Реферат: Устройства приёма-обработки сигналов УПОС

Устройства приёма-обработки сигналов УПОС

D2 = 20*Lg(Q1*Ckmin/Cl) = 65.38 дБ.

Меньшее из значений D1, D2 принимаем за значение ослабления.

D1 = 19,52 дБ.


7. Сопряжение настроек Входных и Гетеродинных контуров


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


Ввод исходных данных:

Диапазон частот (в МГц.) fmin = 3.95

fmax = 11.1

Значение промежуточной частоты (в МГц.) fпр = 0,465

Индуктивность входного контура (в мкГн.) Lk = 4,24

Ёмкость катушки (в пф.) Cl = 4

Ёмкость монтажа (в пф.) Cm = 7.5

Задайте число точек точного сопряжения Т = 3

Вид входной цепи № = 7



  1. Частоты точного сопряжения:

f2 = 0.5*(fmax + fmin) = 7.525 MHz

f1 = f2 – 0.433*( fmax - fmin) = 4.429 MHz

f3 = f2 + 0.433*( fmax - fmin) = 10.621 MHz


  1. Расчёт кривых сопряжения в 50 точках:

df(i) = (m * (f * f + n) – sqr(f + fпр) * (f * f + l))/(2 *( f + fпр) * (f * f + l))

где а = f1 + f2 + f3 = 22,575

b = f1*f2 + f1*f3 + f3*f2 = 160,292

с = f1 * f2 * f3 = 353,981

d = 2 fпр + а = 23,505

l = (b * d - c)/2*fr = 3670.625

m = fпр * fпр + l + a * d – b = 4041.175

n = (l * fпр * fпр + c *d)/m = 2.225


Ошибка на границах диапазона при этом имеет величину:

df(fmin) = - 9.63659 кГц

df(fmax) = 4,50536 кГц


3.Величины емкостей элементов схемы

C1 = Cl + Cm = 11.5 пФ ,

CC = 1/(4*pi*pi*Lk)*[1/n-1/l] = 2647,31 пФ.

C2 = CC*[1/2+SQRT(1/4+C1/CC)] = 2658.76 пФ,

C3 = 1/(4*pi*pi*Lk*l) - C1*C2/(C1+C2) = -9.82 пФ .

величина индуктивности контура гетеродина

Lg = Lk * l/m*(C2+C3)/(C2+C1) = 3.82 мкГн.




Для второго поддиапазона (11,0 – 30,1 МГц)


Ввод исходных данных:

Диапазон частот (в МГц.) fmin = 11

fmax = 30,1

Значение промежуточной частоты (в МГц.) fпр = 0,465

Индуктивность входного контура (в мкГн.) Lk = 0.57

Ёмкость катушки (в пф.) Cl = 4

Ёмкость монтажа (в пф.) Cm = 7.5

Задайте число точек точного сопряжения Т = 3

Вид входной цепи № = 7


  1. Частоты точного сопряжения:

f2 = 0.5*(fmax + fmin) = 20.55 MHz

f1 = f2 – 0.433*( fmax - fmin) = 12.29 MHz

f3 = f2 + 0.433*( fmax - fmin) = 28.82 MHz


  1. Расчёт кривых сопряжения в 50 точках:

df(i) = (m * (f * f + n) – sqr(f + fпр) * (f * f + l))/(2 *( f + fпр) * (f * f + l))

где а = f1 + f2 + f3 = 61,65

b = f1*f2 + f1*f3 + f3*f2 = 1198,51

с = f1 * f2 * f3 = 7272,74

d = 2 fпр + а = 62,58

l = (b * d - c)/2*fr = 72827,949

m = fпр * fпр + l + a * d – b = 75487,713

n = (l * fпр * fпр + c *d)/m = 6,238


Ошибка на границах диапазона при этом имеет величину:

df(fmin) = - 9.57995 кГц

df(fmax) = 4,47807 кГц


3. Величины емкостей элементов схемы

C1 = Cl + Cm = 11.50 пФ (по ГОСТ 13 пф.),

CC = 1/(4*pi*pi*Lk)*[1/n-1/l] = 7123.58 пФ. ,

C2 = CC*[1/2+SQRT(1/4+C1/CC)] = 7135.07 пФ,

C3 = 1/(4*pi*pi*Lk*l) - C1*C2/(C1+C2) = - 10.87 пФ .

