Автомобильный приёмник УКВ-Е диапазона

 

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

  им. А.Н. ТУПОЛЕВА

________________________________________________________________ 

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И  ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ 

Кафедра радиоэлектронных и  квантовых устройств 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

по  дисциплине: «Устройства приёма и обработки сигналов» 

на  тему: «Автомобильный приёмник УКВ-Е диапазона»

Задание №29 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы 

                                                                              Руководитель: доцент кафедры РЭКУ                              
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                          Казань 2009

 

                                                                         Содержание 
 

                                                                                                                               стр.

               
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание №29 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Введение 

    Радиоприемное устройство является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы. В  настоящее время для радиоприемных  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. Радиоприемное  устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства, предназначенного для воспроизведения  сигналов.

    Отличительной особенностью супергетеродинного приемника, рассматриваемого в данной работе, является то, что независимо от частоты  принимаемого сигнала промежуточная  частота фиксирована и величину ее выбирают так, чтобы обеспечить требуемые  усиление и избирательность.

    Все супергетеродинные приемники состоят  из трех основных частей: линейного  тракта, демодулятора и устройств  регулировок (управления). В состав линейного трака входят: входная  цепь, усилитель радиочастоты, смеситель  и гетеродин - преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты.

    Достоинства:

• улучшается избирательность по соседнему каналу;
• упрощается перестройка частоты приемника;
• при перестройке не изменяются основные характеристики приемника;

    Недостатком супергетеродинных приемников является наличие побочных каналов приема. Достоинство супергетеродина –  неизменность промежуточной частоты.

         Сигнал, принятый антенной, через фильтрующие входные цепи и УРЧ, поступает на преобразователь. Выходной сигнал преобразователя является модулированным колебанием с несущей частотой, равной промежуточной частоте приемника. Основное усиление приемника и его частотная избирательность обеспечиваются узкополосным усилителем УПЧ.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Предварительный расчет приемника. 

       На  первых этапах проектирования необходимо выбрать структурную схему радиоприемного устройства.

       Любой супергетеродинный приемник (РПУ) состоит  из трех функциональных частей:

• линейного тракта
• демодулятора
• устройство регулировок

                                     Рис.1 Структурная схема супергетеродинного приемника. 

       В состав линейного тракта (Рис.1) входят:

• ВЦ - входная цепь
• УРЧ - усилитель радиочастоты (может и не входить)
• С - смеситель
• Г - гетеродин
• УПЧ - усилитель промежуточной частоты.

       ВЦ  и УРЧ обеспечивают усиление сигнала  по мощности и избирательность по зеркальному каналу. Смеситель и  гетеродин позволяют перенести  спектр сигнала с частоты несущего колебания на промежуточную частоту: .

       УПЧ обеспечивает заданную чувствительность радиоприемника и избирательность  по соседнему каналу приемника. 
 

1.1.Расчет полосы пропускания приемника 

      ,

      - ширина спектра сигнала

     – нестабильность и неточность настроек приемника

     - доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью

    

   - нестабильность частот сигнала,

   - нестабильность частот гетеродина,

   - неточность настроек частоты сигнала,

  - неточность настройки частот гетеродина

Зададимся нестабильностью  частоты сигнал

 

    Пусть

        Выберем значение промежуточной  частоты. Она не должна находиться  в диапазоне принимаемых частот  приемника. Пусть  [табл.2.1, 2]

      = 104 МГц – 10 МГц = 94 МГц

      – нестабильность частот  гетеродина.

      – неточность настройки частот гетеродина

      –неточность настройки  частоты гетеродина

    

      

    

      – доплеровское смещение частоты сигналов, принимаемых от передатчика, который перемещается относительно приемника с радиальной скоростью .

    Т. к. приемник автомобильный, то

    С – скорость распространения радиоволн

    

         

 Полоса пропускания линейного тракта приёмника должна быть не шире диапазона частот , т.е . Так как наш ответ удовлетворяет условию, то решения выполнены верно.

1.2. Расчет допустимого коэффициента шума.

 

       Определив необходимую полосу линейного тракта, нужно перейти к выбору первых каскадов приемника обеспечивающих требуемую чувствительность. Этот параметр характеризуется допустимым коэффициентом  шума .

Допустимый коэффициент  шума:

 , где  

 - отношение сигнал/шум,

- постоянная Больцмана,

- стандартная температура приемника,

- шумовая температура антенны, которая находится из графика, изображенного на Рис.2.(при f_c = 104 МГц).

Р_А- номинальная мощность сигнала, отдаваемая антенной согласованному с ней приемнику

П_ш - шумовая полоса линейного тракта( ). 

 

Рис.2 График зависимости  температуры антенны  приёмника от частоты. 

       Подсчитаем  допустимый коэффициент шума приемника:

     

Вычислим  ожидаемый коэффициент шума приемника, для этого воспользуемся формулой :

        , где:

       N_вц, N_увч, N_пч, N_упч – коэффициенты шума входной цепи, УРЧ, преобразователя частоты и УПЧ соответственно;

       K_Рвц, K_Рурч, K_рпч – коэффициенты передачи мощности входной цепи, УРЧ и преобразователя частоты;

Во входной  цепи используем внутриемкостную связь  с антенной и транзистором:

,

В УРЧ  используем схему на транзисторе  с общим эмиттером:

,

      Для транзистора КТ340А: ,

В преобразователе  частоты используем схему на транзисторе  с общим эмиттером: 

,

     Для транзистора КТ316А: ,

- коэффициент шума широкополосного  усилителя промежуточной частоты

    

     , где

     - коэффициент передачи мощности антенного фидера.

Так как  то выбранная схема удовлетворяет по коэффициенту шума