Материал: Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача

Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

Факультет інформаційних та телекомунікаційних технологій і систем

Кафедра комп’ютерної інженерії

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ «РОЗРАХУНОК СТРУКТУРИ ЗАГАЛЬНОГО РАДІОТРАКТУ СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО РАДІОПРИЙМАЧА»

ІЗ ДИСЦИПЛІНИ «ПРИЙМАЛЬНО-ПЕРЕДАВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ»

для студентів денної форми навчання

за напрямком підготовки 6.050903 «Телекомунікації»

Полтава 2011

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи «Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача» із дисципліни «Приймально-передавальні пристрої» для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050903 «Телекомунікації»

Полтава: ПолтНТУ, 2011. - 25 - с.

Укладачі: В.Ф. Федін, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри комп’ютерної інженерії;

О.В. Федін, кандидат технічних наук, начальник лабораторії КВІТІ НТУ «КПІ»;

Н.В. Рвачова, кандидат технічних наук, старший викладач кафедри комп’ютерної інженерії.

Відповідальний за випуск: В.А. Краснобаєв, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри комп’ютерної інженерії.

Рецензент: М.Б. Нікулін, кандидат технічних наук, доцент доцент кафедри комп’ютерної інженерії.

Затверджено науково-методичною

радою університету

Протокол №___від ________2011 р.

Коректор    І.Л. Петренко

ВСТУП

Полтавський вій

Метою виконання розрахунково-графічної роботи «Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача» є перевірка ступеня засвоєння блоку змістовного модулю №2 «Радіоприймальні пристрої».

Звіт про розрахунково-графічну повинний складатися із розрахунку розподілу діапазону частот на піддіапазони; розрахунку смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останьої проміжної частоти; розрахунок кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ. Звіт має бути оформлений на стандартних аркушах формату А4 у текстовому редакторі MS Word або Open Office. Org Writer) та своєчасно поданий на перевірку викладачу.

Вихідні дані для виконання розрахунково- графічної роботи

Примітки. Способи розподілу на піддіапазони:

- рівних коефіцієнтів перекриття піддіапазону;

- рівних частотних інтервалів;

- комбінований.

ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНУ РОБОТУ

. Здійснити розподіл діапазону частот приймача на піддіапазони.

. Визначити смугу пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти.

. Визначити кількість перетворень та номінали проміжних частот тракту ПЧ.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ТА ЗАХИСТУ РОБОТИ

Робота виконується кожним студентом самостійно. Самостійність роботи, якість виконання й оформлення роботи свідчать про рівень підготовки студента з дисципліни.

Робота виконується в часи самостійної підготовки. При цьому рекомендується планувати свою роботу таким чином, щоб на виконання роботи приділялося не менше 2 - 3 годин підряд. В іншому випадку ефективність самостійної роботи різко знижується.

Закінчена робота підписується студентом і подається викладачу для перевірки. Після перевірки роботи викладачем і усунення, за необхідності, студентом недоліків робота захищається індивідуально.

Результати захисту роботи оцінюються викладачем по 4-бальні системі і заносяться в класний журнал. Роботи після захисту здаються викладачу і зберігаються на кафедрі , після чого знищуються встановленим порядком.

При незадовільному захисті роботи студент повинен виконати роботу за новим варіантом.

ЗМІСТ ТА ПОРЯДОК ОФОРМЛЕННЯ РОБОТИ

У кожному окремому випадку обсяг і зміст роботи визначається індивідуальним завданням. Завершена робота повинна мати такі частини:

. Титульний аркуш.

. Зміст.

. Завдання.

. Розділ 1. Розрахунок розподілу діапазону частот на піддіапазони;

. Розділ 2. Розрахунок смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти;

. Розділ 3. Розрахунок кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ;

. Графічні матеріали:

рисунок, що відображає розподіл діапазону частот на піддіапазони;

рисунок, що відображає смугу пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти;

рисунок, що відображає співвідношення проміжних частот, що визначені за умови забезпечення односигнальної вибірковості приймача.

. Висновок.

. Список використаної літератури .

Зразок титульного аркуша роботи приведений у додатку А.

Завдання на роботу містить у собі всі дані, що відповідають певному варіанту. Приклад завдання приведений у додатку Б.

Робота виконується на стандартних листах формату А4 (297x210 мм), зброшурованих у папку. Текст роботи виконується темним чорнилом або друкується на одній стороні листа. З лівої сторони листа залишають поля розміром 3 - 4 см.

