Курсовая работа: Приемник диспетчерской радиостанции

Поскольку при детектировании меняется частотный спектр подводимого сигнала, очевидно, что этот процесс требует применения нелинейной или параметрической цепи. Кроме того, уже продетектированный сигнал требует дополнительного усиления.

Первые приемники были приемниками прямого усиления и, вследствие ухудшения избирательных свойств с повышением частоты, работали на относительно низких частотах.

Гетеродинные преобразователи частоты были впервые применены еще в начале 20-го века в связи с переходом в телеграфных радиопередатчиках от искровых к дуговым и машинным генераторам. Они служили для преобразования в приемниках колебаний радиочастоты в колебания тональной частоты, пригодные для слухового приема. Такие приемники назывались гетеродинными. Когда позже дополнительно было введено предварительное преобразование радиочастоты в промежуточную частоту, приемники стали называть супергетеродинными. В дальнейшем это название сохранилось для всех приемников с преобразованием частоты в додетекторном усилительном тракте.

Основное усиление и избирательность СГРПРМ обеспечивает так называемый усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Напряжение с промежуточной частотой образуется в одном из первых каскадов супергетеродинного приемника – в преобразователе частоты (ПЧ).

Отличительной особенностью супергетеродинного приемника является то, что независимо от частоты принимаемого сигнала промежуточная частота фиксирована, а величину её выбирают так, чтобы обеспечить требуемые усиление и избирательность. Таким образом, супергетеродинный приемник представляет своего рода комбинацию из преобразовательного каскада и приемника прямого усиления, работающего на фиксированной частоте. Роль такого приемника выполняет УПЧ и последующие за ним каскады.

Постоянство промежуточной частоты СГРПРМ и возможность сделать ее ниже радиочастоты позволяет получить ряд больших преимуществ:

1. Резонансные цепи УПЧ не требуется перестраивать. Это сильно упрощает конструкцию и увеличивает надежность приемника.

2. Благодаря фиксированной настройке колебательных контуров УПЧ имеет неизменную АЧХ и постоянный коэффициент усиления. Поэтому и общая АЧХ приемника, а также его общий коэффициент усиления мало зависят от частоты настройки.

3. При усилении сигналов на пониженной (промежуточной) частоте емкостные и индуктивные обратные связи проявляются слабее, и это позволяет увеличить коэффициент усиления без опасности самовозбуждения.

4. На промежуточной частоте проще осуществить качественную фильтрацию, чем на радиочастоте.

Обладая большими принципиальными достоинствами, супергетеродинные приемники не лишены некоторых недостатков. В первую очередь, это наличие паразитных каналов приема. Основной паразитный канал носит название зеркального или канала симметричной станции. Ослабление помех, действующих на частоте зеркального канала, возможно только с помощью избирательных систем, включенных до преобразователя, т.е. с помощью ФРЧ и входной цепи.

Степень подавления помех, действующих на частоте зеркального канала, можно повысить, увеличив промежуточную частоту. Однако при этом надо иметь ввиду, что увеличение ПЧ может привести к недопустимому расширению полосы пропускания УПЧ и снижению избирательности по соседнему каналу. В указанном обстоятельстве заключено основное противоречие при выборе между высокой и низкой промежуточной частотой. Обычно удается выбрать компромиссное значение ПЧ, которое обеспечивает требуемую избирательность как по соседнему, так и по зеркальному каналу.

Другой недостаток СГРПРМ состоит в возможности возникновения т.н. комбинационных свистов. Основной мерой для подавления этого эффекта является снижение уровня гармонических составляющих гетеродинного напряжения и сигнала выбором соответствующего режима работы смесителя.

При проектировании супергетеродинного приемника все перечисленные недостатки могут быть практически полностью устранены, причем и устранение достигается, в основном, рациональным выбором величины промежуточной частоты и режима работы преобразовательного каскада. Характеризуя достоинства супергетеродинного радиоприемника, следует отметить, что этот тип приемника является единственным, который способен обеспечить высокие усиление и избирательность во всех радиочастотных диапазонах. Поэтому супергетеродинный метод радиоприема, являющийся в настоящее время основным, и предложен для реализации в данном курсовом проекте.

1. Анализ задания, определение требований к приемнику

Выбор промежуточной частоты (частот)

приемник диспетчерская радиостанция

В связи с тем, что заданный диапазон частоты сигнала 330-340 МГц лежит в УКВ диапазоне, выберу число преобразований частоты равное двум. Иначе (при одном преобразовании) сильно возросло бы требование к стабильности частоты гетеродина, и, кроме того, при низкой промежуточной частоте, на которой должно осуществляться детектирование, обеспечение высокой избирательности по зеркальному каналу стало бы практически неосуществимым.

Так как зеркальный канал отличается от основного канала приема на частоту, равную , то, исходя из обеспечения требуемой избирательности по зеркальному каналу, первую промежуточную частоту следует выбирать достаточно большой. В то же самое время частоту следует выбирать не слишком высокой, опираясь на характеристики предполагаемого фильтра ПЧ, а именно на его избирательные свойства в отношении второго зеркального канала и, конечно же, соседнего канала приема. Учитывая требование к подавлению зеркального канала вместе с требованием к избирательности производимых промышленностью фильтров промежуточной частоты, выберу первую промежуточную частоту.

Величину второй промежуточной частоты выбирают невысокой относительно первой. Это связано, как с номинальной частотой применяемого частотного детектора, так и с необходимостью получения требуемого ослабления помех соседних каналов. Так как в техническом задании к данной работе есть указание использовать современную элементную базу с применением поверхностно монтируемых компонентов, то при проектировании радиоприемника предполагается использовать микросхемы иностранного производства. Так как стандартной номинальной частотой ЧМ детекторов, выпускаемых за границей, является частота 455кГц, то выберу вторую промежуточную частоту.

Расчёт полосы пропускания линейного тракта приемника

Полоса пропускания линейного тракта определяется не только полосой, занимаемой полезным сигналом, она также должна учитывать различные дестабилизирующие факторы и выбираться с некоторым запасом. Необходимая полоса определяется, главным образом, реальной шириной спектра принимаемого сигнала и запасом , учитывающим нестабильность частот генераторов при изменении температуры.

Реальная ширина спектра сигнала зависит от вида первичного сигнала, параметров модуляции и допустимых искажений. Для случая приема непрерывных сигналов с частотной модуляцией ширину спектра частот следует определять по формуле Манаева, причем при расчете устройств связи, где , можно воспользоваться укороченным вариантом формулы:

, где

– верхняя частота спектра модулирующего сигнала;

– индекс модуляции, определяемый по формуле .

В соответствии с техническим заданием , , тогда .

.

Формула расчета запаса по частоте имеет вид:

, где

и – частота первого и второго гетеродина соответственно;

и – относительные нестабильности несущей частоты сигнала и частот гетеродина;