Радиоэлектроника

Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты



                        СЕРПУХОВСКИЙ ВОЕННЫЙ ИНСТИТУТ



                               КУРСОВОЙ ПРОЕКТ



Тема: «Цифровой  канал  радиосвязи  с   разработкой
            радиоприёмного устройства и электрическим
           расчётом   блока   усилителя  радиочастоты».



                        Выполнил:
                        Проверил: профессор           Г.А. Линючев
                        Оценка:



                                  CЕРПУХОВ

                                    1999г
      «УТВЕРЖДАЮ»

   Начальник кафедры №42


Полковник                 В.Зеленевский

«___» ________________1999 г.



                                   ЗАДАНИЕ


                         на курсовое проектирование

                           По дисциплине «Д-4242»

               Курсанту ______________ Учебная группа № _____
Выдано «___» _______ 1999г.          Срок сдачи «___»_______ 1999г.
                                                             Руководитель:
 Линючев Г.А.

                               1.ТЕМА ПРОЕКТА
     Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприёмного устройства и
             электрическим расчётом блока усилителя радиочастоты


                              2.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Дальность радиосвязи L(км.) - 90;
2. 2. Мощность передатчика Р(Вт)- 500;
1. КНД передающей антенны Д (дб) - 1;
3. Тип приёмной антенны АШ;
1. Входное сопротивление антенны R (Ом) - 75;
4. Диапазон рабочих частот[pic]F(МГц)30...60;
1. Скорость телеграфирования V(Бод) - 240;
5. Отношение Pс/Pш  (раз) - 9;
1. Коэффициент шума ПРМ N0(раз) - 6;
6. Вид сигнала АМ;
1. Разнос частот Fp (кГц) - 0;
7. Высота размещения антенны H(м) - 14;
1. Избирательность по зеркальному каналу (дб) - 60;
8. Избирательность по соседнему каналу (дб) - 60;
1. Коэффициент нестабильности частоты - 10-7;
9. Длина сообщения N (двоичных символов) - 720;
1. Вероятность доведения РД - 0,999;
10. Вероятность трансформации Pтр - 10-7.

                                3. ВЫПОЛНИТЬ:

1. Произвести расчёт радиоканала и оценить  достоверность  цифровой  инфор-

мации.


2. Выбор  и обоснование  электрической  структурной  и  функциональной
  схем

устройства.

3. Выбор  и  обоснование  электрической  принципиальной   схемы
  устройства.

4. Электрический расчёт блока.



                               4. ПРЕДСТАВИТЬ:

1. Пояснительную записку (25 - 30 листов).

2. Электрическую принципиальную схему устройства (формат А4).

3. Листинг расчётов на ЭВМ.



Задание рассмотрено : «__» _______1999г. На заседании кафедры №42
                                Протокол №20

                                             Преподаватель:_________________

                                                                   ПОДПИСЬ

|                                                                                |
|                                                                                |
|Содержание                                                                      |
|Стр.                                                                            |
|Введение……………………………………………………………………………   …2                                      |
|Анализ технического задания……………………………………………………….   .3                          |
|Энергетический расчёт……………………………………………………………….   4                              |
|Оценка достоверности цифровой информации в канале связи……………………   7             |
|Выбор типа структурной схемы радиоприёмника…………………………………  10                    |
|Выбор промежуточных частот радиоприёмника……………………………….........11                |
|Разработка функциональной схемы приёмника……………………………………..13                     |
|Электрический расчёт усилителя радиочастоты…………………………………….16                    |
|Заключение…………………………………………………………………………….18                                      |
|Список литературы…………………………………………………………………..19                                  |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |1   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |

