Радиовещательный приёмник 
ид помехи (шумовая, хаотическая последовательность импульсов, атмосферная, промышленная, немодулированная несущая и т. п.).Напряженность поля внешних помех (или плотность потока помехи), отнесенная к единице полосы. 7 Зависимости величин активной и реактивной составляющих выходного сопротивления, коэффициента полезного действия, действующей высоты (или эффективной площади) приемной антенны от частоты во всем диапазоне рабочих частот приемника. 8. Зависимость шумовой температуры антенны от частоты для всего диапазона частот.Основные электрические характеристики радиоприемникаДля расчета блок-схемы радиоприемника необходимо знать его основные электрические характеристики. Эти характеристики в большинстве случаев задаются следующим образом:Диапазон рабочих частот радиоприемника определяется диапазоном, в пределах которого заключены несущие частоты сигналов, подлежащих приему.Реальная чувствительность радиоприемника в диапазонах длинных, средних, коротких и метровых волн обычно задается величиной минимальной э. д. с. Сигнала в приемной антенне (при испытаниях -- в ее эквиваленте), которая обеспечивает нормальную выходную мощность приемника при требуемом превышения сигнала над собственными шумами на выходе радиоприемника.В диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн реальную чувствительность приемника принято задавать минимальной мощностью сигнала РСА в антенне (ее эквиваленте), обеспечивающей нормальную выходную мощность приемника при заданном отношении мощности сигнала к мощности собственных шумов на выходе радиоприемника В отдельных случаях технического проектирования (например, для радиоастрономических систем) бывает необходимо рассчитать приемник, обеспечивающий максимально осуществимую чувствительность. При такой формулировке обычно оговариваются некоторые производственно-эксплуатационные характеристики: максимально допустимые стоимость, размеры, вес, мощность источников питания и т. п.Избирательность радиоприемника задается ослаблением соседнего канала при заданной расстройке и требуемыми ослаблениями главных побочных каналов в супергетеродинных приемниках: зеркального и по промежуточной частоте.Динамический диапазон радиоприемника Д определяется отношением максимального и минимального уровней подлежащих приему сигналов.Уровень допустимых искажений сигнала, как правило, задается численными критериями отдельно для каждого вида искажений, хотя уровни отдельных видов искажений взаимосвязаны.Так, амплитудно-частотные и фазочастотные искажения в высоко-шумовая температура антенны зависит от ее направленных свойств, коэффициента полезного действия, температуры антенны и ориентации ее в пространстве. Методики ее расчета описаны в учебных пособиях по курсу «Радиоприемные устройства» частотном тракте приемника определяются формой амплитудно-частотной (резонансная кривая) и фазочастотных характеристик, которые жестко связаны. Амплитудно-частотные искажения оцениваются допустимой величиной коэффициентов частотных искажений: Для минимальной модулирующих частот принимаемых сигналов (для верхней или для нижней граничных частот полосы пропускания низкочастотного тракта приемника).В приведенных формулах максимальный коэффициент усиления приемника при средней частоте модуляции сигнала; коэффициенты усиления приемника при максимальной и минимальной частотах модуляции. Фазочастотные искажения можно задавать коэффициентом допустимого относительного изменения крутизны фазовой характеристики Нелинейные искажения определяются максимально допустимым коэффициентом гармоник для приемника в целом.6. Требования к регуляторам обычно определяются к каждому конкретно.Качество работы ручного регулятора усиления (РРУ) обычно задается диапазоном изменения коэффициента усиления высокочастотного или низкочастотного трактов приемника. Его величина обычно задается в децибелах. Ручной регулятор полосы пропускания (РРП) включают в высокочастотный или низкочастотный тракты приемника. В соответствии с этим он характеризуется:а)или значениями необходимых минимальной и максимальной полос пропускания высокочастотного тракта;б)или величинами требуемых минимальной максимальной полос пропускания низкочастотного тракта. Качество автоматической регулировки усиления (АРУ) принято определять допустимым изменением выходного напряжения. Если априорно определяется необходимость системы автоматической подстройки частоты (АПЧ), то ее эффективность характеризуют требуемыми значениями полосы втягивания (захвата) и коэффициента автоподстройки7. Мощность источников питания, как правило, задается следующими двумя определениями:а)величиной максимально допустимой мощности первичного источника (или источников) б)минимально необходимой величиной мощности, потребляемой от первичного источника, при которой все остальные характеристики приемника полностью удовлетворяются.В первом варианте ограничение мощности источника питания при эскизном проектировании может привести к необходимости корректировки других основных электрических характеристик приемника (например, к снижению чувствительности). Такое определение допустимой мощности питания часто применяют при расчете приемников специального назначения или приемников с автономными источниками питания ограниченной мощности, что часто имеет место в переносных и бортовых радиоприемных устройствах.