Реферат: Разработка схемы радиоприемника
Список использованных источников………………………………………..…….43
Приложение А. Схема электрическая принципиальная радиоприёмника…………………………………………………………….…44
Приложение Б. Плата печатная радиоприёмника ………………………….…...45
Приложение В. Плата печатная усилителя …………..………………………......46
Введение
Радиосвязь, электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления радиосвязи в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача), размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём), - радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый радиосигнал очень слаб, так как в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии. Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал, обычно дополнительно усиленный, преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному.
В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение радиосвязи и использование радиоволн в радиолокации, радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, - обеспечения их электромагнитной совместимости.
Распространение радиоволн в открытом пространстве делает возможным в принципе приём радиосигналов, передаваемых по линиям радиосвязи, лицами, для которых они не предназначены (радиоперехват, радиоподслушивание); в этом - недостаток радиосвязи по сравнению с электросвязью по кабелям, радиоволноводам и другим закрытым линиям. Тайна телефонных переговоров и телеграфных сообщений, предусматриваемая уставом связи СССР, соответствующими правилами других стран и международными соглашениями, обеспечивается в необходимых случаях применением автоматических средств засекречивания радиосигналов, например кодирование.
Попытки осуществить радиосвязь предпринимал ещё Т. А. Эдисон в 80-е гг. 19 в., до открытия в 1888 электромагнитных волн Г. Герцем; хотя работы Эдисона не имели практического успеха, они способствовали появлению других работ, направленных на реализацию идеи беспроводной связи. Герцем был создан искровой излучатель электромагнитных волн, который, с последующими различными усовершенствованиями, в течение нескольких десятилетий оставался наиболее распространённым в радиосвязи видом радиопередатчика. Возможность и основные принципы радиосвязи были подробно описаны У. Круксом в 1892, но в то время ещё не предвиделось скорой реализации этих принципов. Развитие радиосвязи началось после того, как в 1895 А. С. Поповым,а годом позже Г. Маркони были созданы чувствительные приёмники, вполне пригодные для осуществления сигнализации без проводов, т. е. для радиосвязи. Первая публичная демонстрация Поповым работы созданной им радиоаппаратуры и беспроводной передачи сигналов с её помощью состоялась 7 мая 1895, что даёт основание считать эту дату фактическим днём появления Радиосвязи.
Приёмник Попова не только оказался пригодным для радиосвязи, но и с некоторыми дополнительными узлами был впервые успешно применен им в том же 1895 для автоматической записи грозовых разрядов, чем было положено начало радиометеорологии. В странах Западной Европы и США была развёрнута активная деятельность по использованию радиосвязи в коммерческих целях. Маркони в 1897 зарегистрировал в Англии Компанию беспроводного телеграфирования и сигнализации, в 1899 основал Американскую компанию беспроводной и телеграфной связи, а в 1900 - Международную компанию морской связи. В декабре 1901 им была осуществлена радиотелеграфная передача через Атлантический океан. В 1902 в Германии производство оборудования для радиосвязи организовал А. Слаби (совместно с Г. Арко), а также К. Ф. Браун. Очевидное огромное значение радиосвязи для военных флотов и для морского транспорта, а также гуманистическая роль радиосвязи (при спасании людей с кораблей, потерпевших крушение) стимулировали развитие её во всём мире. На 1-й Международной административной конференции в Берлине в 1906 с участием
представителей 29 стран были приняты регламент радиосвязи и международная конвенция, вступившая в силу с 1 июля 1908. В регламенте было зафиксировано распределение радиочастот между разными службами радиосвязи. Было основано Бюро регистрации радиостанций и установлен международный сигнал бедствия SOS. На международной конференции в Лондоне в 1912 было несколько изменено распределение частот, уточнён регламент и учреждены новые службы: радиомаячная, передачи сводок погоды и передачи сигналов точного времени. По решению радиоконференции 1927 было запрещено применение искровых радиопередатчиков, создававших излучение в широком спектре частот и препятствовавших тем самым эффективному использованию радиочастот; искровые передатчики были оставлены только для передачи сигналов бедствия, поскольку широкий спектр излучения радиоволн увеличивает вероятность их приёма. С 1915 до 50-х гг. аппаратура для радиосвязи развивалась главным образом на основе электронных ламп; затем были внедрены транзисторы и др. полупроводниковые приборы.
