 |
Определение ширины полосы пропускания
|
|
|
|
Введение
Методические указания предназначены для использования учащимися в качестве руководства при выполнении курсового проекта (КП) по разделу «Радиоприемные устройства» предмета «Радиоэлектронные средства и комплексы».
Состав методических указаний по частям
1 Методические указания по проектированию радиоприемных устройств. Часть 1. Методика предварительного расчета функциональной схемы радиоприемника.
2 Методические указания по проектированию радиоприемных устройств. Часть 2. Электрический расчет основных каскадов радиоприемника.
3 Методические указания по проектированию радиоприемных устройств. Часть 3. Проектирование радиоприемных устройств на интегральных микросхемах.
Примечание — Части 2 и 3 находятся в стадии разработки.
Курсовое проектирование ставит своими целями:
- систематизацию, закрепление и расширение теоретических знаний в области проектирования радиоэлектронных средств и комплексов (РЭС и К);
- углубленное изучение одного из направлений радиотехники – радиоприемных устройств (РПрУ);
- развитие способностей к самостоятельному принятию и реализации инженерно-технических решений;
- знакомство с процессом проектирования РЭС и К, подготовка к выполнению дипломного проекта.
Задачи курсового проектирования:
- знакомство с методикой составления технического задания (ТЗ) и основными этапами проектирования;
- анализ технических требований (ТТ) и выбор структурной схемы проектируемого изделия;
- освоение методики предварительного расчета функциональной схемы изделия;
- выбор схемотехники, электрический расчет отдельных каскадов и узлов изделия;
|
|
|
- составление полной принципиальной электрической схемы изделия;
- целесообразный выбор элементной базы;
- изучение справочной и технической литературы по проектированию, выбору элементной базы и т.д.;
- изучение нормативно–технической документации (ЕСКД, ГОСТы на конкретные виды изделий, их характеристики и параметры).
В разделе «Введение» пояснительной записки (ПЗ) должны быть отражены следующие вопросы:
- краткая история или отдельные эпизоды развития РПрУ и радиовещания;
- роль и место РПрУ в современных РЭС и К;
- основные тенденции технического совершенствования РПрУ;
- обоснование актуальности темы КП.
При написании введения рекомендуется использовать литературу [1, 10, 12] и др., а также обзорные статьи и исторические материалы в журнале «Радио».
Выбор структурной схемы радиоприемника
Методические указания разработаны применительно к проектированию радиовещательных приемников, предназначенных для приема АМ и ЧМ сигналов в диапазонах ДВ, СВ, ПВ, КВ, УКВ и выполняемых по схеме супергетеродина с одним преобразователем частоты и узкополосным перестраиваемым преселектором. Данная методика может также быть использована в качестве основы при проектировании радиоприемников (РП) другого назначения и диапазонов волн.
В ПЗ необходимо:
– перечислить достоинства и обосновать выбор схемы супергетеродина;
– нарисовать предполагаемую структурную схему РП, для начала с одним преобразованием частоты;
– описать назначение и выполняемые функции для каждой составной части.
Литература [1 – 5, 8 – 10].
Предварительный расчет функциональной схемы радиоприемника
Выбор промежуточной частоты
Критерии выбора промежуточной частоты f пр:
1) f пр должна находится за пределами диапазона (поддиапазонов) рабочих частот, в противном случае прием на рабочих частотах вблизи f пр будет поражен сильным комбинационным свистом. Желательно f пр унести подальше от крайних частот поддиапазонов;
|
|
|
2) нельзя выбирать f пр близкой к частоте какой–либо мощной станции, чтобы избежать мешающего ее действия по прямому каналу;
3) для получения хорошей фильтрации f пр на выходе детектора должно быть выполнено следующее условие:
f пр ≥ 10 F в,
где F в – верхняя (максимальная) частота диапазона воспроизводимых звуковых частот;
4) чем выше f пр, тем выше избирательность по зеркальному и другим побочным каналам, тем больше разнос частот гетеродина и сигнала и меньше проникновение в антенну колебаний гетеродина;
5) чем ниже f пр, тем легче обеспечить узкую полосу пропускания, высокую избирательность по соседнему каналу и необходимое усиление тракта промежуточной частоты (ПЧ);
6) Желательно выбирать стандартное значение f пр.
В соответствии с ГОСТ 5651–89 значения f пр и допускаемые отклонения от нее следует выбирать из ряда:
(0,076±0,006), (0,465±0,002), (1,84±0,008), (2,9±0,01), (10,7±0,1), (24,975±0,1) МГц.
В технически обоснованных случаях допускается использование других значений f пр с учетом выше перечисленных критериев.
