Предварительный расчет РПУ. Выбор структурной схемы устройства. Расчет принципиальных схем функциональных узлов

1.Предварительный расчет РПУ

1.1. Выбор структурной схемы устройства.

Для выполнения задания была выбрана структурная схема супергетеродинного приемника, так как в приемнике по условию должно быть двойное преобразование частоты.

Схема содержит следующие функциональные узлы:

1.  ВхЦ: связь антенны с последующими каскадами, обеспечение селективности.

2.  УРЧ: усиление радио сигнал и дальнейшая фильтрация от помех

3.  Г1: генерирование сигнала с частотой f_г1 (первый гетеродин перестраиваемый для обеспечения постоянной промежуточной частоты, при изменении сигнала по диапазону)

4.  ПЧ1: преобразует сигнал радио частоты в сигнал первой промежуточной частоты f_пр1.

5.  УПЧ1: усиление сигнала в узкой полосе частот, обеспечивает селективность (т.к. в его состав входит фильтр сосредоточенной селекции ФСС)

6.  Г2: генерирование сигнала с частотой f_г2

7.  ПЧ2: преобразует сигнал с частотой f_пр1 в сигнал с частотой f_пр2

8.  УПЧ2: дальнейшее усиление сигнала

9.  Д: детектирование ЧМ сигнала.

Для уменьшения размеров и сложности, а также для упрощения расчетов следующие функциональные узлы были выполнены на интегральной микросхеме MC3362 производства компании Motorolla:

ПЧ1, УПЧ1, ПЧ2, УПЧ2, Д, АРУ, ФАПЧ.

Микросхема были выбраны по следующим параметрам: предельная рабочая частота, чувствительность, напряжение питания, обеспечение необходимого коэффициента усиления (Приложение А).

На вывод 1 микросхемы MC3362 подается сигнал радио частоты (на вывод 2 сигнал переменного гетеродина). Происходит первое понижение частоты до частоты f_пр1=10,7МГц. Первая промежуточная частота была выбрана из следующих условий:

1.  Промежуточная частота  должна выбираться вне диапазона принимаемых приемником частот.

2.  Промежуточная частота  не должна совпадать с рабочими частотами мощных радиостанций. В этом случае уменьшается опасность приема помехи по каналу промежуточной частоты.

При этом следует учитывать, что с увеличением промежуточной частоты:

1.  Увеличивается избирательность по зеркальному каналу.

2.  Труднее обеспечить узкую полосу пропускания.

3.  Труднее обеспечить избирательность по соседнему каналу.

Вторая промежуточная частота равна 455кГц. Т.е. второй гетеродин настроен на частоту 10,245МГц.

Необходимую селективность обеспечивают входная цепи и два пьезокерамических фильтра.

2. Расчет принципиальных схем функциональных узлов.

Тип модуляции принимаемых сигналов: частотная (ЧМ).

Диапазон принимаемых частот: 495 – 512 МГц.

Длительность импульса: 1,2мкс

Число промежуточных частот (ПЧ): 2

Чувствительность: Е_А = 7 мкВ/м.

Селективность по зеркальному каналу (ЗК): Se_ЗК = 40 дБ.

Селективность по соседнему каналу (СК): Se_СК = 50 дБ.

Коэффициент подавления АМ: >30дБ

2.1.Расчет общих параметров.

Расчет полосы пропускания.

Необходимая полоса пропускания определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала , доплеровским смещением частоты сигнала  и запасом , зависящим от нестабильности частот принимаемого сигнала гетеродина приемника:

- максимальная частота в спектре сигнала

- максимальный индекс модуляции

- ширина спектра сигнала

Доплеровским смещением частоты можно пренебречь, т.к. частота принимаемого сигнала и скорость движения станции не соизмеримы со скоростью распространения волн.

Запас по полосе  рассчитывается по формуле:

, где - относительная нестабильность частоты принимаемого сигнала , - относительная нестабильность частоты гетеродина ,  - относительная погрешность настройки приемника, - относительная нестабильность и погрешность частоты настройки контуров тракта ПЧ.

Поэтому

- необходимая полоса пропускания (с учетом ФАПЧ)

Расчет допустимого коэффициента шума

Для расчета допустимого коэффициента шума задаемся следующими параметрами:

- отношение сигнал/шум на выходе приемника

- коэффициент пульсации (отношение максимального и средне квадратического напряжения сообщений)

- действующая длина антенны (рамочная антенна)

- рабочая температура

- шумовая полоса пропускания линейного тракта

Уровень внешних помех определяется по графикам, приведенным в справочнике (М.К. Белкин. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. стр. 6. рис. 1.1. Зависимость удельной напряженности поля внешних помех от частоты):

- уровень промышленных помех в сельской местности