До 1920 г. в радиосвязь применялись преимущественно волны длиной от сотен метров до десятков километров. В 1922 радиолюбителями было открыто свойство декаметровых (коротких) волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них. Вскоре такие волны стали основным средством осуществления дальней радиосвязи. Для приёма передаваемых сигналов, приходящих с больших расстояний, служат чувствительные приёмники и большие, сравнительно остронаправленные антенные сооружения, занимающие большую территорию, то есть антенное поле (подобные же сооружения используются и для излучения декаметровых волн). Для ослабления радиопомех приёмное оборудование размещается в стороне от городов и вдали от радиопередатчиков, на специальных приёмных радиоцентрах. Радиопередающие устройства также группируются - на передающих радиоцентрах. Те и другие связаны с находящимся в городе центральным телеграфом, откуда поступают передаваемые и куда транслируются принимаемые сигналы.
В 30-е гг. были освоены метровые, а в 40-е - дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40-50 км. Поскольку ширина диапазонов частот, соответствующих этим длинам волн, - от 30 МГц до 30 ГГц - в 1000 раз превышает ширину всех диапазонов частот ниже 30 МГц (волны длиннее 10 м), то они позволяют передавать огромные потоки информации, осуществляя многоканальную связь. В то же время ограниченная дальность распространения и возможность получения острой направленности с антенной несложной конструкции позволяют использовать одни и те же длины волн во множестве пунктов без взаимных помех. Передача на значительные расстояния
достигается применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи или с помощью спутников связи, находящихся на большой высоте (около 40 тыс. км) над Землёй. Позволяя вести на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ. Радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются несравненно более эффективными, чем обычная дальняя радиосвязьна декаметровых волнах, значимость которой соответственно уменьшается (за ней, например, остаётся роль полезного резерва, а также роль средства связи на направлениях с малыми потоками информации).
При большой мощности радиопередатчика (десятки кВт) радиосвязь на метровых волнах в узкой полосе частот (несколько кГц) возможна на расстояниях ~ 1000 км за счёт рассеяния волн в ионосфере. Пользуются также отражением радиоволн от ионизованных следов метеоров, сгорающих в верхних слоях атмосферы, но при этом передача информации идёт с перерывами, что не позволяет осуществлять телефонных переговоры.
Малая часть энергии излучения на дециметровых и сантиметровых волнах может также распространяться за пределы горизонта (на расстояния в сотни км.) благодаря электрической неоднородности тропосферы. Это позволяет при сравнительно большой мощности передатчиков (порядка нескольких кВт) строить линии радиорелейной связи с расстоянием между промежуточными станциями в 200-300 км и более.
Линии радиосвязи используются для передачи телефонных сообщений, телеграмм, потоков цифровой информации и факсимиле, а также и для передачи телевизионных программ (обычно на метровых и более коротких волнах). Развитие линий радиосвязи планируется с учётом вхождения радиосвязи в Единую автоматизированную систему связи страны.
Организационно-технические мероприятия и средства для установления радиосвязи и обеспечения её систематического функционирования образуют службы радиосвязи, различаемые по назначению, дальности действия, структуре и др. признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической радиосвязи; фиксированной (между определёнными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения.). Большое значение имеет радиосвязь в вооружённых силах.
Цифровые методы обработки и передачи информации всё более широко внедряются в науку и технику, в том числе в системы и средства электросвязи. В течении уже многих лет ведутся работы по созданию системы цифрового радиовещания ЦРВ. Необходимость её разработки обуславливается возросшими требованиями к качеству звуковых программ, которое не может быть обеспечено с помощью аналоговых систем АМ и ЧМ вещания. Между тем, переход на цифровую систему, помимо создания современной технической базы, требует крупных затрат. Ведь её внедрение связано с полной заменой
парка находящихся сегодня в эксплуатации радиоприёмных средств. Причём, мощность и технологический уровень отечественной промышленности, призванной обеспечить решение этой задачи, должны быть адекватны требованиям рынка.
В настоящее время большинство радиолюбителей заинтересовано в развитии ЦРВ (цифрового радиовещания). Учитывая большой интерес радиолюбителей к затронутой проблеме, необходимо познакомить их с положением дел в областях ЦРВ – цифрового радиовещания и у нас в стране, и за рубежом.
Очевидно, что в настоящее время коренное революционное изменение системы радиовещания может быть связано только с использованием цифровых методов обработки сигнала. Во всех звеньях тракта вещания, в том числе и в эфирном звене. Помимо улучшения качества передачи и приёма сигнала, применение цифровых методов позволяет предоставить слушателям дополнительные услуги в виде различного рода сервисной информации, видового сопровождения звуковых программ в форме неподвижных изображений, мультипликаций, таблиц, графиков и т. д.
За последние 10-15 лет как в России, так и за рубежом проведены многочисленные исследования и оптимально проведены опытно-конструкторские работы, в ходе которых были созданы и испытаны несколько вариантов различных систем ЦРВ.
