Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург



Н.П.Никитин, В.В. Кийко


Проектирование
радиоприемных устройств

на базе аналоговых блоков


Министерство образования и науки Русской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский муниципальный технический институт – УПИ»


Н.П.Никитин, В.В.Кийко


Проектирование радиоприемных устройств

на базе аналоговых блоков


Учебное Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург пособие


Научный редактор доц. канд. техн. наук В.И. Елфимов


Екатеринбург

2004


УДК 621.396. 62.001. 63

ББК 32.849-02

Н 62


Рецензенты:

кафедра физики Уральской гос горно-геологической академии; Доц. канд. физ.-мат. наук В.И. Бочаров;

доц. канд. физ Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург.-мат. наук Г.Л. Штрапенин (УрГУПС)


Создатели: Н.П. Никитин, В.В. Кийко


Н 62 Проектирование радиоприемных устройств на базе аналоговых блоков:

учебно-методическое пособие /Н.П. Никитин, В.В. Кийко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург, 2004. 113 с.


JSBN 5-321-00501-x


Излагаются вопросы эскизного и электронного проектирования радиоприемных устройств. Рекомендуются программки проектирования плат на ЭВМ. Приведены типовые задания на проектирование. Пособие создано для студентов дневного, вечернего и заочного Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург обучения специальностей 200700 – Радиотехника, 201200 – Средства связи с подвижными объектами, 201600 – Радиоэлектронные системы.


Библиогр.: 19 назв. Табл.21. Рис.34. Прил.2.


УДК 621.396. 62.001. 63

ББК 32.849-02


JSBN 5-321-00501-x  ГОУ ВПО «Уральский муниципальный

технический институт – УПИ», 2004

 Создатели, 2004


ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие вопросы проектирования радиоприемных устройств Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург 6

1.1. Систематизация радиоприемных устройств 6

1.2. Характеристики радиоприемных устройств 7

1.3. Главные стадии проектирования 11

1.4. Радиовещательные приемники 12

1.5. Приемники телевизионного вещания 16

1.6. Магистральные приемные устройства 19

1.7. Радиолокационные приемники 28

1.8. Система автоматической регулировки усиления 36

1.9. Система автоматической подстройки частоты 48

1.10. Технико-экономическое обоснование 57

2. Эскизное проектирование 60

2.1. Выбор Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург типа структурной схемы 60

2.2. Определение числа поддиапазонов 63

2.3. Расчет сквозной полосы пропускания приемника 64

2.4. Выбор структуры преселектора и числа преобразований частоты 65

2.5. Определение избирательной системы тракта промежной частоты 66

2.6. Выбор первых каскадов приемника 73

2.7. Выбор электрических устройств для частотного Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург тракта 74

2.8. Рассредотачивание усиления меж трактами
радиоприемника 76

2.9. Оценка динамического спектра приемника 78

2.10. Выбор регулировок приемника 81

2.11. Выбор тракта усиления низкой частоты 83

2.12. Структурная схема 83

2.рабочее (электронное) проектирование радиоприемника 84

3.1. Расчет характеристик электрических устройств 84

3.2. Расчет входных Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург цепей 86

3.3. Расчет усилителя радиочастоты 87

3.4. Расчет смесителя 90

3.5. Расчет усилителя промежной частоты 90

3.6. Расчет сенсора 92

4Компьютерное проектирование
электрических схем 93

4.1. Моделирование структурных и многофункциональных схем 95

4.2. Схемотехническое проектирование 97

4.3. Проектирование печатных структур 98

4.4. Подготовка печатных плат к производству 100

4.5. Проектирование конструкции 100

5.6. Советы Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург по выбору системы проектирования 101

5 организационные базы выполнения курсового проекта 102

5.1. Цели и задачки курсового проектирования 102

5.2. Тема курсовых проектов 103

5.3. Календарный план выполнения курсового проекта 103

5.4. Оформление технической документации 104

5.5. Типовые задания на проектирование 104

^ ПРИЛОЖЕНИЕ 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург РЭА В САПР P-CAD 200Х 110

Приложение 2. Интегральные микросхемы для радиотракта вещательных приемников 127

библиографический перечень 131
^
1. Общие вопросы проектирования радиоприемных устройств 1.1. Систематизация радиоприемных устройств

Радиоприемное устройство состоит из антенны, радиоприемника и оконечного устройства Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург. В пособии рассматриваются только вопросы проектирования радиоприемников.

