Реферати українською » Радиоэлектроника » Модернізація лабораторного стенду для дослідження характеристик АМ-ЧМ приймача


Реферат Модернізація лабораторного стенду для дослідження характеристик АМ-ЧМ приймача

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Запровадження

Нині майже всі радіотехнічні системи, у яких відбувається обміну інформацією радіоканалом, такі як наземні (стільникові,транкинговие,пейджинговие) системи зв'язку, віщальні (радіостанції, звукове супровід телебачення), службові (поліція, таксі, тролейбуси, швидка медичну допомогу, далекі вантажоперевезення та інших.), радіорелейні, побутові (радіотелефони, радіомікрофони та інших.) використовують із передачі частотну модуляцію. Така популярність частотною кодування переданої інформації обумовлена багатьох чинників. Основний із них – це як висока перешкодозахищеність систем, використовують частотну модуляцію і, отже, можливість передавати інформацію якісніше і дуже надійно (порівнювати: смуга переданих частот звукового діапазону приАМ-модуляции становить лише близько 6кГц, тоді як із використанніЧМ-модуляции – до 15кГц). У той самий час частотною модуляції властиві й недоліки. Так, модульований за частотою сигнал займає смугу частот, велику, аніж за застосуванні амплітудної модуляції, тому використання частотною модуляції на частотах нижче30МГц нераціонально.

        Оскільки частотна модуляція (>ЧМ) використовується дуже широко , що його вивчення має для студентів дуже велике значення – при гарному розумінні процесів, які у сучаснихприемопередающих пристроях інженер з цими знаннями залишиться затребуваним.

Зокрема, йдеться про розробці методик дослідження основних характерних вузлів, притаманнихЧМ-приемника, як-от частотний детектор, обмежувач амплітуди, система автоматичної підстроювання частоти, і навіть проектування й складання практичних лабораторних макетів, дозволяють студентам проводити такі дослідження та полегшити їм розуміння процесів, що відбуваються прийому і модуляціїЧМ-сигналов. Наявні спеціалісти кафедри нашого інституту лабораторні стенди щодо досліджень, і лабораторних робіт неможливо виробляти такі дослідження, оскільки вони не розраховані тільки на вивчення вузлів приймача з амплітудної модуляцією. А макети працюють на високих частотах, що перешкоджає проведення лабораторних досліджень студентам, які мають ще достатніх навичок під час роботи з вимірювальної апаратурою. Отже, йдеться про переробці (модернізації) частини навчальних стендів до розподільниківЧМ-сигналов, працівників нестандартних, максимально низьких частотах.. У цьому поставлено завдання зводити всі переробки до мінімуму зменшення матеріальних витрат, максимально використовувати готові вузли стенда. Це завдання – розробка методик дослідження вузлівЧМ-приемника, самеамплитудного обмежника, частотного детектора, системи автоматичної підстроювання частоти, і навіть розробка й практичне проведення модернізації лабораторного макета, і є основним завданням даної дипломної роботи.

1 Короткий опис лабораторного макета

1.1    Функціональна схема


Функціональна схема лабораторного макета приведено малюнку 1.1.1. Макет є приймачсупергетеродинного типу з однократним перетворенням частоти. Він призначений прийому сигналів у невеликому ділянці частотсредневолнового діапазону. Номінальне значення проміжної частоти (>f>пч) становить 465кГц. Особливістю макета єнеперестраиваемийпреселектор. Він настроєна на щось центральну частоту діапазону робочих частот приймача. (близько 1.1 МГц)

Малюнок 1.1.1 - Структурна схема лабораторного макета        

       

Основні функціональні вузли приймача:

ПЦ – вхідні ланцюг;

>УРЧ – широкосмуговий підсилювач радіочастотного сигналу;

>ПрЧ – перетворювач частоти;

Р –перестраиваемий гетеродин;

ПФ – смугової фільтр проміжної частоти з смугою пропускання близько 5-6кГц;

>УПЧ – підсилювач проміжної частоти;

Д – детектор;

>УЗЧ – підсилювач коливань звукових частот;

>ДАРУ – детектор системи автоматичної регулювання посилення;

>ФНЧ – фільтр нижніх частот системиАРУ;

>Гр – гучномовець;

>Rн – еквівалент опору навантаження.

Більшість функціональних вузлів приймача реалізована на трьох інтегральних мікросхемах .Усилитель радіочастотного сигналу, перетворювач частоти іперестраиваемий гетеродин зібрані на мікросхеміК237ХА1.Гетеродин можна перебудовувати за частотою з допомогою резистораR17 («Частота гетер») шляхом зміни зворотного напруги,подводимого доварикапу.Усилитель проміжної частоти і детектор зібрані на мікросхеміК237ХА2. У підсилювачі коливань звукових частот застосовується ІВК174УН7 в типовому включенні. Принципова схема лабораторного стенда (без блоку харчування) приведено на Додатку 1. Для проведення у лабораторному макеті передбачені контрольні точки (>КТ1-КТ7), до котрих підключати вимірювальну апаратуру через відповіднікоаксиальние рознімання верхній панелі макета.