|                                                                                |
|Введение.                                                                       |
|                                                                                |
|В настоящее время к современным радиоприёмникам военного назначения             |
|предъявляются высокие требования по массово - габаритным характеристикам, малому|
|энергоснабжению, безотказной работы в течение всего срока эксплуатации, которые,|
|прежде всего, определяются особенностями его эксплуатации.                      |
|Целью данной курсовой работы является разработка цифрового канала радиосвязи, с |
|электрическим расчётом усилителя радиочастоты радиоприёмника.                   |
|В соответствии с поставленной задачей был проведён анализ технического задания с|
|целью разработки цифрового канала радиосвязи, с электрическим расчётом усилителя|
|радиочастоты радиоприёмника при конкретных технических требованиях. В данной    |
|курсовой работе была разработана функциональная модель цифрового канала         |
|радиосвязи, а также был проведён его энергетический расчёт заданным техническим |
|требованиям.                                                                    |
|Кроме того, по результатам, полученным в данной курсовой работе, была выбрана   |
|наиболее целесообразная структурная схема приёмного устройства, на основании    |
|которой разработана его функциональная и принципиальная схемы.                  |
|Высокие требования, предъявляемые к современным военным радиоприёмникам и с     |
|учётом современной элементной базы, был произведён электрический расчёт         |
|усилителя радиочастоты, и на основе полученных результатов была синтезирована   |
|его принципиальная схема.                                                       |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |2   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |
|Анализ технического задания.                                                    |
|                                                                                |
|В исходных данных технического задания отсутствуют требования по климатическим  |
|условиям эксплуатации приёмника, а также вероятность его нормальной работы за   |
|среднее время наработки на отказ Tотк.ср.                                       |
|С учётом того, что радиоприёмник будет эксплуатироваться в войсках, то есть     |
|работать в полевых условиях или же в закрытых, не отапливаемых, зачастую во     |
|влажных помещениях, то были выбраны самые жёсткие условия эксплуатации.         |
|Согласно ГОСТ 24375-80 для территории Российской Федерации диапазон рабочих     |
|температур составляет от -500С до +500С, при влажности окружающей среды не более|
|90%.                                                                            |
|С целью обеспечения требуемой надёжности эксплуатации предлагается двукратное   |
|дублирование радиоприёмника, то есть так называемый «горячий резерв».           |
|Исходя из этих условий, значение вероятности нормального функционирования было  |
|выбрано P=0,998, за среднее время эксплуатации Тотк ср=3000 часов.              |
|С учётом исходных данных технического задания и, разработанных требований       |
|эксплуатации был произведён энергетический расчёт цифрового радиоканала.        |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |3   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |
|Энергетический расчёт УКВ радиоканала.                                          |
|                                                                                |
|С учётом исходных данных в начале была рассчитана полоса пропускания[pic]       |
|радиоприёмника по [5]:                                                          |
|[pic]=(1,1…1,2)*Fс ,                                                            |
|где значение Fс для сигнала с амплитудной манипуляцией выбирается из условия:   |
|Fс= [pic],                                                                      |
|где Um=Rk[pic]                                                                  |
|Исходя из этого, было вычислено значение:                                       |
|В соответствии с техническим заданием и условиями работы определена             |
|чувствительность радиоприёмника по формуле:                                     |
|Uтр=2*[pic], (1)где                                                             |
|T=273 K - температура окружающей среды в Кельвинах;                             |
|K=1,38*10-23(Дж/к) - постоянная Больцмана;                                      |
|N=6 - коэффициент шума приёмника;                                               |
|Ra=75 Ом - входное сопротивление антенны;                                       |
|[pic]=792 Гц;                                                                   |
|h[pic]=9 - заданное превышение мощности сигнала над мощностью шума (помехи) на  |
|входе приёмника.                                                                |
|Таким образом:                                                                  |
|Uтр=2*[pic]=0,21*10-6(В).                                                       |
|3.Определена зона расположения приёмника.                                       |
|Освещена зона (зона прямой видимости) найдена согласно [5]:                     |
|Lпр=3,57*([pic]), (2)                                                           |
|При этом нижняя зона блокирования определена по формуле [5]:                    |
|Lбл=18*[pic], (3)                                                               |
|Где [pic]- эквивалентные высоты антенн                                          |
|[pic]- минимальная длина волны в используемом диапазоне 30…60 МГц               |
|                                                                                |
|[pic]=300/Fmax,   где  Fmax=60МГц; (4)                                          |
|                                                                                |
|[pic]=с/Fmax=3*108/6*107=5 м.         (5)                                       |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |4   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|   Подставляя в формулу значения [pic],и [pic]были получены:                    |
|[pic], (6)                                                                      |
|где RЭЗ=8,5*106м - эквивалентный радиус Земли.                                  |
|[pic]=3,6 м.                                                                    |
|Lбл=18*[pic]=46,6(м).                                                           |
