Введение

В настоящее время практически все радиотехнические системы, в которых происходит обмен информацией по радиоканалу, такие как наземные (сотовые, транкинговые, пейджинговые) системы связи, вещательные (радиостанции, звуковое сопровождение телевидения), служебные (полиция, такси, троллейбусы, скорая медицинская помощь, дальние грузоперевозки и др.), радиорелейные, бытовые (радиотелефоны, радиомикрофоны и др.) используют для передачи информации частотную модуляцию. Такая популярность частотной кодировки передаваемой информации обусловлена многими факторами. Основной из них – это более высокая помехозащищенность систем, использующих частотную модуляцию и, следовательно, возможность передавать информацию более качественно и очень надежно (для сравнения: полоса передаваемых частот звукового диапазона при АМ-модуляции составляет лишь около 6 кГц, в то время как при использовании ЧМ-модуляции – до 15 кГц). В то же время частотной модуляции присущи и недостатки. Так, модулированный по частоте сигнал занимает полосу частот, большую, чем при применении амплитудной модуляции, поэтому использование частотной модуляции на частотах ниже 30МГц нерационально.

Поскольку частотная модуляция (ЧМ) используется весьма широко , то ее изучение имеет для студентов очень большое значение – при хорошем понимании процессов, происходящих в современных приемопередающих устройствах инженер с подобными знаниями останется востребованным.

В частности, встает вопрос о разработке методик исследования основных отличительных узлов, характерных для ЧМ-приемника, таких как частотный детектор, ограничитель амплитуды, система автоматической подстройки частоты, а также проектирования и сборки практических лабораторных макетов, позволяющих студентам проводить подобные исследования и облегчить им понимание процессов, происходящих при приеме и модуляции ЧМ-сигналов. Имеющиеся на кафедре нашего института лабораторные стенды для проведения исследований и лабораторных работ не позволяют производить такие исследования, так как они рассчитаны лишь на изучение узлов приемника с амплитудной модуляцией. Имеющиеся же макеты работают на высоких частотах, что затрудняет проведение лабораторных исследований студентам, не имеющим еще достаточных навыков при работе с измерительной аппаратурой. Следовательно, встает вопрос о переделке (модернизации) части учебных стендов в приемники ЧМ-сигналов, работающих на нестандартных, возможно более низких частотах.. При этом ставится задача свести все переделки к минимуму для уменьшения материальных затрат, максимально использовать готовые узлы стенда. Данная задача – разработка методик исследования узлов ЧМ-приемника, а именно амплитудного ограничителя, частотного детектора, системы автоматической подстройки частоты, а также разработка и практическое проведение модернизации лабораторного макета, и являются основной задачей данной дипломной работы.

1 Краткое описание лабораторного макета

1.1 Функциональная схема

Функциональная схема лабораторного макета приведена на рисунке 1.1.1. Макет представляет собой приемник супергетеродинного типа с однократным преобразованием частоты. Он предназначен для приема сигналов в небольшом участке частот средневолнового диапазона. Номинальное значение промежуточной частоты (f_пч ) составляет 465 кГц. Особенностью макета является неперестраиваемый преселектор. Он настроен на центральную частоту диапазона рабочих частот приемника. (около 1.1 МГц)

Рисунок 1.1.1 - Структурная схема лабораторного макета

Основные функциональные узлы приемника:

ВЦ – входная цепь;

УРЧ – широкополосный усилитель радиочастотного сигнала;

ПрЧ – преобразователь частоты;

Г – перестраиваемый гетеродин;

ПФ – полосовой фильтр промежуточной частоты с полосой пропускания около 5-6 кГц;

УПЧ – усилитель промежуточной частоты;

Д – детектор;

УЗЧ – усилитель колебаний звуковых частот;

ДАРУ – детектор системы автоматической регулировки усиления;

ФНЧ – фильтр нижних частот системы АРУ;

Гр – громкоговоритель;

Rн – эквивалент сопротивления нагрузки.

Большая часть функциональных узлов приемника реализована на трех интегральных микросхемах . Усилитель радиочастотного сигнала, преобразователь частоты и перестраиваемый гетеродин собраны на микросхеме К237ХА1. Гетеродин можно перестраивать по частоте при помощи резистора R17 («Частота гетер») путем изменения обратного напряжения, подводимого к варикапу. Усилитель промежуточной частоты и детектор собраны на микросхеме К237ХА2. В усилителе колебаний звуковых частот применяется ИС К174УН7 в типовом включении. Принципиальная схема лабораторного стенда (без блока питания) приведена на Приложении 1. Для проведения экспериментов в лабораторном макете предусмотрены контрольные точки (КТ1-КТ7), к которым можно подключать измерительную аппаратуру через соответствующие коаксиальные разъемы на верхней панели макета.

Во избежание нарушения нормальной работы приемника при подключении измерительной аппаратуры некоторые контрольные точки выведены через унифицированные контрольные модули (U1-U3 в Приложении 1) с коэффициентом передачи, равным примерно единице. Принципиальная схема согласующего модуля приведена на рисунке 1.1.2. Модуль обладает высоким значением входного сопротивления (около 100 кОм), и не ухудшает избирательных свойств колебательных систем входной цепи, гетеродина и преобразователя частоты. Высокое входное сопротивление модуля

Рисунок 1.1.2 - Принципиальная схема согласующего модуля

обеспечивается транзисторами VT1 и VT2 в соответствующем включении (составной истоково-эмиттерный повторитель). Напряжение на выходах 2 и 3 модуля практически равно напряжению на входе 1. Таким образом, вольтметр, подключенный к выходу 2 модуля , измеряет напряжение на выходе исследуемого узла. При этом емкость вольтметра не вызывает смещения резонансной частоты контура. В то же время сигнал с выхода 3 модуля поступает на вход следующего каскада приемника.

Модуль также может быть использован для подачи сигнала на вход следующего каскада от генератора, подключаемого к выводу 2 модуля.

Макет имеет следующие органы регулировки, индикации и коммутации (см. схему в Приложении 1):

- регулятор частоты гетеродина (потенциометр R17), осуществляющий перестройку гетеродина по частоте;

- регулятор громкости (R42);

- выключатель системы АРУ (S1);

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--