Проектирование радиоприемного устройства сигналов с однополосной модуляцией, страница 4

Рис.1.3.5 - Структурная схема ИТ цифрового РПрУ

а)

б)

Рис.1.3.6 –  Структурные схемы цифровых детекторов сигналов с ОБП

Аналитическое  выражение С/Ш на выходе демодулятора выглядит следующим образом:

   С пилот – сигналом

без пилот – сигнала   

Требования к современным РПрУ усложняются как по техническим, особенно в части снижения массогабаритных показателей, потребления мощности. К основным тенденциям совершенствования РПрУ относят:

1.       Улучшение избирательности путем повышения динамического диапазона по интермодуляционным составляющим до 100 дБ/мкВ; использование высококачественных фильтров ПЧ, улучшение спектральных характеристик сигнала до значения 150дБ/Гц.

2.       С целью повышения помехоустойчивости в РПрУ вводятся встроенные средства самоадаптации в виде управляющих аттенюаторов

2. Разработка технического задания.

          Типичная автомобильная антенна приемника состоит из телескопического вертикального штыря длинной не более 2.5м и корпуса и выводами для подключения соединительного кабеля.

          Как правило антенна работает  в режиме большого удлинения:

Hа<<λ,                                                             (2.1)

где Hа – рабочая, неэкранированная корпусом, длина телескопической штыревой антенны;

          λ – максимальная длина волны диапазона;

          Максимальной частоте диапазона fcmax=32МГц, соответствует длина волны , таким образом на основании неравенства (2.1) Hа  выбираем равной 0.9м.

          Для определения действующей высоты антенны hд воспользуемся соотношением:

hд= Hа/2,                                                                   (2.2)

hд=0.9/2=0.45  м.                                                        [7]

          Для последующего определения эквивалентных параметров антенны воспользуемся следующими приближениями:

          1.       В автомобильных РПрУ активную составляющую комплексного сопротивления антенны (RА) выбирают равной 80 Ом.

          2.       Емкостная составляющая (СА) с достаточной точностью можно определить по формуле.

,                                         (2.3)

при fс=fсmax=32МГц           САmax=11.5   пФ,

при fс=fсmin=26МГц           САmin=10.9    пФ.

          3.       Еще одна составляющая эквивалента автомобильной антенны (рис.2.1.1), обусловленная емкостью корпуса и кабины (Спар) принимают равной в пределах от 50 до 150 пФ, в зависимости от габаритов автомобиля.

Примем Спар=100   пФ.

          Волновое сопротивление антенны

WА=,                                                (2.4)

где  r – радиус вибратора

          Исходя из практических соображений задаемся r=5 мм.

          Тогда   WА= Ом.     

          В качестве фидерной линии, связывающей антенну и вход приемника, используем кабель РК 75-4-15, погонное затухание которого

          Необходимая длина кабеля составит lФ=3 м.

          Учитывая, что разъемное соединение кабеля вносит затухание порядка 0.001-0.005 дБ, определяют общее затухание сигнала в антенно – федерном тракте

,                                                       (2.5)

                                               .

          В этом случае коэффициент передачи мощности фидерной линии:

 ,                                                                (2.6)

                                              .

          Как правило отношение сигнал – шум на выходе приемника с заданным видом модуляции, задаются в пределах  

Рис.2.1.1- Эквивалентная схема антенны.

          Качество приема сигналов с ОБП значительно ухудшается при неравенстве частот несущей на передаче приеме. Для разборчивого восприятия речи отклонение частоты несущего колебания на приеме не должно превышать 100 – 150 Гц, для среднего качества воспроизведения речи – не более 20 Гц, для высококачественного приема оно не должно превышать 1 – 2 Гц.

          При приеме сигнала без несущей (вид модуляции АЗУ) на демодулятор и смеситель подаются напряжения от высокостабильного опорного генератора (синтезатора частот). В этом режиме указанные требования к точности восстановления несущей должны  удовлетворяться за счет высокой стабильности всей радиолинии, передатчика и приемника, т.к. их работа протекает автономно. Это возможно если нестабильность передатчика и настройки приемника имеют значения не хуже 10-7.

          В приемниках, предназначенных для приема на слух, оконечным оборудованием является УНЧ на интегральной микросхеме К174УН4А. Обеспечивающая выходную мощность 0,5Вт.

Напряженность поля внешних помех, отнесенная к полосе в 1 кГц, определяется из графиков [1], как совокупность следующих составляющих:

напряженность поля атмосферных помехEn1=0.025 (мкВ/м),

          напряженность поля промышленных помех En2=0.23 (мкВ/м),

            космические помехи En3=0.1 (мкВ/м).

          Суммарная напряженность поля внесенных помех определяется следующим образом:

En=En12+ En22+ En32,                                             (2.7), [1]

En=(0.025)2+ (0.23)2+ (0.1)2=0.06  (мкВ/м).

          Радиоприемные устройства, как правило, являются источниками помех которые возникают вследствии просачивания колебаний гетеродина на антенный вход. Обычно величину этого напряжения задают в пределах 10…50 мкВ.

Максимальная глубина регулирования усиления одного каскада составляет 22,5 дБ. Питание приемника осуществляется напряжением 14,4 В с допустимыми колебаниями от 10,8 до 15,6 В.


3. Разработка структурной и функциональной схем приемника и выбор элементной базы.

3.1. Обоснование выбора структурной схемы.

          С учетом назначения радиолинии, требований по допустимым искажениям сигналов и избирательности, выбираем супергетеродинную схему приемника. В общем виде она представлена на рис.3.1.1 . Учитывая, что задан высокий динамический диапазон амплитуды входного сигнала, в разрабатываемом приемнике предусматривается использование АРУ.

Рис.3.1.1 –  Структурная схема РПрУ.

3.2. Проверка необходимости разбивки заданного диапазона частот на поддиапазоны. Определение пределов изменения управляющего напряжения на варикапах.