При виконанні роботи необхідно широко спиратися на знання, отримані на інших кафедрах і використовувати їх при розрахунку окремих каскадів. Можна використовувати будь-яку літературу, що дозволяє успішно виконати роботу, але в основу варто покласти підручники і посібники, що рекомендуються кафедрою.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ

Необхідність забезпечення переналагодження радіоприймачів у широкому діапазоні частот при підтримці сталості їхніх основних параметрів призвели до необхідності розподілу всього діапазону частот приймача на піддіапазони.

Розподіл діапазону частот приймача на піддіапазони

Розподіл на піддіапазони необхідно здійснити таким чином, щоб коефіцієнт перекриття по частоті для способу рівних коефіцієнтів перекриття, або частотній інтервал для способу рівних частотних інтервалів, з одного боку, не перебільшували заданого, а з іншого - були однаковими для всіх піддіапазонів. Для цього доцільно провести розподіл у наступній послідовності:

. Розрахувати кількість піддіапазонів n, виходячи із загальної ширини діапазону частот і коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу). Ця кількість у загальному випадку буде числом не цілим.

. Обрати кількість піддіапазонів як найменше ціле число, що перебільшує результат розрахунку (якщо отримали 3,31 піддіапазонів, треба обирати 4 піддіапазони).

. Відповідно до загальної ширини діапазону частот і обраної кількості піддіапазонів розрахувати нове значення коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу).

. Відповідно до нових значень коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу) розрахувати частотні межі піддіапазонів.

. Забезпечити перекриття піддіапазонів шляхом збільшення їх верхніх меж та зменшення їх нижніх меж на 2 - 5% від ширини піддіапазону.

Приклади розрахунку розподілу діапазону частот на піддіапазони наведені в додатку В.

Визначення смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти

Смуга пропуску ФЗС останньої ПЧ повинна бути визначеною з урахуванням ширини спектру сигналу і нестабільності радіолінії, яка обумовлена нестабільністю опорних кварцових генераторів систем синтезу частот передавача і приймача.

Приклад розрахунку смуги пропуску з урахуванням ширини спектру сигналу і нестабільності радіолінії наведений в додатку Г.

Визначення кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ

Число перетворень і номінали проміжних частот fПЧ повинне бути визначене, виходячі зі сумісного виконання таких вимог:

·   забезпечення вибірковості по дзеркальному каналу DЗ;

·   забезпечення вибірковості по каналу проміжної частоти DПЧ;

·   забезпечення вибірковості по сусідньому каналу прийому DС;

·   забезпечення припустимих співвідношень між частотами сигналу і гетеродина X = fC / f;

·   відповідність номіналу проміжної частоти стандартному значенню.

Забезпечення спільного виконання усіх вищезгаданих вимог достатньо складно. Необхідно враховувати ряд факторів:

·   розходження в характеристиках загасання, внесеного різноманітними елементами сигнального тракту;

·   залежність характеристик загасання виборних ланцюгів від способу їхньої побудови і застосовуваної елементної бази;

·   суперечливість вимог до номіналів проміжних частот із погляду забезпечення необхідної вибірковості по неосновних каналах прийому - сусідньому, дзеркальному і каналу проміжної частоти.

Як відомо, при традиційному перенесенні частоти прийнятого сигналу «вниз» ослаблення по каналу проміжної частоти і сусіднього каналу зростає зі зменшенням fПЧ, а ослаблення по дзеркальному каналу зростає зі збільшенням fПЧ. Комбінації основних варіантів можливого взаємного розташування частот fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ, DС, DПЧ, подані на рис.1. Проведемо їх аналіз.

Перетинання діапазонів значень fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ і DС (рис.1, а), свідчить про можливість побудови тракту всього з одним перетворенням частоти. Відсутність такої області (рис.1, b) говорить про необхідність подвійного перетворення частоти, при якому значення fПЧ1 забезпечить виконання вимог по DЗ, а fПЧ2 - по DС.

Перетинання діапазонів значень fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ і DПЧ (рис.1, а, b), свідчить про можливість побудови тракту з першим перетворенням частоти «вниз». Відсутність такої області (рис.1, c, d) говорить про необхідність першого перетворення частоти «нагору» і, як наслідок, збільшенні загального числа перетворень частоти як мінімум на одне.