|Lпр=3,57*([pic])=26,7(км).                                                      |
|Сравнивая требуемую дальность радиосвязи Lсв со значением Lпр,получим           |
|Lпр[pic]Lсв,                                                                    |
|то есть 26,7(км) [pic]90(км). Следовательно, расчёт напряжённости               |
|электромагнитного поля в точке приёма был произведён по формуле Фока, которая   |
|имеет следующий вид:                                                            |
|EД=[pic] , (8), где:                                                            |
|L - длина радиолинии;                                                           |
|Lпр - расстояние прямой видимости;                                              |
|v - коэффициент дифракции;                                                      |
|P1 - мощность подводимая к передающей антенне;                                  |
|G - коэффициент усиления антенны ПРДУ;                                          |
|[pic]- средняя длина волны;                                                     |
|Rзэ - эквивалентный радиус Земли (8500 км);                                     |
|EД=[pic]=0,00015 В/м;                                                           |
|Зная напряжённость электромагнитного поля в точке приёма, определим действующее |
|значение напряжения на входе приёмника в точке приёма:                          |
|UД=ЕД*НД, (9) где                                                               |
|Нд сим=([pic])*tg(k*l)/[pic], (10)где                                           |
|[pic] - средняя длина волны рабочего диапазона;                                 |
|l - длина одного плеча симметричного вибратора;                                 |
|k=[pic](2*3,14)/7,5=8,37 (1/м);                                                 |
|l=[pic]/4=1,875 м;                                                              |
|Нд сим=([pic])*tg(k*l)/[pic]=8,66*10-3м;                                        |
|Нд несим=0,5*Нд сим=4,33*10-3 м.                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |5   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |
|UД=ЕД*НД=0,00015*4,33*10-3=0,65*10-6 В                                          |
|Проверено выполнение следующего условия: UД[pic]Uтр[pic]065*10-6[pic]021*10-6.  |
|Из этого вытекает, что радиоприёмное устройство будет уверенно принимать сигнал.|
|                                                                                |
|Рассчитано номинальное значение отношения сигнал/шум на входе приёмника:        |
|[pic]9(0,65*10-6/0,21*10-6)2=86;                                                |
|После расчёта канала связи была проведена оценка достоверности цифровой         |
|информации в канале связи.                                                      |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |6   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|Оценка достоверности цифровой информации в канале связи.                        |
|                                                                                |
|Оценка достоверности цифровой информации в канале связи проведена с учётом      |
|вероятности отказа системы связи без учёта отказа аппаратуры канала связи       |
|(техники),                                                                      |
|т.е. Ротк=0                                                                     |
|Результатом проведения энергетического расчёта является обеспечение требуемого  |
|отношения мощности полезного сигнала к мощности шума плюс помеха [pic] на входе |
|линейной части приёмника. В заданной полосе пропускания [pic]при фиксированной  |
|дальности связи L и мощности передатчика P. Тогда по заданному виду сигнала     |
|(модуляции), в данном случае сигнал АМ, для фиксированного значения [pic]по     |
|известной зависимости [pic] в приёме дискретного символа.                       |
|При известной длине сообщения, в данном случае длина сообщения N=720 ,          |
|вероятность доведения некодированного сообщения определяется из графической     |
|зависимости Pдов=(1-PЭ)N, где PЭ=1,25*10-2, определяется из графической         |
|зависимости                                                                     |
|PЭ=f([pic]),                                                                    |
|Pдов=(1-1,25*10-2)720=0,000116604;                                              |
|После расчёта вероятности доведения информации необходимо проверить условие     |
|Рдов[pic]Рдов треб или 0,000116604[pic]0,999, то есть такая вероятность         |
|доведения информации меньше требуемой. Для повышения вероятности доведения      |
|информации                                                                      |
|необходимо либо увеличивать мощность передатчика с целью увеличения [pic], а это|
|в данном случае невозможно и не выгодно, либо применять помехоустойчивое        |
|кодирование, которое не требует дополнительных энергетических затрат, а требует |
|лишь возможности расширения полосы пропускания канала связи в n/k раз, по       |
|сравнению с некодированной системой связи при фиксированном времени доведения   |
|сообщения T, использовать кодирование информации. Выбираем код                  |
|(n,k,d)=(15,10,4), где                                                          |
|n - длина кодовой комбинации;                                                   |
|k - количество информационных символов;                                         |
|d - минимальное кодовое расстояние.                                             |
|Вероятность ошибки: Р0(n,k,d)=2,8*10-3                                          |
|Pтр=1-(1-Р0(n,k,d))n/k=5,36*10-9;                                               |
|Следовательно, если мы сравним с требуемым значением =10-7,                     |
|Pтр[pic]Pтр треб[pic]5,36*10-9[pic]10-7, из этого можно сделать вывод о том, что|
|выбранный нами код правильный.                                                  |
|Рпр=1-(1-8,7*10-4)23=0,99975;                                                   |
|Рдов=0,99964;                                                                   |
|Рпр дек=[pic], где                                                              |
|tи=1 - число гарантированно исправляемых кодом ошибок,                          |
|Рэк=1,75*10-2, исходя из этого вычисляем вероятность правильного декодирования: |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |[pic]                                 |7   |
|Изм |Лист |№ докум   |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |
|Рпр.дек=0,9998.                                                                 |
