Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

Факультет інформаційних та телекомунікаційних технологій і систем

Кафедра комп’ютерної інженерії

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ «РОЗРАХУНОК СТРУКТУРИ ЗАГАЛЬНОГО РАДІОТРАКТУ СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО РАДІОПРИЙМАЧА»

ІЗ ДИСЦИПЛІНИ «ПРИЙМАЛЬНО-ПЕРЕДАВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ»

для студентів денної форми навчання

за напрямком підготовки 6.050903 «Телекомунікації»

Полтава 2011

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи «Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача» із дисципліни «Приймально-передавальні пристрої» для студентів денної форми навчання за напрямом 6.050903 «Телекомунікації»

Полтава: ПолтНТУ, 2011. - 25 - с.

Укладачі: В.Ф. Федін, кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри комп’ютерної інженерії;

О.В. Федін, кандидат технічних наук, начальник лабораторії КВІТІ НТУ «КПІ»;

Н.В. Рвачова, кандидат технічних наук, старший викладач кафедри комп’ютерної інженерії.

Відповідальний за випуск: В.А. Краснобаєв, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри комп’ютерної інженерії.

Рецензент: М.Б. Нікулін, кандидат технічних наук, доцент доцент кафедри комп’ютерної інженерії.

Затверджено науково-методичною

радою університету

Протокол №___від ________2011 р.

Коректор    І.Л. Петренко

ВСТУП

Полтавський вій

Метою виконання розрахунково-графічної роботи «Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача» є перевірка ступеня засвоєння блоку змістовного модулю №2 «Радіоприймальні пристрої».

Звіт про розрахунково-графічну повинний складатися із розрахунку розподілу діапазону частот на піддіапазони; розрахунку смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останьої проміжної частоти; розрахунок кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ. Звіт має бути оформлений на стандартних аркушах формату А4 у текстовому редакторі MS Word або Open Office. Org Writer) та своєчасно поданий на перевірку викладачу.

Вихідні дані для виконання розрахунково- графічної роботи

№ варіанту	Діапазон частот   fmin та fmax, (МГц)	Спосіб розподілу	Коефіцієнт перекриття  піддіапазону КПД, не більше	Частотний інтервал під іапазону ∆f, не більше, МГц	Вид сигналу	Девіація Δfдев або   зсув частоти ΔfЗС, Гц	Спектр первинного сигналу  Fmax і Fmin, кГц	Кількість контурів вхідного пристрою, не більш	Кількість контурів ПВЧ, не більш	Відносна нестабільність Частоти, δf	Кп 100	Dпч дБ	Dзк дБ
1	32-78	1	1,2		F1	200		1	1	1,5*10-7	5,2	46	48
2	22-84	1	1,3		F3	8000	0,3 - 4,2	2	1	2,5*10-6	5,6	48	58
3	2-14	2		2,2	A3А-А1		0,3 - 2,7	1	2	1,4*10-5	3,3	55	53
4	3-22	1	1,5		F1	200		2	1	1,2*10-5	3,6	59	63
5	12-32	2		2,9	F1	500		1	1	1,1*10-5	4,1	53	51
6	3-24	3	1,6	2,8	F1	500		2	1	1,3*10-5	3,3	65	60
7	2-22	3	1,7	3,4	A3		0,3 - 3,4	1	2	2,1*10-5	2,9	62	55
8	4-28	2		3,5	F3	5000	0,3 - 2,7	2	1	2,4*10-4	3,1	50	62
9	2-27	3	1,5	3,8	A3J-В1		0,3 - 3,4	1	2	2,2*10-6	3,5	61	47
10	6-19	2		2,7	F6	250		2	1	2,4*10-6	3,4	58	64
11	5-16	2		2,8	A3A-В1		0,3 - 2,7	1	1	2,8*10-6	3,7	54	56
12	2-26	3	1,4	4,2	A3		0,3 - 3,8	2	1	2,6*10-6	3,4	64	67
13	5-24	2		3,2	F3	7000	0,3 - 3,8	1	2	2,8*10-6	3,9	60	50
14	3-26	3	1,8	4,4	A3		0,3 - 2,7	2	1	3,2*10-6	3,8	49	66
15	6-25	1	1,3		A3A-В1		0,3 - 3,8	1	1	3,4*10-6	4,4	57	54
16	2-28	3	1,6	4,6	A3J-А1		0,3 - 3,4	2	1	3,6*10-6	3,4	66	61
17	3-27	1	1,9		F1	125		1	2	3,8*10-6	3,6	52	49
18	2-21	2		2,4	A3А-А1		0,3 - 3,8	2	1	4,2*10-6	5,5	63	65
19	2-38	3	1,9	4,8	F3	6000	0,3 - 3,4	1	1	1,7*10-5	4,5	56	57
20	5-26	1	1,8		A3J-А1		0,3 - 4,2	2	1	2,5*10-6	3,4	67	52
21	2-15	2		2,3	F1	500		2	1	1,3*10-5	3,6	55	58
22	3-22	1	1,5		A3		0,3 - 3,4	1	2	2,1*10-6	4,1	59	53
23	12-32	2		2,6	F3	5000	0,3 - 2,7	2	1	2,4*10-5	3,3	53	63
24	3-24	3	1,6	4,1	A3J-В1		0,3 - 3,4	1	2	2,2*10-6	2,9	65	51
25	2-22	3	1,7	3,9	F6	250		2	2,4*10-6	3,1	62	60
26	4-28	2		3,5	A3A-В1		0,3 - 2,7	1	1	2,8*10-6	3,5	50	55
27	2-27	1	1,5		A3		0,3 - 3,8	2	1	2,6*10-6	3,4	61	62
28	2-15	1	1,4		F1	250		1	2	5,6*10-6	4,7	51	59
29	2-27	3	1,5		A3A-В1		0,3 - 3,4	1	2	2,2*10-6	3,5	61	47
30	2-21	2		2,4	F1	500		2	1	2,4*10-4	4,1	53	51
31	2-38	3	1,9	4,8	A3		0,3 - 3,4	1	2	2,2*10-6	3,3	65	60
32	5-26	1	1,8		F3	5000	0,3 - 2,7	2	1	2,4*10-6	2,9	62	55
33	2-14	2		2,0	A3J-В1		0,3 - 3,4	1	1	2,8*10-6	3,1	50	62
34	3-22	1	1,5		F6	250		2	1	2,6*10-6	3,5	61	47
35	6-19	2		2,5	F6	250		2	1	2,4*10-6	3,4	58	64