        Щоб уникнути порушення нормальної роботи приймача при підключенні вимірювальної апаратури деякі контрольні точки виведені через уніфіковані контрольні модулі (>U1-U3 в Додатку 1) з коефіцієнтом передачі, рівним приблизно одиниці. Принципова схемасогласующего модуля приведено малюнку 1.1.2. Модуль має високий значенням вхідного опору (близько 100кОм), і погіршує виборчих властивостей коливальних систем вхідний ланцюга, гетеродина і перетворювача частоти. Високе вхідний опір модуля

 


Малюнок 1.1.2 - Принципова схемасогласующего модуля

забезпечується транзисторамиVT1 іVT2 у відповідній включенні (складовоюистоково-емиттерний повторювач). Напруга на виходах 2 і трьох модуля практично одно напрузі на вході 1. Отже, вольтметр, підключений до виходу 2 модуля , вимірює напруга не вдома досліджуваного вузла. У цьому ємність вольтметра бракує усунення резонансної частоти контуру. У той самий час сигнал із виходу 3 модуля надходить на вхід наступного каскаду приймача.

Модуль також може бути використаний подачі сигналу на вхід наступного каскаду від генератора,подключаемого висновку 2 модуля.

Макет має такі органи регулювання, індикації і комутації (див. схему в Додатку 1):

- регулятор частоти гетеродина (потенціометрR17), здійснює перебудову гетеродина за частотою;

- регулятор гучності (>R42);

- вимикач системиАРУ (>S1);

- вимикач напруги харчування гетеродина і перетворювача частоти (>S2). Цей вимикач конструктивно сполучено зпотенциометромR17 («Частота гетер.»).Гетеродин вимикається при поворотіпотенциометра проти годинниковий стрілки до упора;

- перемикач навантаження (>S3) з гучномовця на еквівалент навантаження (>R48);

- вимикач яке живить напруги (на принципової схемою не показаний);

- індикатор включення електроживлення (також показаний);

- індикатор настойки приймача (>VD2).


1.2 Принципова схема

 

Вхідний сигнал через гніздоX1 чиX2 (Додаток 1) надходить на вхіднийнеперестраиваемий контурL1C1, налаштований на середину робочого діапазону приймача (близько 1,1 МГц).РезисторR3 служить зниження добротності вхідного контуру, отже, належала для розширення смуги пропускання. Далі сигнал через розділовий конденсаторC2 надходить на вхід уніфікованого контрольного модуляU1, службовця за погодженням вхідний ланцюга з вимірювальними приладами,подключаемими до гніздам Х3,Х4. Далі сигнал через розділовий конденсатор С3 подається виведення 1 мікросхемиК237ХА1.МикросхемаDA1 виконує функції підсилювача радіочастоти і перетворювача частоти. З виходу підсилювача радіочастоти (>VT1) через конденсаторС6 сигнал подається на вхідбалансного змішувача (висновок 11 мікросхемиDA1,VT2,VT3). Змішувач навантажений на коливальний контурL2L3C8. Задля більшої необхідної смуги пропускання у схемі застосовується фільтрZ1.Гетеродинная частина мікросхеми (>VT4,VT5,VT6) працює що збалансним змішувачем. Частота гетеродина задаєтьсяколебательним контуромL4C11C12 і ємністюварикапаVD1. Частотою гетеродина можна управляти з допомогою резистораR17, змінює зворотне напруга наварикапе, отже, його ємність. Частота гетеродина через уніфікований контрольний модульU3 подається на гніздаХ7,Х8 на подальше спостереження і. Сигнал проміжної частоти з фільтраZ1, має смугу пропускання близько 6кГц, надходить виведення 1 мікросхемиDA2 (>К237ХА2). На даної мікросхемі виконано підсилювач проміжної частоти (>VT7-VT11), детектор (>VT12) попередній підсилювач звуковий частоти (>VT13). У підсилювачі передбачена система автоматичної регулювання посилення, котра управляє напруга з якою звільняє з виведення 10 мікросхемиDA2 і подається виведення 13 мікросхемиDA1, і навіть черездифференцирующую ланцюжокR53C33 на гніздаХ11,Х12 на подальше контролю та спостереження.