величина индуктивности контура гетеродина

Lg = Lk * l/m*(C2+C3)/(C2+C1) = 0.55 мкГн.



Фильтрация промежуточной частоты.


Существуют типовые схемы и расчёты фильтрации промежуточной частоты. В нашем случае целесообразно использовать керамический фильтр как наиболее простую и удобную форму. Из приведённого ниже списка самым подходящим является фильтр CFK465E10 (5.0 кГц/3 dB,

12 кГц/70 dB). Его параметры максимально приближены к техническому заданию. Так как чувствительность довольно низкая – можно пренебречь тем фактом, что некоторое количество помех всё же будет присутсвовать, но их уровень будет довольно мал. Подавление

соседнего канала в размере 34 децибел (заданных в техническом задании) данный фильтр сможет осуществить без существенного ухудшения частотных свойств полезного сигнала (исходя из таблицы сводного графика амплитудно-частотных характеристик фильтров марки CFK).

. Параметры Микросхемы К174ХА2, типовые включения

К174ХА2 представляет собой многофункциональную микросхему радиоприемного тракта, выполняющую функции усиления и преобразования сигналов с частотой до 27 МГц. В состав микросхемы входят: усилитель ВЧ сигнала с АРУ, смеситель, гетеродин, усилитель ПЧ с АРУ.

Корпус типа 238.16-2 (см. К174АФ1). Вес не более 1,5 г.

Электрические параметры
Номинальное напряжение питания..9В

Ток потребления при Uп = 9В, Т= +25°С, не более…………………16мА

Отношение сигнал-шум при Uп = 9В, вх = 1МГц, Uвх = 10мкВ, m = 0,8; Т= +25°С, не более……….. 24 дБ

Выходное напряжение низкой частоты при Uп = 9В, вх = 1МГц,

ПЧ = 465 кГц, м =1 кГц, m = 0,8; Т=+25°С:

при Uвх = 20мкВ, не менее……..60 мВ

при Uвх = 5103мкВ…….. .100..560мВ

Изменение выходного напряжения низкой час­тоты, при изменении напряжения источника питания в диапазоне 4,8 ...9В, при =1МГц,

м =1кГц, m=0,3, Uвх =10мкВ, Т=+25°С, не более…………….6 дБ

Верхнее значение частоты входного сигнала при UП = 9В, Т=+25°С,

не менее ………………….….27 МГц

Коэффициент гармоник при UП = 9 В, вх= 1МГц, ПЧ = 465кГц,



м =1кГц, m = 0,8; Т=+25° С, не более:

при Uвх = 5105мкВ…………………………………………………………………...…...10%

при Uвх = 3104мкВ……………….………………………………………………………..8%

Входное сопротивление УПЧ при UП = 9 В, Т=+25°С, не менее…………3 кОм Входное сопротивление УВЧ при UП = 9 В, Т=+25°С, не менее………..…3 кОм

Выходное сопротивление УПЧ при UП = 9 В, Т=+25°С, не менее………..60 кОм


Предельные эксплуатационные данные

Напряжение питания ….………………………………………………………….4,8 ...15 В

Максимальное входное напряжение…………………………………………………..2В

Максимальная температура кристалла……………………………………….+125° С

Температура окружающей среды…………………………………………. -25...+55°С




Зависимость тока потребления от тем­пературы окружающей среды при UП = 9 В. Заштрихована область раз­броса значений параметра для 95% микросхем. Сплошной линией показа­на типовая зависимость.


Зависимость выходного напряжения от температуры окружающей среды при UП =В, вх=1 МГц. Заштрихова­на область разброса значений пара­метра для 95% микросхем. Сплошной линией показана типовая зависимость.

Зависимость изменения коэф­фициента передачи УПЧ от уп­равляющего напряжения на час­тоте ПЧ = 465 кГц при UП = 9 В. Заштрихована область разброса значений параметра для 95% микросхем. Сплошной линией показана типовая зависимость.