За рубежом наиболее интенсивные исследования по созданию новых систем ЦРВ велись во Франции, Германии, Нидерландах, США и Японии. В начале 1986 года состоялось заседание представителей немецкой, французской и нидерландской электронной промышленности и ряда исследовательских центров с целью подготовки Европейского проекта исследований и разработки в области ЦРВ. В том числе, в этом же году он был принят и утверждён на конференции министров связи и почт в Стокгольме и получил название «Проект Эврика-147». Реализовать проект планировалось в течение четырёх лет (1987-1991). Общая стоимость работ оценивалась предварительно в 55 млн. USD.
К настоящему времени «Проект Эврика-147» при значительном превышении стоимости работ завершён. Европейским институтом стандартизации систем телекоммуникаций принят официальный для Европы стандарт ETS 300401 на предусмотренную проектом систему ЦРВ, получившую название DAB.
Многочисленные испытания система DAB в различных странах Европы и Северной Америки подтвердили её хорошие качественные характеристики при высокой эффективности использования занимаемого её спектра и надёжности в работе.
Вместе с тем в ходе разработки отдельных вариантом систем ЦРВ выявились некоторые сложности, связанные с их организацией и внедрением.
Например, полный сигнал наземной системы ЦРВ Т-DАВ занимает полосу частот 1,5 МГц. Такая широкополосность сигнала Т-DAB обеспечивает высокие качественные характеристики, но создаёт значительные проблемы при её реализации. Дело в том, что наиболее пригодный для передачи сигналов системы T-DAB диапазон 30…1000 МГц занят сегодня важнейшими радиосистемами обороны, службой подвижных радиостанций, а также системами телевизионного и радиовещания. Так, например, в европейских странах 40% этого диапазона выделено телевизионным и радиовещательным станциям, 30% – системам связи обороны и около 20% – службе сухопутных подвижных радиостанций. Остальная часть поделена между навигационными, морскими, спутниковыми, радиоастрономическими и любительскими радиостанциями.
Таким образом, внедрение системы ЦРВ T-DAB возможно только за счёт интересов этих служб, причём, использование для неё частотных полос, занятых вещательными радиостанциями, приведёт, кроме того, к необходимости коренной перестройки организационной и экономической структуры звукового радиовещания.
Все эти обстоятельства заставили администрации и радиовещательные организации многих стран, и, в первую очередь, США, попытаться найти такой путь внедрения ЦРВ, который бы позволил не разрушать уже существующую систему радиовещания.
В итоге ещё в 1991 году ряд компаний США выступил с предложением разработать систему ЦРВ, способную работать совместно с существующей системой АМ и ЧМ. Первоначально появилась идея создания системы ЦРВ, использующей полосу соседнего с плановым аналоговым АМ и ЧМ радиовещательным каналом (система IBACDAB). Позднее начали исследоваться системы, работа которых возможна в полосе совмещённого канала (система IBOCDAB), то есть одна и та же полоса частот использовались бы дважды: один раз – для передачи аналогового вещательного сигнала, а другой – для цифрового. К настоящему времени в США разработаны три системы IBOCDAB, предназначенные для работы в полосе ЧМ (88…108 МГц) и АМ-радиовещания.
В 1995 году специалисты радиосвязи США представили последние данные об основных параметрах полосных ЦРВ систем в совмещённом канале (IBOCDAB) и их сравнение с системой DAB.
Система ЦРВ АМ IBOCDAB, предназначенная для радиовещательных диапазонов, где традиционно используется амплитудная модуляция, гарантирует передачу стереопрограмм с качеством, близким к качеству звучания CD. При этом используется радиопередатчик с амплитудной модуляцией, и передача ведётся в одном канале с такой же аналоговой монофонической программой.
Для использования в диапазонах УКВ-ЧМ радиовещания в США
разработаны системы FMIBOCA и FMIBOCB. Система может работать в однополосном и двухполосном режимах передачи. Однополосный режим применяется в том случае, когда на соседнем канале работает близко расположенная аналоговая радиостанция. В двухполосном режиме цифровой сигнал передаётся в полосах 70 кГц с каждой стороны от несущей частоты аналогового радиопередатчика, а в однополосном – в полосе 80 кГц. Уровень цифрового сигнала на 14 дБ ниже уровня аналогового, и спектр его частот отдалён от несущей частоты аналогового передатчика более чем на 100 кГц.
По некоторым прогнозам, в недалёком будущем внедрение ЦРВ создаст огромный мировой рынок бытовой приёмной аппаратуры, который потребует 2000 миллионов стационарных, портативных и автомобильных приёмников (500 миллионов приёмников только для Европы).
К сожалению, наша страна заметно отстала в развитии цифрового радиовещания от стран Запада. Но в настоящее время в России ведутся работы по усовершенствованию аналогового радиовещания.
К представителям аналогового радиовещания можно отнести двухдиапазонный переносной УКВ ЧМ приёмник на аналоговой микросхеме КХА 058, который я представил в данном курсовом проекте.
1 Постановка задачи