>Продетектированний сигнал з виведення 13 мікросхемиDA2 надходить на вхід підсилювача низькою частоти, зібраного на мікросхеміК174УН7 в типовому включенні.РезисторR42 служить для регулювання рівня вихідного сигналу.ПереключательS3 служить для перемикання динамічної голівки іеквивиалента навантаження нарезистореR48.

 

1.3 Порівняннягетеродинних приймачівАМ іЧМ сигналів

       

Структурні схеми приймачівАМ іЧМ сигналів наведено малюнку 1.3.1, чи б відповідно. З схем видно, що у функціональному рівні відмінності невідь що істотні: обох систем характерно наявність таких вузлів, як: вхідні ланцюг, підсилювач радіочастоти, змішувач, гетеродин, вузькосмуговий фільтр, підсилювач проміжної частоти, підсилювач звуковий частоти,оконечное пристрій. Проте і відмінності: в приймальникуЧМ сигналів немає системи автоматичної регулювання посилення (>АРУ) і амплітудна детектор, до того ж час встановлено системаавтоподстройки частоти (>АПЧ) і частотний детектор.

 На глибшому рівні порівняння відмінності полягають й у тому, приймачі працюють у різних діапазонах частот (>АМ приймач – у сферіДВ,СВ,КВ;ЧМ приймач – в УКХ діапазоні) і мають різні проміжні частоти ( зазвичай, 465кГц для приймачівАМ і 10,7 МГц – для приймачівЧМ). Така в проміжних частотах зумовлена тим, щоЧМ сигнал має значно велику зайняту смугу – до 250кГц, аАМ-сигнал – близько 6кГц. Також вимоги, які пред'являються підсилювачу звукових частот приАМ прийомі значно нижчі (підсилювач повинен мати смугу відтворювальних частот 0,3-6,4кГц), аніж заЧМ-приеме (смуга 50-10000 гц). Отже, повноцінна переробка (із отриманням всіх характеристик, існуючих існуючим стандартам) приймачаАМ сигналів до приймальникаЧМ сигналів втрачає сенс,т.к. доведеться модернізувати, а наново виготовляти все блоки, крім блоку харчування і вихідного устрою. Однак у цьому разі нам непотрібен отримати приймачЧМ сигналів, який відповідав б існуючим вимогам, а необхідний відповідав б існуючим вимогам, а необхідний лабораторний стенд, який би


Малюнок1.3.1,а - Структурна схемасупергетеродинного приймачаАМ сигналів

 


Малюнок 1.3.1, б - Структурна схемасупергетеродинного приймачаЧМ сигналів

 

полегшив студентам розуміння засад роботи та внутрішнього облаштування окремих вузлів приймачаЧМ, саме:амплитудного обмежника надиодах;амплитудного обмежувача на транзисторах; частотного детектора; системи автоматичної підстроювання частоти. Розглянемо можливість модернізації наявного лабораторного макета щоб одержати можливості вирішувати ці завдання. Для дослідженняамплитудного обмежника надиодах і напівпровідникових транзисторах, і навіть частотного детектора необхідні відповідні вузли. Бо вони відсутні принципово в приймальникуАМ сигналів, їх доведеться розрахувати і змонтувати окремо. Це буде далі у відповідній главі.Подключить їх вхідні і вихідні точки можна через продубльовані рознімання на стенді. Після монтажу перелічених вище вузлів щоб одержати системи автоматичної підстроювання частоти ми можемо вже матимемо майже всі необхідні вузли. Через те, що у лабораторному макеті присутнійперестраиваемий за частотою гетеродин, наше завдання ще більше спрощується. Оскільки гетеродин перебудовується за частотою подаваним наварикапVD1 (див. малюнок 1.1.2) напругою, він досить отримати необхідну залежність вихідного напруги частотного детектора від частоти і цей управляючий сигнал наварикап. Додатково знадобиться розширити смугу пропускання підсилювача проміжної частоти, у тому, щоб статична характеристика визначалася лише характеристикою частотного детектора. Це можна зробити, виключивши зі схеми вузькосмуговий фільтрZ1.



2 Розробка принципової схеми


2.1 Розрахунокамплитудного обмежника

 

Принципова схема транзисторного обмежувача амплітуди приведено малюнку 2.1.1. Методика розрахунку узятий з [3].

Для зменшення порогового напруження і збільшення коефіцієнта обмеження транзистор працює при зниженомуколлекторном напрузі порядку 2-3 У з допомогою використання резистора Rф.

Вибираємо транзисторКТ339А. Його довідкові дані, необхідних розрахунків, такі:

зворотний струм колектора,мкА 2

статичний коефіцієнт передачі струму ОЕ 50

гранична частота передачі струму у схемі з ОЕ, МГц 550  

ємністьколлекторного переходу,пФ 0,65

модуль прямий провідності на частоті 465кГц,мСм 0,033

       Входная і вихідна характеристики наведено малюнку 2.1.2.