Зависимость изменения коэф­фициента передачи УВЧ от уп­равляющего напряжения на час­тоте входного сигнала вх = 1МГц при UП = 9В, ПЧ =465 кГц.



Принципиальная схема приемника радиоуправления моделями [23]. Входная и гетеродинная матушки намотаны на полистироловых цилиндрических каркасах диаметром 5 мм и содержат ^соответственно 11,2 и 11 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,2мм. Катушки ФПЧ намотаны на [двухсекционных каркасах, помещенных в ферритовые чашки марки 1000НМ диаметром 6,1 и высотой 4 мм и содержат 48+48 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм; катушка связи L4 содержит 22 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,07 мм и намотана поверх катушки L3



Принципиальная схема малогабаритного КВ-приемника [22 ]. Входной контур и контур гетеродина намотаны на полиетироловом цилиндрическом каркасе диаметром 7,5мм и содержат: L1—15 витков провода ПЭЛШО-0,3 мм; L2—4 витка теми же проводами соответственно. Катушки фильтров ПЧ намотаны на пластмассовых двухсекционных каркасах, которые помещены в ферритовые чашки марки 100QHM диаметром 6,1 и высотой 4 мм и имеют подстроечный сердечник 1000НМ размером МЗ х 10 мм; LJ — 6 витков, L6—115 витков, L7—100 витков провода

ГТЭВ-2 диаметром 0,12мм


10. Расчётная схема включения Микросхемы К174ХА2



Отличительной особенностью данной схемы включения от типовых являются параметры некоторых элементов, а также два параллельных гетеродинных контура и две входные катушки, которые попарно переключаются спаренным переключателем, что приводит к переключению поддиапазонов приёма с первого (3,95 – 11 МГц) на второй (11 – 15,8 МГц и более).


Изменённые и добавленные номиналы (по сравнению с типовой схемой):

Переменная ёмкость С1 – 10…600 пф.

Ёмкости: С5 – 12 пф.

С6 – 10 пф.

С7 – 2,7 нф.

С17 – 12 пф.

С18 – 6,8 нф.

С19 – 11 пф

Индуктивность входного контура L1 – 4,2 мкГн.

Индуктивность гетеродинного контура L3 – 3,8 мкГн.

Индуктивность входного контура L10 – 0,5 мкГн.

Индуктивность гетеродинного контура L3 – 0,5 мкГн

Керамический фильтр Z1 - CFK465E10


  1. Выводы.


Данная микросхема К174ХА2 полностью соответствует требованиям, предъявленным в техническом задании:

Чувствительность в 200 микровольт абсолютно обеспечивается микросхемой, так как её номинальная чувствительность составляет 10 микровольт. (п.9 стр.19)

Ослабление по зеркальному каналу в 12 децибел обеспечивается микросхемой (входными цепями), которое при расчёте составило 19,52 децибела. (п.6 стр.14)

Ослабление соседнего канала в 34 децибела обеспечивается керамическим фильтром CFR465E10 с параметрами 5.0 кГц/3 dB,

12 кГц/70 dB. (п.8 стр.18)

Выходная мощность в 0,5 Ватта обеспечивается типовой схемой включения. (стр.20)

Полоса пропускания 9,5 килогерц и диапазон принимаемых частот достигается входной и гетеродинной цепями, а также керамическим фильтром.

Эффективность АРУ, оцениваемая пропорцией соотношений амплитуд двух входных и двух выходных сигналов составила:

Входные сигналы – 20 lg.(5000 мкВ/20 мкВ) = 48 дБ,

Выходные сигналы – 20 lg.(560 мВ/60 мВ) = 19 дБ,

что превышает параметры технического задания, но не вредит работе радиоприёмника. (п.9 стр.14)



Государственный комитет Российской федерации по высшему образованию

Санкт-Петербургский государственный технический университет

Радиофизический факультет

Кафедра радиотехники

СОПРЯЖЕНИЕ НАСТРОЕК ВХОДНЫХ И ГЕТЕРОДИННЫХ КОНТУРОВ

Методические указания к курсовому проектированию по курсу "Устройства приема и обработки сигналов"

Санкт-Петербург

1995


Составители: А.Ю.Дзевановская, С.Б.Макаров.