Примітки. Способи розподілу на піддіапазони:

- рівних коефіцієнтів перекриття піддіапазону;

- рівних частотних інтервалів;

- комбінований.

ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНУ РОБОТУ

. Здійснити розподіл діапазону частот приймача на піддіапазони.

. Визначити смугу пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти.

. Визначити кількість перетворень та номінали проміжних частот тракту ПЧ.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ТА ЗАХИСТУ РОБОТИ

Робота виконується кожним студентом самостійно. Самостійність роботи, якість виконання й оформлення роботи свідчать про рівень підготовки студента з дисципліни.

Робота виконується в часи самостійної підготовки. При цьому рекомендується планувати свою роботу таким чином, щоб на виконання роботи приділялося не менше 2 - 3 годин підряд. В іншому випадку ефективність самостійної роботи різко знижується.

Закінчена робота підписується студентом і подається викладачу для перевірки. Після перевірки роботи викладачем і усунення, за необхідності, студентом недоліків робота захищається індивідуально.

Результати захисту роботи оцінюються викладачем по 4-бальні системі і заносяться в класний журнал. Роботи після захисту здаються викладачу і зберігаються на кафедрі , після чого знищуються встановленим порядком.

При незадовільному захисті роботи студент повинен виконати роботу за новим варіантом.

ЗМІСТ ТА ПОРЯДОК ОФОРМЛЕННЯ РОБОТИ

У кожному окремому випадку обсяг і зміст роботи визначається індивідуальним завданням. Завершена робота повинна мати такі частини:

. Титульний аркуш.

. Зміст.

. Завдання.

. Розділ 1. Розрахунок розподілу діапазону частот на піддіапазони;

. Розділ 2. Розрахунок смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти;

. Розділ 3. Розрахунок кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ;

. Графічні матеріали:

рисунок, що відображає розподіл діапазону частот на піддіапазони;

рисунок, що відображає смугу пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти;

рисунок, що відображає співвідношення проміжних частот, що визначені за умови забезпечення односигнальної вибірковості приймача.

. Висновок.

. Список використаної літератури .

Зразок титульного аркуша роботи приведений у додатку А.

Завдання на роботу містить у собі всі дані, що відповідають певному варіанту. Приклад завдання приведений у додатку Б.

Робота виконується на стандартних листах формату А4 (297x210 мм), зброшурованих у папку. Текст роботи виконується темним чорнилом або друкується на одній стороні листа. З лівої сторони листа залишають поля розміром 3 - 4 см.

При виконанні роботи необхідно широко спиратися на знання, отримані на інших кафедрах і використовувати їх при розрахунку окремих каскадів. Можна використовувати будь-яку літературу, що дозволяє успішно виконати роботу, але в основу варто покласти підручники і посібники, що рекомендуються кафедрою.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЗАВДАННЯ

Необхідність забезпечення переналагодження радіоприймачів у широкому діапазоні частот при підтримці сталості їхніх основних параметрів призвели до необхідності розподілу всього діапазону частот приймача на піддіапазони.