Очевидно, що наявність областей перетинання веде до мінімізації структури загального радіотракту, а їхня відсутність - до збільшення числа перетворень. Відсутність областей перетинання може бути обумовлена:

·   високими вимогами з DЗ, DПЧ і DК;

прагненням забезпечити високу чутливість шляхом застосування одноконтурних виборних систем у преселекторі; необхідністю використання стандартних значень fПЧ для мінімізації затрат шляхом використання готових виборних систем.

У такий спосіб для визначення числа перетворень і номіналів проміжних частот необхідно:

1.       Розрахувати граничні значення проміжних частот fПЧ на підставі вимог до DЗ, DПЧ і DС;

2.       Порівняти значення проміжних частот fПЧ (рис.1), і на підставі цього порівняння обрати кількість і вид перетворень частоти;

.         Обрати номінали проміжних частот (і відповідно частот гетеродинів) у середині областей перетинання і з урахуванням додаткових умов.

Алгоритм розрахунку кількості перетворень і номіналів проміжних частот тракту ПЧ наведений на рис.2.

Для визначення граничних значень проміжних частот, що обмежені вимогами до DЗ, DПЧ і DК, можна скористатися розрахунковими формулами з різноманітних джерел, наприклад [4, 5].

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення дзеркального каналу на величину не менше DЗ, визначається за такими формулами [4]:

·   для одноконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ

 ;      (1)

·   для двоконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ (або одноконтурного вхідного пристрою та двоконтурного ПВЧ)

.    (2)

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення каналу проміжної частоти на величину не менше DПЧ, визначається за такими формулами [1]:

·   для одноконтурного вхідного пристрою й одноконтурного ПВЧ

;      (3)

·   для двоконтурного вхідного пристрою й одноконтурного ПВЧ (або одноконтурного вхідного пристрою та двоконтурного ПВЧ)

.    (4)

Якщо здійснюється перше перетворення «нагору», то відстань від дзеркального до основного каналу є набагато більшою, ніж до каналу проміжної частоти. Оскільки вимоги до подавлення дзеркального каналу і каналу проміжної частоти природно однакові, вимоги до подавлення дзеркального каналу можна не враховувати. Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення каналу проміжної частоти на величину не менше DПЧ, для одноконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ визначається за формулою

.      (5)

Значення проміжної частоти, при якому забезпечується послаблення сусіднього каналу на величину не менше DС, визначається за формулою

діапазон частота приймач пропуск

f ''ПЧ < DFФЗС • QЕКВ ПЧ • y(n).        (6)

В останній формулі значення DС в уявному вигляді відсутнє, оскільки на практиці вимоги до величини послаблення сусіднього каналу звичайно задаються значеннями смуги пропуску DFФЗС і коефіцієнта прямокутності КП фільтра зосередженої селекції (ФЗС) у тракті основної проміжної частоти.

У формулах, що наведені вище, застосовані такі позначення:min, fmax - найменша і найбільша частоти приймача (наприклад, fmin=2 МГц; fmax=12 МГц), які можна з’ясувати у вихідних даних;ЕКВ ВЧ, QЕКВ ПЧ - еквівалентні добротності вибіркових систем високочастотного тракту і тракту проміжної частоти (наприклад, QЕКВ ВЧ=50; QЕКВ ПЧ = 100), підстави для обрання якого наведені в [4];

а - параметр узгодження антени з вхідним пристроєм (наприклад, а = 0,5), підстави для обрання якого наведені в [4];

η - ступінь зв’язку між контурами для двоконтурного вхідного пристрою (наприклад, η = 0,8), підстави для обрання якого наведені в [4];

DFФЗС - смуга пропускання тракту останньої (основної) проміжної частоти (наприклад, DFФЗС = 3,2 кГц), яка може бути розрахована на підставі даних про ширину спектра сигналу та нестабільності радіолінії;

y(n) - параметр, що залежить від коефіцієнта прямокутності, кількості контурів n і типу вибіркової системи в тракті основної проміжної частоти (наприклад, для КП 100 = 2,4; y(n) = 2,82 (4 - контурний ФЗС)).

Смуга пропуску DFФЗС розрахована у другому розділі контрольної роботи.

Еквівалентна добротність вибіркових систем високочастотного тракту QЕКВ ВЧ обирається з табл.2 довідкових відомостей та розраховується відповідно до обраних параметра узгодження вхідного пристрою з антеною а і ступеня зв’язку між контурами η.