|Вероятность ошибки на бит информации Р0 , которая отдаётся получателю,          |
|определяется по формуле:                                                        |
|Р0=(1- Рпр.дек)/2=0,0001,                                                       |
|Следует отметить, что именно значение Р0 является одним из ключевых требований, |
|которые предъявляет заказчик на проектируемую систему связи, при этом           |
|обязательно должно выполняться условие Р0[pic]Р0.тр, в данном случае это условие|
|выполняется.                                                                    |
|Вероятность доведения сообщения, кодируемого (n, k dmin), то есть (15,10,4),    |
|кодом определяется следующим выражением:                                        |
|Рдов=(Рпр.дек)N/K=0,9998720/10=0,9996,                                          |
|Данная вероятность доведения сообщения с использованием кода не менее требуемой.|
|                                                                                |
|Важным параметром дискретной системы связи является вероятность трансформации   |
|сообщения, которая определяется следующим выражением:                           |
|Ртр N=[pic]=1-[1-Pно(n,k,d)]N/K,                                                |
|где Pно(n,k,d)=[pic] - выражает вероятность необнаруженной ошибки               |
|(трансформации) кодовой комбинации, которая возникает при L1=3 и более, ошибочно|
|принятых двоичных символах.                                                     |
|L1=tи+2=3;                                                                      |
|Рно(15,10,4)=[pic]=5,65*10-8                                                    |
|Ртр15=1-[1-Pно(15,10,4)]15/10=8,4*10-9                                          |
|Таким образом вероятность доведения дискретного сообщения до получателя РДОВ  и |
|связанная с ней вероятность ошибки на бит информации Р0, вероятность            |
|трансформации сообщения Ртр15 при заданных дальности радиосвязи, частотно -     |
|временных и энергетических затратах являются важнейшими тактико-техническими    |
|показателями связи.                                                             |
|Pдов[pic]PДОВ.ТРЕБ,     при Т=const;                                            |
|Р0[pic] Р0ТРЕБ,       при L=const ;                                             |
|Ртр n[pic]Ртр n ТРЕБ, при Р1=const;                                             |
|Для разрабатываемой системы радиосвязи обеспечивается выполнение указанных      |
|условий при наименьших частотно-временных и энергетических затратах, то есть в  |
|этом смысле она почти оптимальна.                                               |
|Далее был проведён выбор структурной схемы приёмника.                           |
|                                                                                |
|                                                                                |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |8   |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|ВЫБОР ТИПА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ РАДИОПРИЁМНИКА                                     |          |          |          |          |          |          |
|Современные связные приёмники чаще всего строятся по супергетератинной схеме,   |          |          |          |          |          |          |
|что позволяет реализовать наибольшую чувствительность и избирательность по      |          |          |          |          |          |          |
|сравнению с другими типами схем. Однако супергетератинным приёмникам свойственны|          |          |          |          |          |          |
|определённые недостатки:                                                        |          |          |          |          |          |          |
|наличие «зеркального канала»;                                                   |          |          |          |          |          |          |
|наличие «паразитных» радиочастотных излучений гетеродинов;                      |          |          |          |          |          |          |
|наличие «паразитных» условий и амплитудной модуляции сигнала за счёт            |          |          |          |          |          |          |
|внутренних помех в системе стабилизации.                                        |          |          |          |          |          |          |
|Указанные недостатки необходимо учитывать при выборе типа структурной схемы.    |          |          |          |          |          |          |
|Структурная схема радиоприёмника - это графическое изображение, дающее          |          |          |          |          |          |          |
|представление о структуре радиоприёмника и состоящее из функциональных частей и |          |          |          |          |          |          |
|связей между ними.                                                              |          |          |          |          |          |          |
|Основой для выбора структурной схемы связного радиоприёмника являются           |          |          |          |          |          |          |
|технические требования:                                                         |          |          |          |          |          |          |
|к относительному изменению частоты подстройки радиоприёмника;                   |          |          |          |          |          |          |
|к чувствительности радиоприёмника;                                              |          |          |          |          |          |          |
|к избирательности по «зеркальному» и соседнему каналам;                         |          |          |          |          |          |          |
|Из двух возможных вариантов с одним или двойным преобразователем, была выбрана  |          |          |          |          |          |          |
|схема с двойным преобразователем частоты, так как только она обеспечивает       |          |          |          |          |          |          |
|требования селективности и требования технического задания.                     |          |          |          |          |          |          |
|Входная цепь выполняет следующую функцию: обеспечивает подстройку приёмной      |          |          |          |          |          |          |
|антенны и входного фильтра радиоприёмника на заданную рабочую частоту.          |          |          |          |          |          |          |
|С входной цепи сигнал поступает на усилитель радиочастоты, который обеспечивает |          |          |          |          |          |          |
