Построение и расчет электрической схемы приемника УКВ ЧМ стереофонического вещания, имеющего диапазон частот 88-108 МГц

Задание на проектирование

    Требуется построить и рассчитать электрическую схему приемника   УКВ   ЧМ стереофонического вещания, имеющего  следующие технические характеристики.

Требуемые технические характеристики приемника

1.   Диапазон частот ...............................................................................88…108 МГц

2.   Чувствительность.........................................................................….35 мкВ

3.   Селективность по соседнему каналу Dfск =±180 кГц.....................62 дБ

4.   Селективность по зеркальному каналу.......................................….58 дБ

5.   Селективность по каналу прямого прохождения ...........................88 дБ

6.   Динамический диапазон входного сигнала ....................................50 дБ

7.   Динамический диапазон выходного сигнала...................................5 дБ

8.   Выходная мощность.....................................................................….1,2 Вт

9.   Сопротивление нагрузки..............................................................….8 Ом

10. Диапазон звуковых частот...............................................................0,1…15 кГц

11.  Девиация частоты........................................................................... 75 кГц

12. Относительная нестабильность частоты сигнала ..........................

13. Перестройка электронная

1.  Введение и анализ технического задания.

В техническом задании было предложено спроектировать приемник УКВ ЧМ стереофонического вещания. То есть необходимо спроектировать радиоприемное устройство, которое в свою очередь состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства для воспроизведения, в нашем случае, звукового сигнала. Проектирование данного устройства целесообразно производить на базе интегральных микросхем и базовых элементов функциональной электроники (фильтры, согласующие цепи, и т.д.). При этом радиоприемное устройство будет рассматриваться как совокупность узлов, решающих ряд задач (частотная селекция, усиление, детектирование и т.д.). Такой подход позволяет подойти к проектированию РПУ с точки зрения системного проектирования, что во – первых, даёт систематизированный подход к синтезу структурной схемы, во – вторых, облегчает разработку принципиальной схемы, в – третьих, позволяет оптимизировать синтезируемое устройство.

2.  Выбор и обоснование структурной схемы.

2.1. Выбор структурной схемы

Очевидно, что применение схем построения РПУ отличных от схемы супергетеродинного приемника при проектировании приемника УКВ FM не целесообразно, в силу того, что будет невозможно реализовать требуемую селективность и требуемый коэффициент усиления. Поэтому далее будем рассматривать только схему супергетеродинного премника:

Структурная схема супергетеродинного приемника со стереодекодером изображена на рис.1

Рис. 1.

Данная схема имеет ряд преимуществ перед другими схемами (например приемником прямого усиления):

-  благодаря постоянству коэффициента усиления ослабляется зависимость общего коэффициента усиления приемника от частоты настройки;

-  использование промежуточной частоты fпр позволяет сузить полосу пропускания без усложнения конструкции резонансных цепей;

-  при преобразовании частоты с переносом спектра сигнала вниз паразитные емкостные и индуктивные обратные связи проявляются слабее; это позволяет увеличить коэффициент усиления без ухудшения устойчивости;

-  резонансные цепи тракта промежуточной частоты не нужно перестраивать, что упрощает их конструкцию;

2.2. Выбор базовых элементов для приемника

Как уже отмечалось, наиболее подходящей элементной базой являются микросхемы и базовые элементы функциональной электроники. В первую очередь, данный подход направлен на увеличениие надежности, улучшения потребительских качеств, а так же на уменьшение потребляемой мощности РПУ и габаритов.

Применение микросхем так же существенно упрощает пректирование, применение типовых схем включения упрощает расчет.

2.3.  Выбор промежуточной частоты

При выборе промежуточной частоты необходимо руководствоваться следующими соображениями:

1. промежуточная частота должна находиться вне диапазона принимаемых частот и не должна совпадать с частотами мощных радиостанций (в противном случае сигнал будет подавлен сигналами этих радиостанций.)

2. промежуточная частота должна иметь стандартное значение, установленное ГОСТом (поскольку на таких частотах мощные радиостанции не работают.)

3. выбранная промежуточная частота должна иметь такое значение, при котором наиболее эффективно можно будет обеспечить хорошую избирательность, как по соседнему, так и по зеркальному каналу.

Для обеспечения  более высокой избирательности по зеркальному каналу Seзк, промежуточная частота должна быть по возможности выше (зеркальный канал отстает от полезного на 2fпр), а для обеспечения избирательности по соседнему каналу Sеск - как можно ниже (соседний канал отстает от полезного на величину 180 кГц).

Возникло противоречие: с одной стороны нужно увеличить fпр для обеспечения высокой Sезк, с другой стороны нужно уменьшить fпр для обеспечения высокой Sеск. Поэтому нужно выбрать fпр, так чтобы удовлетворить эти два условия.

Следуя ГОСТу  промежуточная частота для ДВ, СВ и КВ диапазонов равна 465 кГц, для УКВ диапазонов   10,7 МГц, а для радиолокационных РПУ fпр = 100 МГц. На этих  частотах работы передатчиков запрещены.