Розрахунок приймача АМ-сигналів на інтегральних мікросхемах

Укрзалізниця

Київський електромеханічний технікум залізничного транспорту ім. М. Островського

Курсова робота з теми:

РОЗРАХУНОК ПРИЙМАЧА АМ-СИГНАЛІВ НА ІНТЕГРАЛЬНИХ МІКРОСХЕМАХ

Вступ

Радіоприймач - електронний пристрій призначений для прийому, обробки та відображення в зрозумілому для людини вигляді інформації, яка передається електромагнітними хвилями. Приймач являється найбільш розповсюдженим радіо технічним пристроєм, значення якого в економічному, соціальному і культурному житті людини неможливо переоцінити. Радіозв'язок неможливий без радіоприймача, з винайденням якого і розпочалася ера радіо.

Початком розвитку сучасної радіоприймальної техніки прийнято вважати 7 травня 1895р. коли на засіданні російського фізико-хімічного товариства в Петербурзі А.С. Попов продемонстрував перший в світі приймач електромагнітних хвиль. Приймач Попова був створений для знаходження і реєстрації електричних коливань (використовувався для попередження про бурі). Вже в той час він містив всі елементи, які присутні в сучасному радіоприймальному пристрої, включаючи антену (вертикально розміщений дріт), детектор (когерер) і кінцевий пристрій (реле і дзвінок).

12 березня 1896р. на засіданні фізичного відділу Російського фізико-хімічного товариства Попов показав передачу сигналів на відстані (250м). Тоді була відправлена перша радіограма з двох слів «Генріх Герц».

В 1897р. А.С. Поповим був здійснений запис на телеграфну стрічку сигналів, прийнятих по радіо. Робота по підвищенню чутливості приймача дали можливість збільшити дальність дії радіозв'язку, а відповідно, розширити її використання. Спочатку радіоприймальні пристрої використовувалися для зв'язку між кораблями.

Дальність зв'язку складала 11км.

В 1898р. прилад створений Поповим врятував життя 27 рибалкам, яких віднесло на крижині. Дальність зв'язку склала 44 км.

В 1901р. А.С. Попов в своїх дослідах на Чорному морі добився зв'язку на відстані 148 км.

В період 1902-1908рр. були проведені роботи по удосконаленню окремих елементів приймача: детектора, коливального контуру з змінним конденсатором.

Ламповий період в техніці радіо приймача розпочався з 1906р. коли з'явилися вакуумні лампи. Швидкий розвиток радіоприймальної техніки розпочався після Жовтневої соціальної революції. В 1918 р. була створена науково-дослідна база радіотехніки в Нижегородській радіолабораторії, науковим керівником якої був М.А. Бонч-Бруєвич.

В 1922 р. працівники Нижегородської радіолабораторії вперше здійснили підсилення і генерування електричних коливань з допомогою кристалічних напівпровідників. В 40-х роках були розроблені нові типи електронних приладів для приймачів НВЧ при вдосконаленні напівпровідникових діодів були створені транзистори. Важливі переваги транзисторів - малі габарити розміри і мале споживання потужності - забезпечило їх широке використання в радіотехніці. З появою інтегральних мікросхем (ІМС) і мікропроцесорів вдалось реалізувати ефективні методи обробітку сигналів в приймачах.

Сучасні радіоприймальні пристрої відрізняються один від одного призначенням, видом приймаючих сигналів, параметрами та ін. По призначенню радіоприймальні пристрої можна поділити на професійні і радіотрансляційні.

Радіоприймальні пристрої можна класифікувати по наступним ознакам:

- по місцю встановлення приймачів - стаціонарні, переносні, автомобільні та ін.;

- по діапазону приймальних хвиль приймачі: міліметрових, кілометрових, гектометрових, декаметрових, метрових, дециметрових, сантиметрових, міліметрових і оптичних хвиль;

- по виду модуляції прийнятих сигналів для прийому сигналів, модульованих по амплітуді (АМ), частоті (ЧМ),або фазі (ФМ), а також імпульсних сигналів;

- по довжині ліній радіозв'язку - магістральні для постійної експлуатації на довгих лініях радіозв'язку між: великими містами; обласні для зв'язку між: обласними центрами; низовий зв'язок для зв'язку в середині районів, підприємств та ін.;

- по методу живлення - від мережі змінного струму, бортової мережі, від акумуляторів та ін.;

- по роду роботи телефонні, телеграфні, фототелеграфні та ін.;

- по методу побудови трактів приймачі прямого підсилення і супергетеродинні.

1. Вибір та обгрунтування супергетеродинного прийому і вибір проміжної частоти

Призначення радіо трактів в приймачі - забезпечує підсилення сигналу і його фільтрацію від шумів. Для підсолення сигналу використовують підсилювачі, для фільтрації - частотно селективні ланцюги. Підсилення сигналу в раді тракті може забезпечуватися на радіочастоті без її перетворення, або з радіо трактом, в якому здійснюється підсилення на радіочастоті, називається приймачем прямого підсилення, приймач з перетворенням частоти в радіотракті супергетеродинним.