Основные конструктивно-эксплуатационные и экономические характеристикиОсновные конструктивно-эксплуатационные и экономические характеристики радиоприемников обычно определяются следующим образом.Надежность работы определяется минимально необходимым сроком безотказной работы. Для улучшения этого параметра следует выбирать наиболее надежные элементы схемы приемника, уменьшать их общее количество, выбирать по возможности облегченные режимы работы наиболее важных элементов. Если эти меры не позволяют достигнуть необходимой надежности, то следует повышать надежность наиболее слабых элементов или даже целых узлов применением дублирующих элементов (узлов), г. Е. за счет резервирования.Из сказанного следует важный критерий для выбора оптимального варианта блок-схемы. Поскольку надежность электронных приборов много меньше надежности катушек индуктивности, резисторов и конденсаторов, необходимо иметь в приемнике минимальное число каскадов. При равенстве числа каскадов надежнее будет приемник, в котором больше каскадов будет работать в облегченных режимах или меньше будет каскадов с более сложной схемой (c большим числом элементов), а также с менее надежными элементами. Так, например, кристаллические диоды, применяемые в преобразователях частоты, обладают малым сроком службы и легко выходят из строя при перегрузках. Поэтому замена кристаллического преобразователя частоты другим или устранение возможности перегрузки такого преобразователя (за счет соответствующего выбора входных элементов приемника) можно значительно повысить надежность всего приемника. Отметим, что в военной радиотехнической аппаратуре допускается использование электронных приборов только повышенной надежности, что обязательно должно учитываться при расчете блок-схемы приемника.Отдельные элементы схемы приемника выбирают так, чтобы каждый из них мог работать с требуемой надежностью во всем диапазоне параметров внешней среды.2.Стабильность и устойчивость работы радиоприемника оцениваются по его способности сохранять свои электрические характеристики в допустимых пределах при наихудших возможных комбинациях параметров внешней среды (температура, атмосферное давление, влажность) и источника питания.Поэтому задаются допустимые рабочие интервалы температуры атмосферного давления и влажности окружающей среды, а также минимальное и максимальное E0макс напряжения источника (или отдельных источников) питания приемника.Механическая прочность задается обычно величиной максимального ускорения, которое должен выдерживать приемник, не нарушая своей работоспособности. Виброустойчивость оценивается по отсутствию механических резонансов отдельных узлов схемы и ее монтажа в заданном диапазоне частот вибрации, определяющимся условиями эксплуатации. Эти требования определяют тип выбираемых электронных приборов и элементов схемы приемника и принципа осуществления монтажа приемника. Особенно важны эти требования для самолетных, корабельных, автомобильных и т, п. радиоприемных устройств.Габарит и вес радиоприемника обычно задаются своими допустимыми величинами. Они также в основном определяют тип применяемых электронных приборов, элементов схемы и принцип монтажа.Стоимость радиоприемника определяется или максимально допустимой величиной затрат на изготовление, или максимальной суммой стоимости изготовления приемника и стоимости его эксплуатации за определенный срок службы. Обычно трудно учесть эксплуатационные расходы и расчет ведут на обеспечение заданной стоимости производства, что в значительной степени определяется типом электронных приборов, элементов схемы и конструкцией приемника.Таким образом, все рассмотренные конструктивно-эксплуатационные требования оказывают влияние в основном на выбор электронных приборов и элементов схемы приемника, что и должно учитываться при расчете и определении оптимального варианта блок-схемы. Конкретно это будет показано в следующих главах ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПРИЕМНИКАЗаданный частотный диапазон приемника и вид модуляции позволяет судить о его предназначении - вещательный коротковолновый приемник. Для таких приемников существенным является низкая стоимость конечного изделия и нетрудоёмкость технологии (массовый выпуск) в сочетании с максимумом автоматических настроек, позволяющих избежать ручных регулировок. Таким образом, эти параметры будут определяющими при выборе функциональной и принципиальной схем, а также элементной базы приемника. В КВ диапазоне применяется исключительно супергетеродинный метод приема (дальнее распространение волн КВ требует высокой избирательности по соседнему каналу (расстройка 5 кГц), что практически недостижимо для избирательных цепей приемников прямого усиления - относительная расстройка на 14 МГц составляет менее 0,04% - входной избирательная цепь получилась бы очень громоздкой и трудно настраиваемой). Кроме этого, малошумящий (и высокоизбирательный) усилитель радиочастоты на ВЧ относительно дорог. Супергетеродинная схема приема предусматривает преобразование ВЧ радиосигнала в, обычно, значительно более длинноволновый участок