Реферат: Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик АМ-ЧМ приемника

- переключатель нагрузки (S3) с громкоговорителя на эквивалент нагрузки (R48);

- выключатель питающего напряжения (на принципиальной схеме не показан);

- индикатор включения электропитания (тоже не показан);

- индикатор настойки приемника (VD2).

1.2 Принципиальная схема

Входной сигнал через гнездо X1 или X2 (Приложение 1) поступает на входной неперестраиваемый контур L1C1, настроенный на середину рабочего диапазона приемника (около 1,1 МГц). Резистор R3 служит для снижения добротности входного контура, следовательно, для расширения полосы пропускания. Далее сигнал через разделительный конденсатор C2 поступает на вход унифицированного контрольного модуля U1, служащего для согласования входной цепи с измерительными приборами, подключаемыми к гнездам Х3, Х4. Далее сигнал через разделительный конденсатор С3 подается на вывод 1 микросхемы К237ХА1. Микросхема DA1 выполняет функции усилителя радиочастоты и преобразователя частоты. С выхода усилителя радиочастоты (VT1) через конденсатор С6 сигнал подается на вход балансного смесителя (вывод 11 микросхемы DA1, VT2, VT3). Смеситель нагружен на колебательный контур L2L3C8. Для обеспечения требуемой полосы пропускания в схеме применяется фильтр Z1. Гетеродинная часть микросхемы (VT4, VT5, VT6) работает совместно с балансным смесителем. Частота гетеродина задается колебательным контуром L4C11C12 и емкостью варикапа VD1. Частотой гетеродина можно управлять с помощью резистора R17, изменяющего обратное напряжение на варикапе, а следовательно, его емкость. Частота гетеродина через унифицированный контрольный модуль U3 подается на гнезда Х7, Х8 для последующего наблюдения и контроля. Сигнал промежуточной частоты с фильтра Z1, имеющего полосу пропускания около 6 кГц, поступает на вывод 1 микросхемы DA2 (К237ХА2). На данной микросхеме выполнен усилитель промежуточной частоты (VT7-VT11), детектор (VT12) и предварительный усилитель звуковой частоты (VT13). В усилителе предусмотрена система автоматической регулировки усиления, управляющее напряжение с которой снимается с вывода 10 микросхемы DA2 и подается на вывод 13 микросхемы DA1, а также через дифференцирующую цепочку R53C33 на гнёзда Х11, Х12 для последующего контроля и наблюдения.

Продетектированный сигнал с вывода 13 микросхемы DA2 поступает на вход усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме К174УН7 в типовом включении. Резистор R42 служит для регулировки уровня выходного сигнала. Переключатель S3 служит для переключения динамической головки и эквивиалента нагрузки на резисторе R48.

1.3 Сравнение гетеродинных приемников АМ и ЧМ сигналов

Структурные схемы приемников АМ и ЧМ сигналов приведены на рисунке 1.3.1, а и б соответственно. Из схем видно, что на функциональном уровне различия не очень существенны: для обоих систем характерно наличие таких узлов, как: входная цепь, усилитель радиочастоты, смеситель, гетеродин, узкополосный фильтр, усилитель промежуточной частоты, усилитель звуковой частоты, оконечное устройство. Однако существуют отличия: в приемнике ЧМ сигналов отсутствует система автоматической регулировки усиления (АРУ) и амплитудный детектор, в то же время установлены система автоподстройки частоты (АПЧ) и частотный детектор.