|выполнение заданных требований по избирательности относительно зеркального      |          |          |          |          |          |          |
|канала и осуществляет предварительное усиление принимаемого сигнала и исключения|          |          |          |          |          |          |
|паразитного излучения гетеродинов. В первом и во втором смесителе осуществляется|          |          |          |          |          |          |
|преобразование частоты радиосигнала соответственно в сигналы первой и второй    |          |          |          |          |          |          |
|промежуточных частот. Гетеродинные напряжения поступают с синтезатора частот. В |          |          |          |          |          |          |
|первом и во втором усилителе промежуточной частоты осуществляется усиление      |          |          |          |          |          |          |
|сигналов первой и второй промежуточных частот. Со второго усилителя             |          |          |          |          |          |          |
|промежуточной частоты сигнал поступает на детектор. В зависимости от вида       |          |          |          |          |          |          |
|модуляции принимаемых сигналов детектор может быть амплитудным, частотным,      |          |          |          |          |          |          |
|фазовым или пиловым. Для обеспечения оперативного управления и контроля         |          |          |          |          |          |          |
|современные радиоприёмники имеют в своем составе устройство управления и        |          |          |          |          |          |          |
|контроля. Синтезированная структурная схема представлена на рисунке 1. Далее    |          |          |          |          |          |          |
|сделаем выбор промежуточных частот.                                             |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |9   |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|ВЫБОР ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ЧАСТОТ                                                      |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Важным этапом проектирования является выбор номиналов промежуточных частот      |          |          |          |          |          |          |
|радиоприёмника. Значения промежуточных частот могут быть оценены с помощью      |          |          |          |          |          |          |
|соотношений:                                                                    |          |          |          |          |          |          |
|f1ПР[pic],(11)                                                                  |          |          |          |          |          |          |
|f2ПР[pic], (12)                                                                 |          |          |          |          |          |          |
|Где                                                                             |          |          |          |          |          |          |
|f0 max  - верхняя частота диапазона радиоприёмника;                             |          |          |          |          |          |          |
|а - параметр рассогласования антенно-фидерного устройства и выхода              |          |          |          |          |          |          |
|радиоприёмника (а=1 при настроенной антенне в режиме согласования);             |          |          |          |          |          |          |
|d3 ТР =1000 - требуемое подавление зеркальной помехи;                           |          |          |          |          |          |          |
|QРЧ=50 - результирующая добротность контуров тракта радиочастоты;               |          |          |          |          |          |          |
|[pic]fПЧ=792 Гц - полоса пропускания тракта ПЧ;                                 |          |          |          |          |          |          |
|QПЧ=50 - добротность контуров тракта ПЧ;                                        |          |          |          |          |          |          |
|F(ППЧ)=0,64 -  функция, учитывающая особенности тракта ПЧ;                      |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|f1ПР [pic]134 МГц,                                                              |          |          |          |          |          |          |
|f2ПР[pic]254,43 Кгц.                                                            |          |          |          |          |          |          |
|С точки зрения унификации были выбраны значения промежуточных частот:           |          |          |          |          |          |          |
|f1ПР=14 МГц,                                                                    |          |          |          |          |          |          |
|f2ПР=265 КГц.                                                                   |          |          |          |          |          |          |
|После выбора структурной схемы и определения промежуточных частот была          |          |          |          |          |          |          |
|синтезирована функциональная схема.                                             |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |10  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ                                                 |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Функциональная схема - это графическое изображение радиоприёмника,              |          |          |          |          |          |          |
|представленное его основными функциональными частями и связями между ними в виде|          |          |          |          |          |          |
|условных графических обозначений, установленных в стандартах ЕСКД.              |          |          |          |          |          |          |
|На этапе разработки функциональной схемы радиоприёмника необходимо решить       |          |          |          |          |          |          |
|следующие основные задачи:                                                      |          |          |          |          |          |          |
|произведено разбиение диапазона рабочих частот на поддиапазоны;                 |          |          |          |          |          |          |
|проведено распределение избирательности по трактам;                             |          |          |          |          |          |          |
|произведено распределение усиления радиоприёмника по трактам;                   |          |          |          |          |          |          |