Розподіл діапазону частот приймача на піддіапазони

Розподіл на піддіапазони необхідно здійснити таким чином, щоб коефіцієнт перекриття по частоті для способу рівних коефіцієнтів перекриття, або частотній інтервал для способу рівних частотних інтервалів, з одного боку, не перебільшували заданого, а з іншого - були однаковими для всіх піддіапазонів. Для цього доцільно провести розподіл у наступній послідовності:

. Розрахувати кількість піддіапазонів n, виходячи із загальної ширини діапазону частот і коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу). Ця кількість у загальному випадку буде числом не цілим.

. Обрати кількість піддіапазонів як найменше ціле число, що перебільшує результат розрахунку (якщо отримали 3,31 піддіапазонів, треба обирати 4 піддіапазони).

. Відповідно до загальної ширини діапазону частот і обраної кількості піддіапазонів розрахувати нове значення коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу).

. Відповідно до нових значень коефіцієнта перекриття по частоті (частотного інтервалу) розрахувати частотні межі піддіапазонів.

. Забезпечити перекриття піддіапазонів шляхом збільшення їх верхніх меж та зменшення їх нижніх меж на 2 - 5% від ширини піддіапазону.

Приклади розрахунку розподілу діапазону частот на піддіапазони наведені в додатку В.

Визначення смуги пропуску фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти

Смуга пропуску ФЗС останньої ПЧ повинна бути визначеною з урахуванням ширини спектру сигналу і нестабільності радіолінії, яка обумовлена нестабільністю опорних кварцових генераторів систем синтезу частот передавача і приймача.

Приклад розрахунку смуги пропуску з урахуванням ширини спектру сигналу і нестабільності радіолінії наведений в додатку Г.

Визначення кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ

Число перетворень і номінали проміжних частот fПЧ повинне бути визначене, виходячі зі сумісного виконання таких вимог:

·   забезпечення вибірковості по дзеркальному каналу DЗ;

·   забезпечення вибірковості по каналу проміжної частоти DПЧ;

·   забезпечення вибірковості по сусідньому каналу прийому DС;

·   забезпечення припустимих співвідношень між частотами сигналу і гетеродина X = fC / f;

·   відповідність номіналу проміжної частоти стандартному значенню.

Забезпечення спільного виконання усіх вищезгаданих вимог достатньо складно. Необхідно враховувати ряд факторів:

·   розходження в характеристиках загасання, внесеного різноманітними елементами сигнального тракту;

·   залежність характеристик загасання виборних ланцюгів від способу їхньої побудови і застосовуваної елементної бази;

·   суперечливість вимог до номіналів проміжних частот із погляду забезпечення необхідної вибірковості по неосновних каналах прийому - сусідньому, дзеркальному і каналу проміжної частоти.

Як відомо, при традиційному перенесенні частоти прийнятого сигналу «вниз» ослаблення по каналу проміжної частоти і сусіднього каналу зростає зі зменшенням fПЧ, а ослаблення по дзеркальному каналу зростає зі збільшенням fПЧ. Комбінації основних варіантів можливого взаємного розташування частот fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ, DС, DПЧ, подані на рис.1. Проведемо їх аналіз.

Перетинання діапазонів значень fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ і DС (рис.1, а), свідчить про можливість побудови тракту всього з одним перетворенням частоти. Відсутність такої області (рис.1, b) говорить про необхідність подвійного перетворення частоти, при якому значення fПЧ1 забезпечить виконання вимог по DЗ, а fПЧ2 - по DС.

Перетинання діапазонів значень fПЧ, визначених з умов забезпечення DЗ і DПЧ (рис.1, а, b), свідчить про можливість побудови тракту з першим перетворенням частоти «вниз». Відсутність такої області (рис.1, c, d) говорить про необхідність першого перетворення частоти «нагору» і, як наслідок, збільшенні загального числа перетворень частоти як мінімум на одне.

Очевидно, що наявність областей перетинання веде до мінімізації структури загального радіотракту, а їхня відсутність - до збільшення числа перетворень. Відсутність областей перетинання може бути обумовлена:

·   високими вимогами з DЗ, DПЧ і DК;

прагненням забезпечити високу чутливість шляхом застосування одноконтурних виборних систем у преселекторі; необхідністю використання стандартних значень fПЧ для мінімізації затрат шляхом використання готових виборних систем.

У такий спосіб для визначення числа перетворень і номіналів проміжних частот необхідно:

1.       Розрахувати граничні значення проміжних частот fПЧ на підставі вимог до DЗ, DПЧ і DС;

2.       Порівняти значення проміжних частот fПЧ (рис.1), і на підставі цього порівняння обрати кількість і вид перетворень частоти;

.         Обрати номінали проміжних частот (і відповідно частот гетеродинів) у середині областей перетинання і з урахуванням додаткових умов.