Поставмо напругою харчування Eдо=6 У і опором Rф фільтра 1кОм. Відповідно до рівності

>arctg1=>1/Rф

>arctg1=1/1000, чому відповідає лінія 1 малюнку 2.1.2.

По вихідний характеристиці, наведеної малюнку 2.1.2, вибираємо робочу точку Щодо якої Iка=2,2мА і


 

Малюнок 2.1.1 – Принципова схемаамплитудного обмежника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Малюнок 2.1.2 – Характеристики транзистораКТ339А

Iба=50мкА. Коефіцієнт включення визначається за такою формулою:

>pдо(>0,75…0,85)Rфg>е1

де g>е1 – еквівалентна провідністьколлекторного контуру.

g>е1 =>е>g/

дее – еквівалентну згасання контуру;

        – власне згасання контуру (приймається рівним 0,01);

        g – власна резонансна активна провідність коливального контуру.

>Эквивалентное згасання контуру визначається за такою формулою:

>е=2(1+g21/g)

де g21 – вихідна провідність транзистора, визначається за довідником (g21=7*10-6 Див).

        Власна резонансна активна провідність коливального контуру g розраховується як

>g=>oЗе

де>o – резонансна частота (приймається 465кГц);

        Зе – еквівалентна ємність вхідного контуру (приймається рівної 20пФ).

>g=0,01*465000*6,28*20*10-12=0,58*10-6 Див

>е=2*0,01(1+7/0,56)=0,27

g>е1=0,27/0,01*0,58*10-6=15,6*10-6 Див

>pдо=0,8*√103*15,6*10-6=0,1

Ємність конденсатора фільтра обчислюється за такою формулою:

Зф(>10…20)/(f>oRф)=15/465000/1000=32*10-9=32нФ

Вибираємо з стандартного низки номіналів конденсатор ємністю 33нФ.


Опір у ланцюги бази перебувають розслідування щодо формулі:

>Нагрузочная характеристика для змінного струму проходить через точку А (малюнок 2.1.2) і має кут нахилу, рівний

>arctg2= g>е1/>p2до

>arctg2=15,6*10-6 /0,01=0,0156

Цьому розі відповідає лінія 2 малюнку 2.1.2. Для точки Б отримуємо I>кмакс=16мА, I>бмакс=0,35мА.Максимальная амплітуда вхідного сигналу, з якого починається обмеження, дорівнює:

U>мвх.л=>0,5(U>бб-U>бв)=0,5(0,9-0,4)=0,25 У.

Rб=(6-0,8)/((16-2,2)*10-3)*25=10кОм

Амплітуда напруги наколлекторном контурі визначається за такою формулою:

U>mвих.лдоY21 U>мax.вх /g>е1

U>mвих.л=0,1*0,033*0,25/15,6*10-6=5,3 У

Коли амплітуда вхідного сигналу перевищує U>мax.вх, транзистор працює ізотсечкой обохполупериодов, і вихідний сигнал відповідає рівнянню

U>mвих.н=U>mвих.л >Н(U>mвх.н/U>mвх.л)

де U>mвих.н – амплітуда напруги не вдома обмежника, У при вхідний амплітудою U>mвх.н, У;

        U>mвих.л – максимальна амплітуда напруги на вході, У, під час роботи в лінійному ділянці;

       Н(U>mвх.н/U>mвх.л) – коефіцієнт, визначається із малюнка 2.1.3. Він є частина амплітудної характеристики обмежника, працював у нелінійному режимі.

       Пороговое напруга обмежника, коли працюють в лінійному режимі, визначається за такою формулою:

Uпір=>1,5U>mвх.л=1,5*0,25=0,375 У

        При відношенні U>mвх.н/U>mвх.л рівному двом, знаходимо із малюнка 2.1.3 величину М.Н=1,25. Отже, напруга не вдома обмежника становитиме

U>mвих.н=U>mвих.л >Н(U>mвх.н/U>mвх.л)=5,3*1,25=6,62 У

        Провівши ряд аналогічних обчислень до різних значень вхідного напруги, заносимо результати в таблицю 2.1.1.

Таблиця 2.1.1

U>вх, У

0,25 0,35 0,5 0.75 1
М 1 1,15 1,25 1,26 1,27

U>вих, У

5,3 6,1 6,6 6,68 6,73

За цими даними будуємо графік залежності U>вих=>f(U>вх). Графік цієї функції наведено малюнку 2.1.4. Остаточна принципова схема із зазначенням номіналів деталей приведено в Додатку 2.


Малюнок 2.1.3 – Графік перебування коефіцієнта М

 

 

U>вих,У

 

7 6 5 4 3 2
Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація