеродинного приемника
Здесь:

ВЦ	– входная цепь,
УРЧ	– усилитель радиочастоты,
СМ	– смеситель,
Г	– гетеродин,
ФСС	– фильтр сосредоточенной селекции,
УПЧ	– усилитель промежуточной частоты,
АД	– амплитудный детектор,
УНЧ	– усилитель нижних частот,
АРУ	– автоматическая регулировка усиления.

В приемниках с целью более эффективного подавления побочных каналов приемника используют двойное преобразование частоты(рис. 2.2). Первая промежуточная частота выбирается достаточно высокой, что обеспечивает эффективное подавление зеркального канала приема в фильтре Ф1. Вторая промежуточная частота выбирается достаточно низкой, что облегчает получение высокой избирательности по соседнему каналу приема.

---

Рисунок 2.2 − Структурная схема смесителя с двойным преобразованием частоты
Особенность двойного преобразования состоит в появлении второго зеркального канала, отстоящего от первой промежуточной частоты f_пр1 на 2f_пр2 и расположенного симметрично относительно частоты второго гетеродина f_г2. В преселекторе второй зеркальный канал существенно не ослабляется, так как вторая промежуточная частота f_пр2 относительно низкая и расположена достаточно близко к частоте принимаемого сигнала.

Рисунок 2.3 – Первый и второй зеркальные каналы приема
При двойном преобразовании частоты сначала переносят группу каналов на первую промежуточную частоту, выделяют ее, а затем выделяют рабочий канал на второй промежуточной частоте. Этот процесс иллюстрируется частотной диаграммой, приведенной на рисунке - 1.2(б). На этом рисунке полезный сигнал с частотой f_р сначала переносится на первую промежуточную частоту f_пч1. Значение первой промежуточной частоты выбирается достаточно большим для того чтобы облегчить подавление зеркального канала f_зк1 фильтром преселектора.

На первой промежуточной частоте f_пч1 невозможно обеспечить подавление соседнего канала, поэтому коэффициент усиления тракта первой промежуточной частоты стараются выполнить минимально необходимым, лишь бы не увеличить уровень шумов на выходе приемника. Его основная задача — подавить зеркальный канал f_зк2, который образуется во втором смесителе. Усилитель УПЧ1 только компенсирует потери в фильтре ФПЧ1 и, если необходимо, потери смесителя.

В схеме супергетеродина с двойным преобразованием частоты перестраиваемым выполняется только первый гетеродин. В качестве такого гетеродина обычно применяется синтезатор дискретной сетки частот. Второй гетеродин может быть выполнен на фиксированную частоту. Это позволяет фильтр промежуточной частоты ФПЧ1 реализовать на фиксированную частоту, тем самым упростив его реализацию.

Указанный способ широко применяется при построении профессиональных коротковолновых приемников и называется методом инфрадинного приема. В инфрадинном приемнике первая промежуточная частота выбирается выше самой верхней частоты диапазона принимаемых сигналов. При этом зеркальный канал отодвигается настолько далеко от основного, что легко подавляется самыми простыми фильтрами.

---

Преимущество инфрадина состоит в упрощении преселектора (фильтра Ф1). В приемнике с переменной настройкой в широком диапазоне частот этот фильтр нежелателен, так как он требует плавной настройки в поддиапазоне и переключения катушек для смены поддиапазонов. В инфрадинном приемнике канал прямого прохождения и зеркальный канал приема лежат выше верхней частоты принимаемого сигнала, что позволяет использовать в качестве фильтра Ф1 неперестраиваемый ФНЧ, пропускающий на вход ПЧ1 весь спектр с частотами ниже верхней частоты диапазона сигнала.

Еще одно важное преимущество инфрадина состоит в значительном уменьшении коэффициента перекрытия по частоте первого гетеродина, что позволяет исключить переключение поддиапазонов первого гетеродина и, следовательно, упростить его конструкцию. Отсутствие переключателей поддиапазонов существенно уменьшает время настройки приемника на принимаемую частоту, что важно в автоматизированных и адаптивных системах связи. Однако при использовании широкополосных преселекторов резко возрастают требования к линейности усилительного тракта, что необходимо для уменьшения нелинейного взаимодействия сигнала с помехами.

3 Электрический расчет принципиальной схемы и симуляция работы в среде Multisim блоков приёмника

3.1 Преселектор и усилитель высокой частоты РВП

Рисунок 3.1 – Структурная схема инфрадинного приемника с технологией программно-определяемого радиоприема (Software Defined Radio, SDR)
Для реализации преселектора, осуществляющего пропуск заданного диапазона и подавление первой зеркальной частоты, образующейся при получении первой промежуточной частоты, как разность частоты сигнала с частотой гетеродина. К преселектору предъявляются требования описанные в ГОСТ для заданной группы сложности и назначения радиотехнического средства.
По заданным параметрам рассчитаем необходимое ослабление контуром преселектора первой зеркальной частоты:

- частота сигнала,

- первая промежуточная частота,

- полоса пропускания контура,
Определим первую зеркальную частоту:

---

(3.1)

Определим добротность контура преселектора по формуле:


(3.2)

Практический с добротностью ППФ сделать трудно. Следовательно мы возмём

Относительная расстройка контура на зеркальной частоте:
(3.3)


Обобщенная расстройка контура:


(3.4)



Теперь найдем ослабление одноконтурным преселектором зеркальной частоты:

(3.5)
здесь - количество контуров,



Теперь нам удастся ослабить первую зеркальную частоту с 6 контурами.

В качестве фильтра преселектора целесообразно использовать широкополосный фильтр Саллена- Кея.

Широкополосный полосно-пропускающий фильтр сделан в виде комбинации ФВЧ и ФНЧ, соединенных последовательно. При этом ФВЧ в схеме стоит первым, что обеспечивает снижение генерируемых в нем шумов ФНЧ.

Для расчета элементов фильтра нам понадобятся:

- частота среза ФВЧ,

- частота среза ФНЧ.
Рассчитаем номиналы резисторов ФНЧ:

Рисунок 3.2 – Схема фильтра нижних частот
Здесь






(3.6)





(3.7)

---