Алгоритм розрахунку кількості перетворень і номіналів проміжних частот тракту ПЧ наведений на рис.2.

Для визначення граничних значень проміжних частот, що обмежені вимогами до DЗ, DПЧ і DК, можна скористатися розрахунковими формулами з різноманітних джерел, наприклад [4, 5].

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення дзеркального каналу на величину не менше DЗ, визначається за такими формулами [4]:

·   для одноконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ

 ;      (1)

·   для двоконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ (або одноконтурного вхідного пристрою та двоконтурного ПВЧ)

.    (2)

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення каналу проміжної частоти на величину не менше DПЧ, визначається за такими формулами [1]:

·   для одноконтурного вхідного пристрою й одноконтурного ПВЧ

;      (3)

·   для двоконтурного вхідного пристрою й одноконтурного ПВЧ (або одноконтурного вхідного пристрою та двоконтурного ПВЧ)

.    (4)

Якщо здійснюється перше перетворення «нагору», то відстань від дзеркального до основного каналу є набагато більшою, ніж до каналу проміжної частоти. Оскільки вимоги до подавлення дзеркального каналу і каналу проміжної частоти природно однакові, вимоги до подавлення дзеркального каналу можна не враховувати. Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення каналу проміжної частоти на величину не менше DПЧ, для одноконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ визначається за формулою

.      (5)

Значення проміжної частоти, при якому забезпечується послаблення сусіднього каналу на величину не менше DС, визначається за формулою

діапазон частота приймач пропуск

f ''ПЧ < DFФЗС • QЕКВ ПЧ • y(n).        (6)

В останній формулі значення DС в уявному вигляді відсутнє, оскільки на практиці вимоги до величини послаблення сусіднього каналу звичайно задаються значеннями смуги пропуску DFФЗС і коефіцієнта прямокутності КП фільтра зосередженої селекції (ФЗС) у тракті основної проміжної частоти.

У формулах, що наведені вище, застосовані такі позначення:min, fmax - найменша і найбільша частоти приймача (наприклад, fmin=2 МГц; fmax=12 МГц), які можна з’ясувати у вихідних даних;ЕКВ ВЧ, QЕКВ ПЧ - еквівалентні добротності вибіркових систем високочастотного тракту і тракту проміжної частоти (наприклад, QЕКВ ВЧ=50; QЕКВ ПЧ = 100), підстави для обрання якого наведені в [4];

а - параметр узгодження антени з вхідним пристроєм (наприклад, а = 0,5), підстави для обрання якого наведені в [4];

η - ступінь зв’язку між контурами для двоконтурного вхідного пристрою (наприклад, η = 0,8), підстави для обрання якого наведені в [4];

DFФЗС - смуга пропускання тракту останньої (основної) проміжної частоти (наприклад, DFФЗС = 3,2 кГц), яка може бути розрахована на підставі даних про ширину спектра сигналу та нестабільності радіолінії;

y(n) - параметр, що залежить від коефіцієнта прямокутності, кількості контурів n і типу вибіркової системи в тракті основної проміжної частоти (наприклад, для КП 100 = 2,4; y(n) = 2,82 (4 - контурний ФЗС)).

Смуга пропуску DFФЗС розрахована у другому розділі контрольної роботи.

Еквівалентна добротність вибіркових систем високочастотного тракту QЕКВ ВЧ обирається з табл.2 довідкових відомостей та розраховується відповідно до обраних параметра узгодження вхідного пристрою з антеною а і ступеня зв’язку між контурами η.

Еквівалентна добротність вибіркових систем тракту проміжної частоти QЕКВ ПЧ обирається з табл.1 довідкових відомостей.

Підстави для обрання параметра y(n) наведені в [4] та в табл.3 довідкових відомостей. Користуючись нею, необхідно обрати тип схеми ППЧ і знайти для нього значення коефіцієнта прямокутності не більше заданого.

Приклад розрахунку кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ відповідно до вихідних даних варіанта 1 наведений у додатку Д.

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Головин О.В. Профессиональные радиоприемные устройства декаметрового диапазона. - М.: Радио и связь, 1985. - 288 с.

. Банков В.Н., Барулин Л.Г. и др. Радиоприемные устройства /Под ред. Барулина Л.Г. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

. Калихман С.Г., Левин Я.М. Радиоприемники на полупроводниковых приборах. Теория и расчет . - М.: Связь, 1979. - 352 с.

. Заварин Г.Д., Мартынов В.А., Федорцов Б.Ф. Радиоприемные устройства. - М: Воениздат, 1973. - 423 с.

. Гормелев В.Д. и др. Основы проектирования радиоприемников. - Л.: Энергия, 1977. - 384 с.