Приймач прямого підсилення дозволяє здійснити прийом сигналів з різними видами модуляції і забезпечує фільтрацію корисного сигналу від шумів. При настройці приймача прямого підсилення на частоту сигналу перестроюють всі селективні ланцюги його радіотракту. До недоліків приймача прямого підсилення можна віднести:

- складність схеми настройки радіоприймального пристрою при зміні сигналів в заданому діапазоні частот;

- суттєва зміна основних показників радіо тракту при його перестройці;

- складність отримання стабільного підсилення сигналу в радіотракті.

Діапазонний приймач прямого підсилення з високими якісними показниками - це складний, а відповідно дорогий пристій.

Хоч як би ми ускладнювали схеми приймачів прямого

підсилення, все ж вони не можуть забезпечити належної вибірковості і чутливості. Якщо, наприклад, взяти понад 2-3 резонансні контури у ПВЧ, то приймач буде важко настроїти, він працюватиме нестабільно і буде здатний до самозбудження. Якщо ж додавати каскади ПНЧ, то вибірковість не поліпшиться, збільшиться тільки загальне підсилення сигналів. Як правило в приймачах встановлюють не більше як три каскади ПНЧ. Цей недолік було усунено у супергетеродинному приймачі, в якому основне підсилення сигналу і вибірковість проводяться на одній фіксованій, так званій проміжній частоті.

Щоб добути проміжну частоту, прийнятий сигнал змішують з коливаннями ВЧ від генератора (гетеродина) в змішувачі. В наслідок змішування двох напруг двох частот (прийнятого сигналу і гетеродина) виникає нова напруга, частота якої дорівнює різниці частот змішуваних сигналів. Якщо частоту гетеродина змішувати пропорційно частоті зміні вихідного сигналу під час перестроювання з однієї станції на іншу, то різниця частот залишається сталою. Стала (проміжна) частота залишається модульованою, і після детектування створюється можливість відновити сигнал НЧ. Сигнал від радіостанції так само, як і в приймачі прямого підсилення, надходять з антени на вхідні кола, а потім у ПВЧ. Виділений вхідними колами і підсилений в ПВЧ він потрапляє на перетворювач. Одночасно на перетворювач подається напруга з частотою гетеродина. В наслідок зміщування двох частот виділяється напруга ПЧ, яка підсилюється в каскаді ППЧ. Після каскаду ППЧ встановлено зазвичай, як і в приймачах прямого підсилення, детектор і ПНЧ.

Переваги супергетеродинного приймача в порівнянні з приймачем прямого підсилення заклечається в тому, що:

- суттєво спрощується його система настройки, оскільки перестроюються тільки селективні ланцюги вхідного кола, УРЧ і гетеродина;

- в супергетеродинному приймачі можна забезпечити значно кращу фільтрацію сигналу від шумів. Результуюча АЧХ радіотракту приймача визначається в основному АЧХ селективних ланцюгів тракту проміжної частоти. Цей тракт не перестроюється, тому в ньому можна використовувати складні резонансні ланцюги з АЧХ, дуже близьким до ідеальних;

- при перестройці приймача основні показники радоітракту практично не змінюються, так як вони в основному визначаються показниками тракту проміжної частоти, настроєного на постійну частоту;

- в супергетеродинному приймачі простіше забезпечити велике підсилення.

В одних випадках проміжну частоту потрібно вибирати більш високою, а в інших - більш низькою.

Вибір більш низької частот забезпечує:

- більше підсилення на один каскад УПЧ;

- більшу вибірковість по сусідньому каналу;

- необхідну смугу пропускання при конструктивному забезпечені добротностей контурів;

- менший вплив підсилювальних приладів на стійкість роботи приймача.

Вибір більш високої проміжної частоти забезпечує:

- кращу вибірковість по сусідньому каналу;

- краще і більш просте розділення несучої частоти і частоти модуляції модуляції в детекторі;

- більш високу стабільність гетеродина за рахунок меншого впливу параметрів сигнального контуру на параметри гетеродинного контуру.

Проміжну частоту вибирають із наступних міркувань:

- повинна вибиратися поза діапазоном приймаючих частот і знаходитись як можна далі від його меж. Це підвищує вибірковість по дзеркальному каналі;

- повинна знаходитися як можна далі від частоти потужної близько розміщеної радіостанції. Проміжна частота встановлюється ГОСТом:

- для радіооповіщення і трансляційних приймачів - 465 кГц, 10,7 МГц;

- для телевізійних приймачів: канал зображення - 38 МГц; для звукового каналу - 31,5МГц;

- для зв'язаних приймачів - стандартні проміжні частоти 85, 128, 205, 465, 500, 915, 1222кГц; 12,8; 10,7; 25; 37,8; 42,8МГц.

Для свого приймача я обираю проміжну частоту рівну 465 кГц.

2. Попередній розрахунок

2.1 Розподіл частотних спотворень по трактах приймача

Дані курсового проекту зведені в таблицю 1.

Таблиця 1