Другие предметы \ Устройства приема и обработки сигналов

Проектирование радиоприемного устройства сигналов с однополосной модуляцией, страница 5

Исходными данными для разбивки заданного диапазона частот является диапазон рабочих частот – его нижняя частота f0min и верхняя частота f0max, а также максимальный коэффициент перекрытия по частоте kд перестраиваемого элемента. Из-за разбросов параметров радиоэлементов дальнейшие расчеты проводятся с запасом по частоте 3% т.е.:

f0min=0,97∙fс min=0,97×26×106=25,25 (МГц),

f0max =1,03∙fс mах =1,03×32×106=32,96  (Гц).

Коэффициент перекрытия диапазона [2], с запасом по частоте в 3%:

,                                                   (3.2.1)

.

Такой коэффициент перекрытия может быть реализован с помощью варикапов без разбивки заданного частотного диапазона на поддиапазоны, следовательно производить его не будем.

Т.к. в случае подачи на контур больших значений переменного напряжения высокой частоты, соизмеримых с управляющим напряжением могут возникнуть нелинейные преобразования помех и сигнала, ухудшающие селективность, то для ослабления этого влияния можно использовать встречное включение варикапов, при этом среднее значение емкости при действии переменного напряжения изменяется значительно меньше, а следовательно меньше изменяется резонансная частота контура. Иногда такие включения применяются для увеличения резонансной частоты контура.

В данном случае в качестве перестройки контура используется один варикап, т. к. высокочастотное напряжение на контуре значительно меньше управляющего напряжения, а реализация заданного номинала резонансной частоты не встречает никаких трудностей.

Зависимость емкости варикапа от приложенного напряжения определяется выражением:

,                                             (3.2.2)

где Сизм – величина емкости варикапа, измеряется при напряжении Uизм;

Uк =0,3…0,5 В для германиевых, 0,5…0,7 В для кремниевых варикапов – высота потенциального барьера при отсутствии внешнего напряжения.

Коэффициент перекрытия по частоте может быть определен по выражению:

,                                                (3.2.3)

где   и   –  максимальная и минимальная емкости варикапа, *– емкость схемы.

*=Cвх+См+СL+Спод+Свых,

См =5…10 пФ –емкость монтажа,

Спод =2…20 пФ – емкость подстроечного конденсатора,

СL = 3…5 пФ – собственная емкость катушки индуктивности,

Свх =p1*C1 – эквивалентная емкость антенны,

Свых =p2*Свх –  эквивалентная  входная емкость транзистора (микросхемы).

p1, p2 – коэффициенты включения.

 Коэффициент перекрытия по емкости определяется выражением:

.                                                 (3.2.4)

Осуществляя построение УРЧ на гибридной каскадной схеме на полевом транзисторе КП307Г и используя варикап 2В103Б, определим управляющее напряжение на варикапе.

Зададимся значениями  СL = 3 (пФ), См =5 (пФ), Спод =2  (пФ).

Рассмотрим предельный случай: p1, p2 =1. Величину Свх из справочных данных примем:

Свх =4 (пФ),     Свых = 11 (пФ),

*=   (пФ).

Из выражения (3.2.2) при  определим Свмах:

   (пФ).

Из выражения (3.2.3) определим :

  (пФ).

Определяем коэффициент перекрытия по емкости:

,

Из  выражения (3.2.4) определим максимальное управляющее напряжение:

    (В).

C учетом динамического диапазона D=75дБ (5623раза) максимальная амплитуда сигнала в контуре составит:

  (мВ).

           Т.е. Uвмин=1В достаточно для того, чтобы пренебречь нелинейными искажениями.

 


3.3. Предварительный расчет полосы пропускания приемника и выбор гетеродина. Проверка необходимости применения системы АПЧ.

Ширина полосы пропускания линейного тракта приемника складывается из ширины спектра радиочастот принимаемого сигнала (), Dfрл суточная погрешность установившейся частоты в радио линии.

ПП = + 2Dfд +Dfрл ,                                                             (3.3.1)

* для приемников с однополосной модуляцией принимается равным – = 2500 – 250=2250  (Гц),

2Dfд=,

          где  –  радиальная скорость перемещения приемника относительно передатчика.

          С -  –  скорость распространения радиоволн.

2Dfд=  (Гц).

Величина Dfрл определяется по формуле

,

где dС и dГ  –  нестабильности частот сигнала и гетеродина,

dН –  относительная нестабильность настройки,

dП – относительная нестабильность частот тракта ПЧ,

fГ , fП – частота гетеродина и промежуточная частота.

Величина  dС  определяется   техническим   заданием   и   составляет   dС=. Величина  составляет половину шага перестройки СЧ. Использование СЧ с очень мелким шагом приведет к удорожанию приемника, в то же время использование крупного шага невозможно из – за искажений возникающих при приеме сообщений. Поэтому зная, что тракт СЧ разработан исходя из практических соображений, величину  выбираем равной 12,5 Гц. Величина  определяется фильтром, стоящим в тракте ПЧ, и может быть выбрана равной 10-4.

Как уже было сказано, гетеродин изготавливается на основе СЧ, стабильность которого определяется задающим кварцевым гетеродином. Для того чтобы искажения при приеме были незначительными, величину  можно взять равной 10-7. Для обеспечения такой высокой стабильности применяют термокомпенсированные или термостатированные кварцевые резонаторы.

Зададимся значением промежуточной частоты . В приемнике целесообразно применять нижнюю настройку, т.к. в нем непосредственная связь контуров СЧ, ВЦ и УРЧ, и следовательно исключается проблема сопряжения их коэффициентов перекрытия по частоте. Кроме того исключается инверсия сигналов при преобразовании, реализуется лучшее подавление побочных каналов (зеркального канала на 5…6 дБ). Требуемый номинал  ниже (на 2), чем при верхней настройке. Ориентируясь на проектирование РПрУ с одним преобразованием частоты, как более простого, при выборе значения промежуточной частоты будем основываться на том, что в качестве фильтра тракта ПЧ используется пьезоэлектрический (кварцевый) фильтр, обладающий высокой избирательностью, способный подавить частоты соседнего канала, поэтому значение  выбираем равной средней частоте пропускания этого фильтра. На основе справочного материала =5МГц.

Оценим эффективность подавления побочных каналов при данном значении . Для этого воспользуемся методичкой [1]. Обобщенная растройка зеркального канала при нижней настройке гетеродина.

,                                     (3.3.2)

Скачать файл