Предпочтительные стандартные значения f пр для радиовещательных приемников с одним преобразованием частоты и узкополосным перестраиваемым преселектором:
– для приема АМ сигналов в диапазонах ДВ, СВ, ПВ и КВ f пр = 465 ± 2 кГц – расположена между диапазонами ДВ и СВ;
– для приема ЧМ сигналов в диапазоне УКВ f пр = 10,7 ± 0,1 МГц – расположена гораздо ниже рабочих диапазонов УКВ.
Указанные частоты близки к оптимальным с точки зрения получения всех видов избирательности и при этом обеспечены широкой номенклатурой кварцевых, электромеханических (ЭМФ), пьезокерамических (ПКФ), пьезомеханических (ПМФ), а также фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ), что существенно облегчает построение тракта ПЧ и получение хорошей избирательности по соседнему каналу.
Если требования по п.п. 4) и 5) критериев слишком противоречивы, то применяют двойное (двукратное) преобразование частоты со всеми вытекающими последствиями, имеется ввиду существенное усложнение РП.
В ПЗ необходимо:
- привести основные соображения и перечислить критерии выбора f пр;
|
|
|
- обосновать и произвести выбор конкретных значений f пр.
Определение ширины полосы пропускания
В радиотракте приемника принимаемый сигнал подвергается предварительной подготовке: отфильтровывается от помех, усиливается, преобразуется к оптимальной промежуточной частоте с целью обеспечения наилучших условий обработки в схеме детектора. Поэтому основные характеристики радиотракта приёмника(АЧХ, ФЧХ, АХ и др.) должны быть в возможно большей степени согласованы с характеристиками спектра принимаемого сигнала. Полоса пропускания, форма основных характеристик в пределах полосы и прилегающих областях должны удовлетворять требованиям сохранения параметров сигнала.
Необходимая полоса пропускания радиотракта определяется шириной спектра принимаемого сигнала и запасом, зависящим от частотной неточности радиолинии:
П = ∆ fспектра + 2∆ fрл ,
где ∆ f спектра – реальная ширина спектра радиосигнала, зависит от рода первичного модулирующего сигнала, вида модуляции и допустимых искажений;
∆ f рл – частотная неточность (нестабильность) радиолинии,
∆ fрл = 
,
где ∆ fПД – нестабильность несущей (центральной) частоты передатчика;
∆ fРП – нестабильность частоты настройки приемника.
Для приемника с одним преобразователем частоты
∆ fРП = 
,
где ∆ f г – абсолютная нестабильность частоты гетеродина;
∆ f пр – абсолютная нестабильность центральной частоты тракта ПЧ.
В простейшем случае берут запас на величину ∆ f г, тогда
П = ∆ f спектра + ∆ f г ,
где ∆ f г = δ г f г ;
δ г 
10-3 – 10-9 относительная нестабильность частоты гетеродина;
f г – частота гетеродина.
Однако, введение запаса ухудшает избирательные свойства РП, поэтому лучше стремиться уменьшить ∆ fРП:
- стабилизацией f г ;
- стабилизацией f пр – центральной частоты тракта ПЧ;
- введением слежения за частотой сигнала (АПЧГ, ФАПЧ и пр.).
Для радиовещательных приемников допускается поиск по частоте и подстройка на станцию в процессе приема, поэтому можно принять
|
|
|
П = ∆ f спектра.
Для АМ
П = 2Fв , (1)
где Fв – верхняя (максимальная) частота диапазона воспроизводимых звуковых частот из ТЗ.
Для широкополосной ЧМ, используемой для радиовещания, индекс модуляции М = 
>> 1, при этом:
- в режиме «Моно»
П = 2 (∆ f m + Fв), (2)
- в режиме «Стерео»
П = 2 (∆ f m + Fв ксс), (3)
где f m – максимальная девиация частоты;
Fв ксс = f поднес + Fв – верхняя частота спектра комплексного стереосигнала (КСС);
Fв – верхняя частота диапазона воспроизводимых звуковых частот из ТЗ.
Для диапазона УКВ1 (65,8 – 74 МГц), в котором вещание ведется по восточноевропейскому (советскому) стандарту OIRT:
∆ f m = 50 кГц, f поднес = 31,25 кГц.
Для диапазона УКВ2 (87,5 – 108 МГц), в котором вещание ведется по западному стандарту CCIR, в том числе и у нас:
∆ f m = 75 кГц, f поднес = 38 кГц.
Для узкополосной ЧМ, используемой для радиосвязи, индекс модуляции М<<1, при этом
П = 2Fв (4)
В ПЗ нужно определить необходимую полосу пропускания для вида модуляции, который используется в диапазоне рабочих частот, заданном в ТЗ, без учета нестабильности радиолинии.
|
|
|