ДОВІДКОВІ ВІДОМОСТІ ДЛЯ ВИКОНАННЯ КОНТРОЛЬНОЇ РОБОТИ

До розділу 2

Ширина спектра сигналу для різних видів модуляції розраховується за наступними формулами:

Вид сигналу	Формула розрахунку ширини спектра
A3J-А1, A3А-А1, A3H-А1, A3J-B1, A3А-B1, A3H-B1	ΔFСП = Fmax - Fmin
A3, A3В	ΔFСП = 2Fmax
F3	ΔFСП = 2Fmax *(1 + mЧМ +√mЧМ);  mЧМ = Δfдев / Fmax
F1	ΔFСП = 2 ΔfЗС
F6	ΔFСП = 4 ΔfЗС

де ΔFСП - ширина спектра прийнятого радіосигналу, Гц;і Fmin - максимальна та мінімальна частоти спектру первинного сигналу, Гц;ЧМ - індекс частотної модуляції;

Δfдев - девіація частоти;

ΔfЗС - частотний зсув між двома частотами маніпуляції, Гц.

До розділу 3

Параметр узгодження вхідного пристрою з антеною а обирається:

ü  а = 1 - при узгодженні показників потужності;

ü  а = 1,5 - 2 - при оптимальному узгодженні по шумам;

ü  а = 0,5 - при роботі з неналагодженою антеною.

Параметр (ступінь) зв’язку між контурами η для двоконтурного вхідного пристрою обирається:

ü  η = 0,8 - 0,9 - для реалізації відповідної кращої чутливості;

ü  η = 0,4 - 0,6 - для реалізації відповідної кращої вибірковості.

Еквівалентна добротність вхідного пристрою може бути визначена через його резонансну добротність за формулами:

для одноконтурного вхідного пристрою	для двоконтурного вхідного пристрою

Еквівалентна добротність контурів (фільтрів) тракту проміжної частоти може вважатися такою, що дорівнює їхній резонансній добротності.

Значення резонансної добротності контурів трактів проміжної та високої частот наведені в таблицях 1 і 2. Значення функції y(n) наведені в таблиці 3.

Значення резонансної добротності контурів тракту проміжної частоти Таблиця 1.

Діапазон частот, кГц	Резонансна добротність контурів тракту проміжної частоти
100 - 200	100 - 150
200 - 400	150 - 200
400 - 600	250 - 300
1500 - 5000	80 - 100
5000 - 20000	50 - 100
20000 - 60000	30- 50

Значення резонансної добротності контурів тракту високої частоти

Таблиця 2.

Діапазон частот, МГц	Резонансна добротність контурів преселектора
0,1 і менш	20 - 50
0,1 - 1,5	40 - 70
1,5 - 30	70 - 130
30 - 300	100 - 150

Значення функції y(n) Таблиця 3.

Тип схеми ППЧ		Функція	Кількість каскадів
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
ППЧ з однокортурними каскадами, що налагоджені на одну частоту		y(n)	1,0	1,55	1,96	2,3	2,6	2,86	3,1	3,3	3,5	3,7
		КП 100	100,0	15,5	8,9	6,9	6,0	5,45	5,1	4,89	4,7	4,6
ППЧ з двійками взаємно розлагоджених каскадів (критичне розлагодження)		y(n)		0,71		0,88		0,99		1,07		1,14
		КП 100		10,1		3,9		3,0		2,63		2,44
ППЧ з трійками взаємно розлагоджених каскадів (критичне розлагодження)		y(n)			0,5			0,58			0,63
		КП 100			4,64			2,49			2,07
ППЧ з двоконтурними фільтрами   (критичний зв’язок)		y(n)	0,71	0,88	0,99	1,07	1,2	1,25	1,29	1,33	1,37
		КП 100	10,0	3,93	2,98	2,63	2,44	2,33	2,26	2,21	2,17	2,14
ППЧ з ФЗС	ФЗС 4 контури	y(n)	2,82	2,6
		КП 100	2,2	1,3
	ФЗС 5 контурів	y(n)	2,82	2,6
		КП 100	1,8	1,2
	ФЗС 6 контурів	y(n)	2,82	2,6
		КП 100	1,5	1,15

Додаткові умови при виборі числа перетворень і номіналів проміжних частот:

1. Номінальні значення проміжної частоти повинні знаходитися поза діапазоном робочих частот радіоприймача.

. Для забезпечення на виході детекторного каскаду кращої фільтрації проміжної частоти її величина повинна бути вище верхнього значення частоти модуляції принаймні в 5-10 разів.

. Проміжна частота повинна вибиратися поза діапазоном робочих частот потужних радіомовних станцій. За міжнародними угодами потужні радіомовні станції працюють у таких ділянках діапазону: 150-420 кГц; 520-1500 кГц. У КХ діапазоні радіомовні станції працюють у вузьких ділянках діапазону поблизу частот 4,2; 6,1; 7,3; 9,7; 12; 15,7; 18,7; 23 МГц.