|проведен выбор элементной базы для основных каскадов радиоприёмника;            |          |          |          |          |          |          |
|определён состав трактов;                                                       |          |          |          |          |          |          |
|При проектировании радиоприёмника предназначенного для работы в широком         |          |          |          |          |          |          |
|диапазоне радиочастот, заданный диапазон рабочих частот должен быть разбит на   |          |          |          |          |          |          |
|несколько поддиапазонов. На практике применяются два основных способа разбиения |          |          |          |          |          |          |
|на поддиапазоны: способ равных коэффициентов перекрытия КПД                     |          |          |          |          |          |          |
|способ равных частотных поддиапазонов                                           |          |          |          |          |          |          |
|КПД=f2/f1=f3/f2=...=fn/fn-1,                                                    |          |          |          |          |          |          |
|[pic]fПД=f2-f1=f3-f2;                                                           |          |          |          |          |          |          |
|При распределении усиления было учтено, что в первых каскадах оно ограничено от |          |          |          |          |          |          |
|5 до 10, в тракте первой промежуточной частоты, усиление в тракте УЗЧ должно    |          |          |          |          |          |          |
|быть с учётом оконечных устройств.                                              |          |          |          |          |          |          |
|На завершающем этапе разработки функциональной схемы радиоприёмника решается    |          |          |          |          |          |          |
|задача выбора количества и типов каскадов трактов радиочастоты, промежуточной и |          |          |          |          |          |          |
|звуковой частот.                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Рассчитаем количество поддиапазонов следующим образом:                          |          |          |          |          |          |          |
|КПД=fmax/fmin=60/30=2,                                                          |          |          |          |          |          |          |
|следовательно схема имеет два полосовых фильтра.                                |          |          |          |          |          |          |
|Таким образом, исходя из решения задачи функциональная схема имеет вид,         |          |          |          |          |          |          |
|представленный на рис.2 Входной сигнал поступает на антенно-фидерное устройства |          |          |          |          |          |          |
|и входа первого каскада усилителя радиочастоты.. также эти фильтры осуществляют |          |          |          |          |          |          |
|селекцию принимаемого сигнала. Выделенный в фильтрах Z1 и Z2 полезный сигнал    |          |          |          |          |          |          |
|поступает на усилитель радиочастоты, в котором осуществляется усиление, а также |          |          |          |          |          |          |
|осуществляется избирательность по зеркальному каналу. Для этого к выходу        |          |          |          |          |          |          |
|усилителя радиочастоты подключают фильтр. В целом этот тракт является трактом   |          |          |          |          |          |          |
|радиочастоты. Он осуществляет первичную обработку радиосигнала. Поэтому сигнал, |          |          |          |          |          |          |
|поступивший на преобразователь 1 промежуточной частоты окончательно «взберется  |          |          |          |          |          |          |
|по зеркальному каналу и помощью фильтра выделится полезный сигнал.              |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |12  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Помехи и низкочастотные составляющие отфильтровываются. После смесителя сигнал  |          |          |          |          |          |          |
|усиливается. Дальнейшая обработка происходит в смесителе и усилителе            |          |          |          |          |          |          |
|промежуточной частоты , где осуществляется преобразование по частоте. Далее     |          |          |          |          |          |          |
|сигнал попадает в усилитель промежуточной частоты где происходит избирательность|          |          |          |          |          |          |
|по соседнему каналу, то есть помехи ослабляются, АРУ поддерживает требуемое     |          |          |          |          |          |          |
|отношение сигнал/шум на выходе фильтра, а также поддерживается постоянным       |          |          |          |          |          |          |
|коэффициент усиления радиоприемника, при изменении входного сигнала. Затем      |          |          |          |          |          |          |
|сигнал поступает в частотный тракт который в своем составе содержит ограничитель|          |          |          |          |          |          |
|амплитуды, частотный детектор. Продетектированный сигнал усиливается в УЗЧ и    |          |          |          |          |          |          |
|поступает на оконечное устройство.                                              |          |          |          |          |          |          |
|На схеме обозначено:                                                            |          |          |          |          |          |          |
|WA - приемная антенна;                                                          |          |          |          |          |          |          |
|SA11, SA21 - переключатели поддиапазонов;                                       |          |          |          |          |          |          |
|Z1, Z2 - полосовые фильтры;                                                     |          |          |          |          |          |          |
|A1...A5 - УРЧ:                                                                  |          |          |          |          |          |          |
|А1, А2 - усилители радиочастоты;                                                |          |          |          |          |          |          |
|А3, А4 - УПЧ;                                                                   |          |          |          |          |          |          |