спектра, где, в дальнейшем и происходит обработка сигнала (подавление соседних каналов, усиление, детектирование). В радиовещательных АМ приемниках КВ диапазона наибольшее распространение получила промежуточная частота 465 кГц. Относительная расстройка соседнего канала составляет уже около 1%. Это позволяет эффективно подавить соседние каналы относительно простыми, а значит и дешевыми цепями. Так как усиление производится на относительно низких частотах, можно достаточно простыми средствами получить высокое значение чувствительности. Кроме этого, на низких частотах снижаются требования к паразитным параметрам цепей устройства, можно использовать менее прецизионные элементы. Все вышеперечисленное позволяет как ослабить технологические допуски при неизменном качестве, так и повысить качество при неизменной сложности технологии. Усложнение схемы приемника-супергетеродина по сравнению с приемником прямого усиления может оказаться несущественным в случае использования интегральных схем, инкапсулирующих целые функциональные звенья или даже узлы. Типовая функциональная схема приемника, построенная по супергетеродинной схеме приведена на Рис.1. Рисунок.1. Функциональная схема супергетеродина ВЦ - входная цепь УРЧ - усилитель радиочастоты СМ - смеситель Г - гетеродин УПЧ - усилитель промежуточной частоты Д - детектор УНЧ - усилитель низкой частоты УО - устройство обработки Функциональная схема (рис.1) содержит лишь принципиально важные узлы, при ее детализации получаем цепи управления и индикации, контуры автоматических регулировок и т.д. Все это, а также элементы схемы рассматриваются далее. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ Полосу пропускания высокочастотного тракта супергетеродинного приемника без системы автоматической подстройки частоты можно определить по формуле: где: Дf`П - ширина спектра принимаемого сигнала, составляющие которого, с учетом допустимых искажений, не должны выходить за пределы полосы пропускания приемника; Дfд - изменение несущей частоты сигнала за счет доплеровского эффекта; Дfнест - величина на которую необходимо расширить полосу пропускания приемника для учета нестабильности частот передатчика и гетеродина приемника, а также погрешностей в настройке отдельных контуров и всего приемника в целом. где: вс - относительная нестабильность частоты сигнала fc вг - относительная нестабильность частоты гетеродина приемника fг; Абсолютная нестабильность частоты гетеродина Абсолютная нестабильность боковых частот гетеродина вн - относительная погрешность установки частоты приемника при безпоисковой настройке, отнесенной к частоте сигнала fс впр - относительная погрешность и нестабильность настройки контуров тракта промежуточной частоты, отнесенная к промежуточной частоте fпр. Для двух полосного одноканального АМ сигнала: , где Fв - верхняя частота модуляции сигнала. Выберем однокаскадный гетеродин без кварцевой стабилизации, для него можно принять . Согласно ТЗ Вс= Выбор Вг произведен согласно табл.1.1 [1]. Значение коэффициента Впр, как правило, колеблется от 0,0003 до 0,003 и зависит, главным образом, от температурного коэффициента катушек контуров, настраиваемых на промежуточную частоту. Пусть . Величина Вн обычно равна 0,003 - 0,01 и определяется в основном точностью настройки контура гетеродина механизмом перестройки или погрешностью установки частоты настройки приемника по его шкале. Если применяется перестройка приемника оператором по принимаемым сигналам (как в нашем случае), то естественно величину Вн следует брать равной нулю. Значение промежуточной частоты выберем стандартное для данного диапазона волн. Пусть . Будем считать, что приемник и передатчик неподвижны относительно друг друга, тогда доплеровское смещение частоты . Согласно формуле (2): Согласно формуле (1): Определим шумовую полосу линейного тракта. Выбранная промежуточная частота удовлетворяет условиям (для возможности применения контуров с реализуемой добротностью) и (для фильтрации сигналов промежуточной частоты при детектировании АМ сигналов). Определение фактического коэффициента шума ВЫБОР СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКА В супергетеродинных приемниках, наиболее опасными из побочных каналов приема являются зеркальный и соседний. Поэтому частотная избирательность РпрУ зависит в основном от необходимых ослаблений соответственно Sзк Sск. В приемниках с одинарным преобразованием частоты ослабление зеркального канала обеспечивает преселектор, ослабление соседнего - в основном УПЧ и частично преселектор. Исходные данные: ; выберем - эквивалентные затухания контуров преселектора с учетом потерь, вносимых источником сигналов и нагрузкой. Определим обобщенную рассторйку зеркального канала при верхней настройке гетеродина и нижней настройке гетеродина . Выберем верхнюю настройку гетеродина. Пользуясь нормированными частотными характеристиками преселекторов при больших расстройках рисунок.1.7а [1], находим, что необходимое ослабление по зеркальному каналу Sзк=20dB может обеспечить простая одноконтурная входная цепь, поэтому применять более сложные схемы нецелесообразно. Для выбранного преселектора вычисляем ослабление по соседнему каналу, которое он создает.
Страницы: 1, 2, 3
|
|