. При остаточному виборі номіналів проміжних частот необхідно вибирати стандартизовані значення. Наприклад, у діапазоні метрових і дециметрових хвиль рекомендується брати 10, 30, 60, 100, 120 МГц. Для приймачів діапазону коротких і більш довгих хвиль стандартних значень проміжних частот тракту основний ПЧ не передбачено. Можна зазначити лише такі найбільш часто використовувані у фахових радіоприймальних пристроях значення fПЧ: 30, 75-80, 100, 110, 128, 215, 190, 420-470 500-525, 625, 900, 1600, 2000 кГц.

Додаток а

Приклад оформлення титульного листка розрахунково-графічної роботи

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Кафедра комп’ютерної інженерії

РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА РОБОТА

на тему:

«Розрахунок структури загального радіотракту супергетеродинного радіоприймача»

з навчальної дисципліни

«ПРИЙМАЛЬНО-ПЕРЕДАВАЛЬНІ ПРИСТРОЇ»

Виконав(ла) студент(ка)_______навчальної групи

(прізвище, ім’я, по батькові)

Перевірив_______________________________________________

Полтава 20__

Додаток Б

ЗАВДАННЯ на розрахунково-графічну роботу

1.       Здійснити розподіл діапазону частот приймача на піддіапазони.

2.       Визначити смугу пропускання фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти.

.         Визначити кількість перетворень та номінали проміжних частот тракту ПЧ.

ВИХІДНІ ДАНІ

№	Діапазон частот fmin та fmax,  (МГц)	Спосіб розпо-ділу	Коефіцієнт перекриття по піддіапазону КПД, не більше	Частотний інтервал під діапазону ∆f, не більше, МГц	Вид сигналу	Спектр первинного сигналу  Fmax і Fmin, кГц
11	3-26	3	1,8	2,4	А3А-А1	0,3-3,8

№	Кількість контурів вхідного пристрою	Кількість контурів ПВЧ, не більше	Відносна нестабільність частоти	КП 100	DПЧ дБ	DЗК дБ
11	2	1	2,6Ì10-6	3,8	66	50

Примітка

Спосіб розподілу на піддіапазони: комбінований.

ДОДАТОК В

Приклади розрахунку розподілу діапазону частот на піддіапазони

Для способу рівних коефіцієнтів (дані варіанта 1).

. Розрахуємо кількість піддіапазонів, виходячи із загальної ширини діапазону частот і коефіцієнта перекриття по частоті.

Загальний коефіцієнт перекриття по частоті КЗАГ становить:

КЗАГ = fmax / fmin;

КЗАГ = 78 / 32 = 2,438.

Кількість піддіапазонів n при цьому становить:

= logKfÌ (КЗАГ);

= log1,2Ì (2,438) = lg (2,438) / lg (1,2) = 4,89.

За умов того, щоб коефіцієнт перекриття по частоті піддіапазону не перебільшував заданого, кількість піддіапазонів n обираємо = 5.

. Відповідно до загальної ширини діапазону частот і обраної кількості піддіапазонів розрахуємо нове значення коефіцієнта перекриття по частоті піддіапазону:

 

Кf =  =  = 1,195.

Відповідно до нових значень коефіцієнта перекриття по частоті піддіапазону розрахуємо та занесемо в табл.1 частотні межі піддіапазонів fi та fi+1:

= fmin * Кf (i-1);+1 = fi * Кf ,

де i - номер піддіапазону.

Частотні межі під діапазонів Таблиця 1

Номер піддіапазону	fi, МГц	fi+1 , МГц
1	32,000	38,242
2	38,242	45,701
3	45,701	54,616
4	54,616	65,269
5	65,269	78,000

Для забезпечення частотного перекриття піддіапазонів коефіцієнт перекриття по частоті кожного піддіапазону збільшимо на 2%. При цьому частотні межі піддіапазонів fi та fi+1 змінються наступним чином:зменшити на √1,02;+1 збільшити на √1,02.

Частотні межі піддіапазонів, що розраховані з урахуванням частотного перекриття піддіапазонів, наведені в таблиці 2.

Частотні межі з урахуванням частотного перекриття піддіапазонів Таблиця 2

Номер піддіапазону	fi, МГц	fi+1 , МГц
1	31,678	38,622
2	37,858	46,156
3	45,242	55,159
4	54,067	65,918
5	64,613	78,776

Прилад графіка, що відображає розподіл діапазону частот на під діапазони, поданий на рис.1.

Для способу рівних частотних інтервалів (дані варіанта 18).

. Розрахуємо кількість піддіапазонів, виходячи із загальної ширини діапазону частот і припустимої величини частотного інтервалу ∆f.

Кількість піддіапазонів n становить:

= (fmax - fmin ) / ∆f;

= (21 - 2) / 2,4 = 7,92.

