Структурная схема радиоприемника. Разработка приёмника связной радиостанции с использованием современной элементной базы

Введение

Радиоприемное устройство является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. В связи с этим в настоящее время для приёмных устройств характерным является большое их разнообразие, определяемое различием радиотехнических систем, в состав которых они входят. Несмотря на такое многообразие, все радиоприемные устройства связывает общность построения структурной схемы и ряд функций, характерных для любого приемника. Функции приемника вытекают из условий приема сигналов.

Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основным являются: 1)тип схемы; 2)вид принимаемых сигналов; 3)назначение приемника; 4)диапазон частот; 5)вид активных элементов, используемых в приемнике; 6)тип конструкции приемника [1].

По назначению различают связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейные и телеметрические, радиолокационные, служебные и другие приемные устройства.

В связных радиостанциях чаще всего применяются частотно-модулированные сигналы, что даёт выигрыш по мощности примерно в 30 раз, по сравнению с АМ из-за более высокой устойчивости ЧМ сигналов к действию помех.

Приемники конструктивно выполняются из отдельных активных и пассивных элементов с печатным или объемным монтажом или из готовых интегральных микросхем, представляющих собой каскады, узлы приемников и даже целые приемники.

Целью данного курсового проекта является разработка приёмника связной радиостанции с использованием современной элементной базы.

Структурная схема радиоприемника.

Так как заданный диапазон частот лежит в приделах 161 – 163 МГц, то будем использовать двойное преобразование частоты. Иначе (при одном преобразовании) сильно возрастает требование к стабильности частоты гетеродина, и качественное детектирование сигналов возможно лишь при относительно низкой промежуточной частоте. Следовательно, структурная схема радиоприемника примет следующий вид:

Рис.1 Структурная схема радиоприемника.

Где:

А – антенна,

ВЦ – входная цепь,

УРЧ – усилитель радиочастоты (малошумящий усилитель),

Фрч – фильтр радиочастоты,

СМ1, СМ2 – смесители частоты,

Г1, Г2 – гетеродины,

Фпч1, Фпч2 – фильтры промежуточных частот,

УПЧ – усилитель промежуточной частоты,

ОА – ограничитель амплитуд,

ЧД – частотный детектор,

ФНЧ – фильтр нижних частот,

УЗЧ – усилитель звуковой частоты.

Выбор элементной базы.

Разрабатываемое радиоприемное устройство будет построено на ИМС фирмы Motorola MC13135.

ИМС MC13135 представляет собой узкополосный ЧМ приемник с двойным преобразованием частоты. В его составе имеются: малошумящий первый и второй гетеродины, малошумящий первый и второй смесители, УПЧ – ограничитель с большим усилением и т.д.. Основные характеристики микросхемы опишем следующей таблицей:

Таблица 1

Максимальная частота входного сигнала, МГц	Максимальная первая промежуточная частота, МГц	Максимальная вторая промежуточная частота, МГц	Чувствительность, мкВ	Полоса частот демодулятора, кГц	Напряжение питания, В
200	21	3	1	50	2…6

Во входную цепь приемника, с целью селекции заданного диапазона частот 161 – 163 МГц,  поставим полосовой фильтра на ПАВ ФПА1-162-2А. Основные характеристики данного фильтра приведем в следующей таблице:

Таблица 2

Центральная частота, МГц	Полоса на уровне -2дБ, МГц	Потери, дБ	Подавление в диапазоне частот 178.2-186.2 МГц, дБ	Входное и выходное сопротивления, Ом
162	2,4	1	50	50

В качестве фильтра на первую промежуточную частоту выберем кварцевый фильтр ФП2П4-10,7М-15К со следующими основными характеристиками:

Таблица 3

Центральная частота, МГц	Полоса на уровне – 6 дБ, кГц	Полоса на уровне – 80 дБ, кГц	Потери, дБ
10,7	18	40	6

В качестве фильтра на вторую промежуточную частоту выберем фильтр фирмы Murata SFPLA450kE1A-B0, со следующими основными характеристиками:

Таблица 4

Центральная частота, кГц	Полоса на уровне – 6 дБ, кГц	Полоса на уровне – 40 дБ, кГц	Потери, дБ
450	18	30	6

В качестве усилительного прибора для усилителя радиочастоты возьмем малошумящий транзистор 2Т3120А со следующими основными параметрами:

Таблица 5

Iкм, мА	Uкэм, В	Uкбм, В	Uэб0, В	Uкб0, В	Iэ0, мА	fгр, ГГц	h21э	Kш, дБ	Cк, пФ	Pм, Вт	Tк, пс
20	15	15	0,7	1	5	1,8	40	2	2	0,1	8

Проектирование структурной схемы.

1.  Расчет частотного плана:

В разрабатываемом радиоприемном устройстве, перестройка по диапазону будет осуществляться частотой первого гетеродина.

Рис.2 Частотный план

При этом частота первого зеркального канала лежит в диапазоне частот:

При этом частота второго зеркального канала:

Для селекции заданной полосы частот (161-163 МГц) используем фильтр ФПА1-162-2А. Однако, кроме обеспечения селекции заданного диапазона частот, фильтр преселектора должен обеспечивать избирательность по побочным каналам (в данном случае это первый зеркальный канал). Так как использование одного фильтра ФПА1-162-2А на частотах 178.2-186.2 МГц обеспечивает лишь избирательность: , где - подавление вне основной полосы частот, - потери, что не удовлетворяет техническому заданию (по ТЗ

), то необходимо использовать два фильтра ФПА1-162-2А.

При этом избирательность по побочным каналам получается равной:

 что полностью соответствует техническому заданию.

Избирательность по второму зеркальному каналу обеспечиваем фильтром ФП2П4-10,7М-15К. Его избирательность на частоте 11,6 МГц составляет:

, что так же полностью отвечает требованиям ТЗ.

Для селекции частотных каналов с разносом сетки частот на 25 кГц используем фильтры на первой и второй промежуточных частотах, а именно  ФП2П4-10,7М-15К и SFPLA450kE1A-B0 соответственно. Избирательность по соседним каналам по ТЗ  . Для выбранных типов фильтров избирательность на полосе частот