Радиоприемники можно систематизировать по ряду признаков, из которых основными являются:

По предназначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, ретрансляционные и многие другие. Предназначение приемника почти во всем определяет технические решения, избираемые при Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург проектировании.

^ Спектр частот радиосигналов очень широкий: от 30 кГц до 300 ГГц, что соответствует волнам от 10 км до 1 мм. Приемник может быть предназначен для работы на одной либо нескольких фиксированных частотах, либо в Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург неком спектре частот. От спектра частот впрямую зависит выбор активных частей (транзисторов и микросхем) и резонансных систем (с сосредоточенными либо распределенными неизменными).

^ Вид принимаемых сигналов определяется видом модуляции либо ее отсутствием. Употребляются Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург непрерывные, дискретные и цифровые сигналы. В случае непрерывных сигналов используют амплитудную, частотную либо фазовую модуляцию. В случае дискретных сигналов используют подобные виды манипуляции. Радиолокационный импульсный сигнал может быть немодулированным. Не Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург считая обычных сигналов, имеющих базу порядка единицы, используют сложные сигналы, база которых существенно больше единицы по порядку величины. Полоса пропускания головного тракта приемника всегда согласуется с шириной диапазона принимаемого сигнала. Метод детектирования определяется видом модуляции Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург.

По типу структурной схемы различают приемники прямого усиления, прямого преобразования и супергетеродинные приемники. Лучшие высококачественные характеристики обеспечивает применение супергетеродинной схемы. В проф приемниках употребляют двойное и тройное преобразование частоты.

^ Главные Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург операции над сигналом могут производиться в аналоговой, цифровой либо цифроаналоговой форме. Усилительно-преобразовательный тракт обычно является аналоговым, демодуляция и следующая обработка сигналов в современных приемниках нередко делается цифровой.

В качестве активных частей обширно Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург используются полевые и биполярные транзисторы и интегральные микросхемы. Элементная база повсевременно обновляется.

Конструктивно приемники производятся на базе печатного либо большого монтажа с внедрением интегральных микросхем, представляющих из себя каскады, узлы приемников и даже Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург целые приемники.

При учебном проектировании целенаправлено начать работу с ознакомления с типовыми решениями, используемыми в приемниках определенного предназначения. Эти решения выверены долголетней практикой, и их стоит придерживаться.

^ 1.2. Характеристики радиоприемных Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург устройств

В техническом задании на проектирование обычно указываются электронные, конструктивно-эксплуатационные и производственно-экономические характеристики.

К главным электронным чертам относятся верность проигрывания сообщения, спектр рабочих частот, чувствительность, избирательность, динамический спектр, помехоустойчивость, эффективность регулировок и Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург электрическая сопоставимость.

К конструктивно-эксплуатационным чертам относятся масса, габариты, экономичность питания, надежность, ремонтопригодность, эргономические характеристики и стабильность черт при изменении критерий эксплуатации.

В производственно-экономические характеристики входят цена, степень интеграции и Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург унификации узлов, серийноспособность, вид технологического процесса при изготовлении и сроки разработки.

В задании на учебное проектирование приводится только некая часть этих характеристик, другие дорабатываются студентом в процессе проектирования. Данные характеристики непременно Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург должны быть выдержаны, лучше с неким припасом, учитывающим старение частей и различия в критериях эксплуатации. Но существенное превышение высококачественных характеристик неприемлимо. Это связано с тем, что улучшение одних черт всегда сопровождается ухудшением других Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург. К примеру, при увеличении чувствительности приемника может усугубиться его избирательность, уменьшиться динамический спектр, возрасти цена и т.д. При проектировании нужно добиться некого компромисса, обеспечивающего довольно высочайшие характеристики по всей совокупы характеристик Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург.

Высококачественные характеристики супергетеродинного приемника определяются последующими электронными чертами:

  1. Чувствительность ─ способность приемника принимать слабенькие сигналы. Количественно для радиоприемников равномерно больших частот чувствительность оценивается малой ЭДС в антенне ЕА нормально модулированного сигнала, при которой на выходе Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург приемника сигнал воспроизводится с требуемым качеством.

Под требуемым качеством можно осознавать:

2. Избирательность (селективность) – способность приемника выделять нужный сигнал, ослабляя действие помех.

Основное значение Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург имеет частотная избирательность. Различают односигнальную и многосигнальную (эффективную) частотную избирательность.