За умов того, щоб величина частотного інтервалу ∆f не перебільшувала заданої, кількість піддіапазонів n обираємо = 8.

. Відповідно до загальної ширини діапазону частот і обраної кількості піддіапазонів розрахуємо нове значення частотного інтервалу ∆f:

 

∆f = (fmax - fmin ) / n;

 

∆f = (21 - 2) / 8 = 2,375.

Відповідно до нових значень частотного інтервалу розрахуємо та занесемо в табл.1 частотні межі піддіапазонів fi та fi+1:= fmin + ∆f * (i-1);+1 = fi + ∆f ,

де i - номер піддіапазону.

Частотні межі під діапазонів Таблиця 1

Номер піддіапазону	fi, МГц	fi+1 , МГц
1	2,000	4,375
2	4,375	6,750
3	6,750	9,125
4	9,125	11,500
5	11,500	13,875
6	13,875	16,250
7	16,250	18,625
8	18,625	21,000

Забезпечення частотного перекриття піддіапазонів здійснюється таким же чином, як і у попередньому прикладі.

Для комбінованого способу (дані варіанта 18).

. Розрахуємо кількість піддіапазонів, виходячи із загальної ширини діапазону частот, коефіцієнта перекриття по частоті і припустимої величини частотного інтервалу ∆f.

Загальний коефіцієнт перекриття по частоті КЗАГ становить:

КЗАГ = fmax / fmin;

КЗАГ = 28 / 2 = 14.

Кількість піддіапазонів n при цьому становить:

= logKfÌ (КЗАГ); = log1,6Ì (14) = lg (14) / lg (1,6) = 5,61.

Відповідно до значення коефіцієнта перекриття по частоті піддіапазону розрахуємо та занесемо в табл.1 частотні межі піддіапазонів fi та fi+1 та відповідні значення ширини кожного піддіапазону ∆f:

= fmin * Кf (i-1);+1 = fi * Кf ;

∆f = fi+1 - fi,

де i - номер піддіапазону.

Частотні межі під діапазонів Таблиця 1

Номер піддіапазону	fi, МГц	fi+1 , МГц	∆f, МГц
1	2,000	3,200	1,200
2	3,200	5,120	1,920
3	5,120	8,192	3,072
4	8,192	13,107	4,915
5	13,107	20,972	7,864
6	20,972	33,554	12,583

Як видно з табл.1, ширина третього піддіапазону вже перебільшує припустиме значення частотного інтервалу ∆f. Тому, починаючи з третього інтервалу, розподіл на піддіапазони проводимо методом рівних частотних інтервалів.

Кількість піддіапазонів n, що розподілені методом рівних частотних інтервалів, становить

= (fmax - f1 ) / ∆f,

де f1 - найбільша частота останнього піддіапазону, що розподілені методом, рівним коефіцієнту перекриття по частоті піддіапазону, f1 = 5,120 МГц:= (28 - 5,120) / 2,6 = 8,80;

За умов того, щоб величина частотного інтервалу ∆f не перебільшувала заданої, кількість піддіапазонів n обираємо = 9.

. Відповідно до загальної ширини діапазону частот і обраної кількості піддіапазонів розрахуємо нове значення частотного інтервалу ∆f:

 

∆f = (fmax - fmin ) / n;

 

∆f = (28 - 5,120) / 9 = 2,542 МГц.

Відповідно до нових значень частотного інтервалу розрахуємо та занесемо в табл.2 частотні межі піддіапазонів fi та fi+1:

= fmin + ∆f * (i-1);+1 = fi + ∆f.

де i - номер піддіапазону.

Частотні межі під діапазонів Таблиця 2

Номер піддіапазону	fi, МГц	fi+1 , МГц	∆f, МГц
1	2,000	3,200	1,200
2	3,200	5,120	1,920
3	5,120	7,662	2,542
4	7,662	10,204	2,542
5	10,204	12,747	2,542
6	12,747	15,289	2,542
7	15,289	17,831	2,542
8	17,831	20,373	2,542
9	20,373	22,916	2,542
10	22,916	25,458	2,542
11	25,458	28,000	2,542

Забезпечення частотного перекриття піддіапазонів здійснюється таким же чином, як і у попередньому прикладі.

Додаток Г

Приклад розрахунку смуги пропускання фільтра зосередженої селекції останньої проміжної частоти

Смуга пропускання ФЗС останньої ПЧ повинна бути визначена з урахуванням ширини спектра сигналу і нестабільності радіолінії, яка обумовлена нестабільністю опорних кварцових генераторів системи синтезу частот передавача і приймача.

Виходячи з того, що смуга пропускання ФЗС дорівнює

ΔFФЗС = ΔFСП + 2Δfн,

де ΔFФЗС - смуга пропускання ФЗС, Гц;

ΔFСП - ширина спектра прийнятого радіосигналу, Гц;

Δfн - абсолютна нестабільність частоти радіолінії, Гц.