|А5 - УЗЧ;                                                                       |          |          |          |          |          |          |
|UZ1, UZ2 - смесители;                                                           |          |          |          |          |          |          |
|UR- детектор.                                                                   |          |          |          |          |          |          |
|После разработки и обоснования функциональной схемы, был проведен, согласно     |          |          |          |          |          |          |
|техническому заданию расчет усилителя радиочастоты.                             |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |13  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ РАДИОЧАСТОТЫ.                                    |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Для выбора элементной базы разрабатываемого блока, в данном случае это усилитель|          |          |          |          |          |          |
|радиочастоты, произведен электрический расчет. Проведен расчет усилителя        |          |          |          |          |          |          |
|радиочастоты одного из поддиапазонов.                                           |          |          |          |          |          |          |
|Коэффициент усиления усилителя радиочастоты изменяется в пределах от 10 до 20.  |          |          |          |          |          |          |
|Частота на которой он работает, изменяется в пределах от 30 до 45 МГц. Исходя из|          |          |          |          |          |          |
|технического задания выбран из справочника тип транзистора, который по своим    |          |          |          |          |          |          |
|техническим характеристикам наиболее подходит к рассчитанному блоку усилителя   |          |          |          |          |          |          |
|радиочастоты, таким является транзистор ГТ308 В параметры которого:             |          |          |          |          |          |          |
|Ik0=2.5 мА, IБ0=7 мкА, Uкэ0= 5В, Ек=12 В.                                       |          |          |          |          |          |          |
|Для того, чтобы добиться заданных требований по избирательности параметры       |          |          |          |          |          |          |
|колебательного контура должны находиться в пределах:                            |          |          |          |          |          |          |
|С=10...365 пФ,                                                                  |          |          |          |          |          |          |
|собственное затухание контура 0,01...0,03, затухание катушки связи 0,05.        |          |          |          |          |          |          |
|Входом схемы является входная цепь, далее идет каскад преобразователя частоты на|          |          |          |          |          |          |
|транзисторе.                                                                    |          |          |          |          |          |          |
|Посколько Rд=1,06, то параметры транзистора и каскада изменяются мало. Поэтому  |          |          |          |          |          |          |
|расчет произведен на средней частоте, для которой Y21=0,077 сМ, д11=7 мСм, д22=1|          |          |          |          |          |          |
|мСм, С11=36 пФ, С22=4 пФ.                                                       |          |          |          |          |          |          |
|Принято : д11[pic]0,75*2,8 = 2,1 мСм и С11[pic]0,8*36=29 пФ.                    |          |          |          |          |          |          |
|Устойчивый коэффициент усиления каскада:                                        |          |          |          |          |          |          |
|[pic],                                                                          |          |          |          |          |          |          |
|[pic]                                                                           |          |          |          |          |          |          |
|расчет проведен на устойчивый коэффициент усиления. Рассчитаем минимальный      |          |          |          |          |          |          |
|каскад пропускания:                                                             |          |          |          |          |          |          |
|[pic][pic];                                                                     |          |          |          |          |          |          |
|коэффициент включения антенной цепи и входа первого каскада к контуру:          |          |          |          |          |          |          |
|Р1=[pic]                                                                        |          |          |          |          |          |          |
|P2=[pic]                                                                        |          |          |          |          |          |          |
|LК=1/([pic])=1,25 мГн                                                           |          |          |          |          |          |          |
|Так как входная проводимость равна 2,1*10-3 См, то RВХ=476 Ом, входная емкость  |          |          |          |          |          |          |
|разделительного конденсатора равна СВХ=29пф. Конденсатор колебательного контура |          |          |          |          |          |          |
|имеет емкость равную Скк=10-365 пФ, индуктивность колебательного контура        |          |          |          |          |          |          |
|Lrr=1,25 мГН, напряжение питания схемы постоянное 12 В. В соответствии с        |          |          |          |          |          |          |
|полученными результатами проведенных расчетов выбрана элементная база.          |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |15  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|ЗАКЛЮЧЕНИЕ.                                                                     |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|В данном курсовом проекте, в соответствии с заданием, спроектирован радиоканал  |          |          |          |          |          |          |
|цифровой радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и с электрическим   |          |          |          |          |          |          |
|расчетом усилителя радиочастоты. Проведен энергетический расчет радиоканала.    |          |          |          |          |          |          |
|При обосновании и выборе структурной схемы радиоприемника, сделан анализ        |          |          |          |          |          |          |