УДК 621.396.7


Сопряжение настроек гетеродинных и входных контуров усилитель­нопреобразовательного тракта: Методическое указание к курсовому проектированию. Санкт-Петербургский гос. техн. университет; Сост.

А.Ю.Дзевановская, С.Б.Макаров. С.Пб, 1995 .

Приводится описание программы расчета сопряжения настроек гете­родинных и входных контуров усилительно-преобразовательного тракта устройств приема и обработки сигналов. Даются варианты расчета для различных частотных диапазонов при использовании в качестве пе­рестраиваемого элемента конденсатора переменной емкости и варика­па. Предназначен для студентов специальности "Радиотехника", вы­полняющих курсовое проектирование по курсу: "Устройства приема и обработки сигналов", а также могут быть использованы в общетехни­ческих циклах подготовки бакалавров по направлению "Радиотехника".

Ил. Библиогр. Тираж 50 экз. Печатается по решению редакционно-из­дательского совета СанктПетербургского государственного техничес­кого университета.

1. ВВЕДЕНИЕ.

В супергетеродинных устройствах приема и обработки сигналов, рабо­тающих в широком диапазоне частот, необходимо согласование или соп­ряжение настройки частоты контуров преселектора на частоту сигнала fc и гетеродина - на частоту fг = fc + fпр, где fпр - промежуточная частота, блоком идентичных конденсаторов переменной емкости или ва­рикапов. Для получения различных резонансных частот этих контуров в контур гетеродина включаются добавочные постоянные конденсаторы.

На рис 1. показана обобщенная схема контуров входной цепи - LkC~ и гетеродина - LgC~ с добавочными конденсаторами C1,C2,C3. В такой схеме не удается точно выполнить условие настройки

fс0 = fс,

fпр = fг - fc,

где fс0 - резонансная частота входного контура, на всех частотах

диапазона. Обычно при пректировании точно выполняется лишь условие

fпр = fг - fc.

Расстройка входных контуров относительно частоты входного сигнала

df = fc - fс0 (1)

называется неточностью сопряжения.

Методические указания предназначены для выполнения на ПЭВМ расче­тов сопряжения настроек входных и гетеродинных контуров усилитель­нопреобразовательных трактов устройств приема и обработки сигналов.

Расчеты применимы для различных вариантов входных цепей, а также для различных вариантов регулировки частоты (с помощью блока пере­менных конденсаторов или с помощью варикапов).

2. РАСЧЕТ НЕТОЧНОСТИ СОПРЯЖЕНИЯ НАСТРОЕК КОНТУРОВ.

В соответствии с рис 1. полная емкость гетеродинного контура

Cг = C1 + C2*(C3+C~)/(C2+C3+C~). (2)

Частота гетеродина определяется выражением:

fг = 1/[2*pi*SQRT(Lг*Cг)], (3)

а величина емкости может быть определена через резонансную частоту

входного контура

C~ = 1/[SQR(2*pi*fс0)*Lk]. (4)

Выразим fг через значения Cг - (2) и C~ - (4)

fг = SQRT[m*(fс0*fс0+n)/(fс0*fс0+l)], (5)

где m = (C2+C3)/[4*pi*pi*(C1*C2+C1*C3+C2*C3)],

n = 1/[4*pi*pi*Lk*(C2+C3)],

l = (C1+C2)/[4*pi*pi*(C1*C2+C1*C3+C2*C3)].

Подставляя (5) в (1) и производя ряд преобразований, можно получить выражение для определения неточности сопряжения в виде:

df = [m*(fс0*fс0+n)-SQR(fс0-f)*(fс0*fс0+l)] /

[2*(fс0+f)*(fс0*fс0+l)]. (6)

Выражение (6) является полиномом 4-ой степени относительно f0 и, соответственно, имеет 4 корня. Анализ показывает, что один из корней является отрицательным и лежит за пределами рабочего диапазона час­тот. Три других корня определяют точки точного сопряжения в 3-х точ­ках диапазона.

В коротковолновом диапазоне достаточно осуществить сопряжение в 2-х точках. При этом схема контура