Односигнальная избирательность определяется амплитудно-частотной чертой фильтров усилительно-преобразовательного тракта приемника при действии на его входе 1-го малого сигнала, не вызывающего нелинейных эффектов. Она Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург оценивается по нормированной амплитудно-частотной характеристике:

γ (f) ,

где К( f ) ─ модуль коэффициента усиления по напряжению на случайной частоте f , К0   резонансный коэффициент усиления. Селективность оценивается оборотной величиной:

Se = K0 / K( f )

и Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург определяет ослабление помехи при данной расстройке Δf = f   f0 .

Обычно избирательность выражается в децибелах:

Se = 20 lg (K0 / K( f )) дБ.

Способом односигнальной избирательности оценивается также избирательность по побочным каналам приема супергетеродинного приемника Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург: по зеркальному каналу, по каналу прямого прохождения, по каналам преобразования частоты, образованным гармониками частоты гетеродина.

В критериях деяния сильных помех, приводящих к эффектам блокирования сигнала, перекрестной модуляции и интермодуляции, употребляется понятие Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург действенной либо многосигнальной избирательности.

Блокированием именуют уменьшение коэффициента усиления усилительно-преобразовательного тракта под действием сильных мешающих сигналов с частотами, отличающимися от частот основного и побочного каналов приема. Перекрестная модуляция проявляется в Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург переносе модуляции помехи на несущую полезного сигнала за счет нелинейности усилительно-преобразовательного тракта. Интермодуляция состоит в том, что при воздействии на нелинейный элемент усилительно-преобразовательного тракта 2-ух либо более помех разных частот, на его Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург выходе в диапазоне интермодуляционных колебаний вида m f1 ± n f2 ± p f3 ±… появляется составляющая, совпадающая или с частотой опции приемника, или с частотой какого-то побочного канала приема.

Количественно многосигнальная избирательность может Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург быть оценена полосой забития сигнала, коэффициентом перекрестной модуляции либо допустимым уровнем взаимомодулирующих сигналов.

3. Помехоустойчивость ─ способность приемника обеспечивать обычное функционирование в критериях воздействия определенной совокупы помех. Есть разные аспекты количественной оценки помехоустойчивости Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург: вероятностный, энергетический, артикуляционный.

4. Электрическая сопоставимость ─ возможность приемника работать вместе с другими радиоэлектронными устройствами и системами.

5^ . Верность проигрывания сообщений. Количественно верность проигрывания оценивается искажениями выходного сигнала приемника по отношению к модулирующей функции Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург. К статическим искажениям относятся линейные (амплитудно-частотные и фазовые) и нелинейные (коэффициенты гармоник основной частоты модуляции). К динамическим искажениям относятся переходные преломления, характеризующие временную зависимость выходного напряжения приемника при подаче на его вход Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург радиоимпульса (время запаздывания импульса, время нарастания фронтального фронта, выброс переходной свойства, спад плоской верхушки импульса).

6^ . Динамический спектр охарактеризовывает допустимый малый и допустимый наибольший уровни входных сигналов. Динамический спектр по основному каналу приема ─ это Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург пределы конфигурации уровня входных сигналов, при которых утрата инфы не превосходит данного значения. Нижняя граница динамического спектра по основному каналу приема ограничена шумами приемника, верхняя ─ нелинейными искажениями. Динамический спектр по примыкающим каналам Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург приема ограничен искажениями инфы, возникающими за счет деяния массивных помех, действующих в примыкающих каналах.

Посреди других электронных черт отметим свойства частотной опции (спектр либо набор рабочих частот), характеристики регулировок, выходную мощность Учебное пособие Научный редактор доц канд техн наук В. И. Елфимов Екатеринбург, характеристики системы питания. Не считая электронных черт огромное значение имеют конструктивно - эксплуатационные и производственно - экономические свойства.




uchebno-tematicheskij-plan-programmi-kursa-po-viboru-okruzhayushaya-sreda-goroda-orenburga.html
uchebno-tematicheskij-plan-programmi-povisheniya-kvalifikacii-sovremennoe-pedagogicheskoe-masterstvo-prepodavatelya-vuza-cel-povishenie-kvalifikacii.html
uchebno-tematicheskij-plan-razdela-dekorativnoe-risovanie-programma-utverzhdena-na-zasedanii-metodicheskogo-soveta.html