|возможных схем радиоприемника, сформулирован критерий по которому может быть    |          |          |          |          |          |          |
|выбрана схема проектируемого устройства. Важнейшими параметрами были выбраны :  |          |          |          |          |          |          |
|чувствительность и избирательность канала. После выбора схемы электрической     |          |          |          |          |          |          |
|структурной радиоприемника обоснованы параметры не указанные в задании на       |          |          |          |          |          |          |
|курсовое проектирование.                                                        |          |          |          |          |          |          |
|На этапе разработке схемы электрической функциональной установлены общие        |          |          |          |          |          |          |
|принципы функционирования отдельных блоков и всего радиоприемника в целом.      |          |          |          |          |          |          |
|Уяснена роль и назначение его отдельных элементов. В процессе синтеза           |          |          |          |          |          |          |
|радиоприемника определены не только его каскады в целом, но и место отдельных   |          |          |          |          |          |          |
|каскадов тракта радиочастот; тракта промежуточных частот и тд.                  |          |          |          |          |          |          |
|На основе схемы электрической функциональной была разработана схема             |          |          |          |          |          |          |
|электрическая принципиальная всего радиоприемника. На этом этапе, на основе     |          |          |          |          |          |          |
|электрического расчета, также были выбраны полупроводниковые элементы,          |          |          |          |          |          |          |
|используемые в схеме.                                                           |          |          |          |          |          |          |
|Разработанное  радиоприемное устройство целесообразно использовать в РВСН, так  |          |          |          |          |          |          |
|как его характеристики удовлетворяют требованиям предъявляемым к аппаратуре     |          |          |          |          |          |          |
|боевого управления, в частности на машине связи.                                |          |          |          |          |          |          |
|Дальность связи позволяет использовать данное радиоприемное устройство в        |          |          |          |          |          |          |
|позиционном районе ракетного полка для приема сигналов оперативного управления. |          |          |          |          |          |          |
|В тоже время вероятность доведения и трансформации , а также высокая            |          |          |          |          |          |          |
|избирательность, позволяют использовать данное радиоприемное устройство для     |          |          |          |          |          |          |
|приема сигналов АСБУ.                                                           |          |          |          |          |          |          |
|Рабочий диапазон частот позволяет произвести сопряжение разработанного          |          |          |          |          |          |          |
|радиоприемного устройства с другими радиосредствами РК.                         |          |          |          |          |          |          |
|Была выбрана неоптимальная с точки  зрения элементной базы принципиальная схема.|          |          |          |          |          |          |
|Более целесообразной могла стать схема приемника на одной микросхеме. Например: |          |          |          |          |          |          |
|К174ХА10.                                                                       |          |          |          |          |          |          |
|ВЫВОДЫ:                                                                         |          |          |          |          |          |          |
|Поставленная задача решена полностью.                                           |          |          |          |          |          |          |
|Разработанная схема приемника соответствует требованиям технического задания    |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |17  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|ЛИТЕРАТУРА                                                                      |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|Бобров Н.В., Москва, «Радио и связь», 1981 г., « Расчет радиоприемников».       |          |          |          |          |          |          |
|Екимов В.Д,, Павлов П.Н., Связь, 1970 г., «Проектирование РПМИ».                |          |          |          |          |          |          |
|Злобин В.И. и др., Серпухов, 1985 г., «Радиопередающие и радиоприемные          |          |          |          |          |          |          |
|устройства».                                                                    |          |          |          |          |          |          |
|Зеленевский В.В., и др., Серпухов, 1994 г., «Радиопередающие устройства».       |          |          |          |          |          |          |
|Зеленевский В.В., и др., Серпухов, 1992 г., «Проектирование цифровых каналов    |          |          |          |          |          |          |
|связи».                                                                         |          |          |          |          |          |          |
|Хиленко В.И., Малахов Б.М., Москва, «Радио и связь», 1991 г., «Радиоприемные    |          |          |          |          |          |          |
|устройства».                                                                    |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|                                                                                |          |          |          |          |          |          |
|    |     |          |      |    |                                      |Лист|
|    |     |          |      |    |                                      |17  |
|Изм |Лист |№  докум  |Подпис|Дата|                                      |    |
|    |     |          |ь     |    |                                      |    |



смотреть на рефераты похожие на "Цифровой канал радиосвязи с разработкой радиоприемного устройства и электрическим расчетом блока усилителя радиочастоты"