На более глубоком уровне сравнения различия состоят и в том, приемники работают в разных диапазонах частот (АМ приемник – в области ДВ,СВ,КВ; ЧМ приемник – в УКВ диапазоне) и имеют различные промежуточные частоты ( как правило, 465 кГц для приемников АМ и 10,7 МГц – для приемников ЧМ). Такая разница в промежуточных частотах обусловлена тем, что ЧМ сигнал имеет гораздо большую занимаемую полосу – до 250 кГц, а АМ-сигнал – около 6 кГц. Также требования, предъявляемые к усилителю звуковых частот при АМ приеме гораздо ниже (усилитель должен иметь полосу воспроизводимых частот 0,3-6,4 кГц), чем при ЧМ-приеме (полоса 50-10000 Гц). Таким образом, полноценная переделка (с получением всех характеристик, существующих существующим стандартам) приемника АМ сигналов в приемник ЧМ сигналов не имеет смысла, т.к. придется не модернизировать, а заново изготовлять все блоки, за исключением блока питания и выходного устройства. Однако в данном случае нам не требуется получить приемник ЧМ сигналов, который соответствовал бы существующим требованиям, а необходим соответствовал бы существующим требованиям, а необходим лабораторный стенд, который бы

Рисунок 1.3.1,а - Структурная схема супергетеродинного приемника АМ сигналов

Рисунок 1.3.1, б - Структурная схема супергетеродинного приемника ЧМ сигналов

облегчил студентам понимание принципов работы и устройства отдельных узлов приемника ЧМ, а именно: амплитудного ограничителя на диодах; амплитудного ограничителя на транзисторах; частотного детектора; системы автоматической подстройки частоты. Рассмотрим возможность модернизации имеющегося лабораторного макета для получения возможности решать данные задачи. Для исследования амплитудного ограничителя на диодах и полупроводниковых транзисторах, а также частотного детектора необходимы соответствующие узлы. Так как они отсутствуют принципиально в приемнике АМ сигналов, то их придется рассчитать и смонтировать отдельно. Это будет сделано далее в соответствующей главе. Подключить их входные и выходные точки можно через продублированные разъемы на стенде. После монтажа вышеперечисленных узлов для получения системы автоматической подстройки частоты мы уже будем иметь практически все необходимые узлы. Ввиду того, что в лабораторном макете присутствует перестраиваемый по частоте гетеродин, наша задача еще больше упрощается. Так как гетеродин перестраивается по частоте подаваемым на варикап VD1 (см. рисунок 1.1.2) напряжением, то будет достаточно получить требуемую зависимость выходного напряжения частотного детектора от частоты и подать этот управляющий сигнал на варикап. Дополнительно потребуется расширить полосу пропускания усилителя промежуточной частоты, для того, чтобы статическая характеристика определялась только характеристикой частотного детектора. Это можно сделать, исключив из схемы узкополосный фильтр Z1.

2 Разработка принципиальной схемы

2.1 Расчет амплитудного ограничителя

Принципиальная схема транзисторного ограничителя амплитуды приведена на рисунке 2.1.1. Методика расчета взята из [3].

Для уменьшения порогового напряжения и увеличения коэффициента ограничения транзистор работает при пониженном коллекторном напряжении порядка 2-3 В за счет использования резистора R_ф .

Выбираем транзистор КТ339А. Его справочные данные, необходимые для расчетов, следующие:

обратный ток коллектора, мкА 2

статический коэффициент передачи тока ОЭ 50

граничная частота передачи тока в схеме с ОЭ, Мгц 550

емкость коллекторного перехода, пФ 0,65

модуль прямой проводимости на частоте 465 кГц, мСм 0,033

Входная и выходная характеристики приведены на рисунке 2.1.2.

Зададимся напряжением питания E_ко =6 В и сопротивлением R_ф фильтра 1 кОм. Согласно равенству

arctg α₁ =1/R_ф

arctg α₁ =1/1000, чему соответствует линия 1 на рисунке 2.1.2.

По выходной характеристике, приведенной на рисунке 2.1.2, выбираем рабочую точку А, для которой I_ка =2,2 мА и

Рисунок 2.1.1 – Принципиальная схема амплитудного ограничителя

Рисунок 2.1.2 – Характеристики транзистора КТ339А

I_ба =50 мкА. Коэффициент включения определяется по формуле:

p_к ≤(0,75…0,85)√R_ф g_э1

где g_э1 – эквивалентная проводимость коллекторного контура.

g_э1 =δ_э g/δ

где δ_э – эквивалентное затухание контура;