Δfн = δf fmax ,

де δf - відносна нестабільність частоти;ПЧ - максимальна частота діапазону частот.

Оскільки вид сигналу F1 (ЧТ), то для нього

ΔFСП = 2 ΔfЗС,

де ΔfЗС - частотний зсув між двома частотами маніпуляції, Гц.

Підстановка чисельних даних дозволяє отримати такі результати:

ΔFСП = 2 ΔfЗС =	2		*	200		=	400,0	[ Гц ];
Δfн = δf fmax =	1,5	*10-7	*	78	*106	=	11,7	[ Гц ];
ΔFФЗС = ΔFСП + 2Δfн =	400		+	23,4		=	423,4	[ Гц ].

Графічне уявлення смуги частот, що пропускається ФЗС, зображено на

рис. 2.

				ΔfЗС
				fПЧ					f, Гц
	Δfн =	11,7	ΔFСП =	400,0		Δfн =	11,7

Рис. 2.

ДОДАТОК Д

Приклад розрахуну кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ

Розрахунок кількості перетворень та номіналів проміжних частот тракту ПЧ при таких вихідних даних:

Найменування	Позначення	Значення
Найменша робоча частота, МГц	f min	32
Найбільша робоча частота, МГц	f max	78
Необхідне подавлення дзеркального каналу, дБ	48
Необхідне подавлення каналу проміжної частоти, дБ	D пч	46
Коефіцієнт прямокутності ФЗС	Кп	5,2
Параметр узгодження вхідного пристрою з антеною	а	0,5
Коефіцієнт зв’язку між контурами двоконтурного пристрою	η	0,8
Резонансна добротність контурів тракту ВЧ	Q вч рез	120
Резонансна добротність контурів тракту ПЧ	Q пч рез	150
Смуга пропуску ФЗС, Гц	ΔFФЗС	423,4
Функція виду ФЗС	Ψ(n)	2,82

Параметр узгодження вхідного пристрою з антеною для роботи з неналагодженою антеною і коефіцієнт зв’язку між контурами двоконтурного пристрою для реалізації кращої чутливості обрані на підставі даних Додатку.

Значення резонансної добротності контурів трактів проміжної та високої частотвзяти з таблиць 1 і 2 Додатку.

Смуга пропуску ФЗС розрахована у розділі 2. Функція виду ФЗС обрана для найпростішого чотириконтурного ФЗС з таблиці 3 Довідкових відомостей.

Визначимо еквівалентні добротності контурів ВЧ і ПЧ. Еквівалентна добротність вхідного пристрою Qекв ВЧ може бути визначена через його резонансну добротність Qрез ВЧ за формулою:

Qекв ВЧ = Qрез ВЧ .

Еквівалентна добротність контурів трактів проміжної дорівнює резонансній. За таких умов еквівалентні добротності становлять:

Qэкв ВЧ =		120	(	1	)	=	96;
				1,25
Qэкв ПЧ =		150.

Для використання значень подавлення побічних каналів у розрахункових формулах переведемо їх з дБ у кількість разів за формулою

		48
DЗ =	10	20	=	251,19;
		46
DПЧ =	10	20	=	199,53.

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення дзеркального каналу на величину не менше DЗ для одноконтурного вхідного пристрою та одноконтурного ПВЧ визначається за формулою:

;

.

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується подавлення каналу проміжної частоти на величину не менше DПЧ, визначається за формулою:

;

.

Значення проміжної частоти, при якій забезпечується послаблення сусіднього каналу з відповідним коефіцієнтом прямокутності, визначається за формулою:

′′ПЧ < ΔFФЗСÌ Qекв ПЧÌΨ(n);

,4*150*2,82 = 179,1 [кГц].

Розрахунок за вищезазначеними формулами, здійснений за допомогою засобів обчислення, дає такі результати:

f ′ПЧ >	3599,3	кГц;
f ′′′ПЧ <	29367,9	кГц;
f ′′ПЧ <	179,1	кГц.

Співвідношення проміжних частот, що визначені за умови забезпечення односигнальної вибірковості приймача, відображає рис. 3.

Перетинання діапазонів значень DЗ і DПЧ присутнє, що свідчить про можливість першого перетворення частоти «вниз».

Перетинання діапазонів значень DЗ і DС відсутнє, що свідчить про необхідність подвійного перетворення частоти, при якому f ПЧ1 забезпечить виконання вимог до DЗ, а f ПЧ2 - до DЗ.

Значення проміжних частот f ПЧ1 і f ПЧ2 обираємо з урахуванням додаткових умов, що наведені в [1].

Перше перетворення частоти - f ПЧ1 =12 МГц.

Друге перетворення частоти - f ПЧ2 =128 кГц.