Введение

Радиоприемные устройства входят в состав радиотехнических систем связи, т.е. систем передачи информации с помощью электромагнитных волн.

Радиосвязь на железнодорожном транспорте применяется для:

• руководства движением на перегонах и территориях станций (поездная радиосвязь);

• руководства маневровых работ на территории станции и узлов (станционная радиосвязь);

• руководства ремонтно-восстановительных работ на перегонах и территории станции (ремонтно-оперативная радиосвязь)

Радиоприемное устройство состоит из приемной антенны, радиоприемника и оконечного устройства предназначенного для воспроизведения сигналов. Радиоприемники можно классифицировать по ряду признаков, из которых основными являются: тип схемы, вид принимаемых сигналов, назначение приемника, диапазон частот, вид активных элементов, используемых в приемнике, тип конструкции приемника.

Принимаемые сигналы служат для передачи сообщений или измерения положения и параметров относительного движения объектов. Сигналы могут передавать сообщения от одного источника или нескольких. Для передачи информации используется изменение одного из параметров сигнала по закону изменения информационного сигнала. Используются: непрерывные колебания с изменяемой (модулированной) амплитудой, частотой или фазой; колебания, скачкообразно изменяемые (манипулированные) по амплитуде, частоте, или разности фаз; колебания с изменяемой амплитудой, частотой или фазой, которые обусловлены видеоимпульсами с амплитудной, широтной, временной, или дельта-модуляцией, а также кодовыми группами видеоимпульсов.

По назначению различают приемники связные, радиовещательные, телевизионные, радиорелейных и телеметрических линий, радиолокационные, радионавигационные и другие. Связные радиоприемники чаще всего служат для приема одноканальных непрерывных сигналов с АМ (с несущей и боковыми полосами), ОБП (однополосной) и ЧМ или дискретных сигналов с амплитудной манипуляцией, частотной или фазовой. Радиовещательные приемники (монофонические) принимают одноканальные непрерывные сигналы с АМ на длинных, средних и коротких волнах и с ЧМ на ультракоротких волнах. Приемники черно-белых телевизионных программ принимают непрерывные сигналы с АМ и частичным подавлением одной боковой полосы частот и звуковые сигналы с ЧМ. Приемники цветных телевизионных программ принимают также сигналы, создающие цветное изображение. Приемники оконечных станций радиорелейных и телеметрических линий обычно предназначены для приема и разделения каналов многоканальных сигналов с частотным и временным уплотнением.

Импульсные радиолокационные приемо-передающие станции обычно излучают зондирующие радиоимпульсы с фиксированными периодами следования, длительностью импульсов, амплитудой и несущей частотой. Приемники таких станций служат для приема части энергии зондирующих сигналов, отраженной от целей. Отраженные сигналы могут быть импульсными или непрерывными, причем информация о целях может содержаться в изменении во времени амплитуды (или отношения амплитуд) и частоты (или спектре) сигналов.

Согласно рекомендации МККР (Международного консультативного комитета по радио) спектр радиосвязи делится на диапазоны. Наиболее широко распространенные приемники работают в диапазоне 30 кГц - 300 ГГц (на волнах 10 км - 1мм).

В качестве активных элементов каскадов приемников, работающих на частотах 30 кГц - 300 МГц, используются полупроводниковые приборы и электронные лампы. Предпочтение отдается полупроводниковым приборам благодаря их преимуществам (малые габаритные размеры и масса; низкие напряжения и токи питания; большой срок службы и механическая прочность).

В современное время радиосвязь активно развивается, процесс приёма-передачи переходит на цифровой сигнал, радиоприёмники становятся всё более автоматизированными и малогабаритными.

В курсовом проекте произведен расчет радиоприемника амплитудно-модулированных сигналов, диапазона коротких волн, обеспечивающий избирательность по соседнему каналу 34 дБ, по зеркальному каналу 42 дБ; чувствительность 200 мкВ; полосу воспроизводимых звуковых частот 100…4000Гц

1. Выбор и обоснование метода приема, выбор промежуточной частоты

Схемы радиоприемников подразделяются на схемы приемников прямого усиления и супергетеродинные.

Приемником прямого усиления называли приемником, усиление сигнала которого от антенны до детектора осуществлялось на одной и той же частоте. Свойства этого приемника улучшали за счет использование в нем регенераторов и сверх генераторов, а так же подключения резонансного контура в цепь анода лампы. Все это привело к тому, что приемники прямого усиления долгое время являлись основным типом.

ВЦ

УРЧ

ДЕТ

УНЧ

ОУ

Антенна

Рисунок 1.1 Структурная схема радиоприемника прямого усиления

Однако приемники прямого усиления не позволяли реализовать высокую чувствительность. Так как при больших рабочих усилениях возбуждались, а перекрытия рабочего диапазона частот в таких приемниках должно осуществляться несколькими перестраиваемыми контурами, что сопровождается сильным изменением формы резонансной характеристики и коэффициента усиления.

Наряду с усовершенствованием приемников прямого усиления велись поиски и других методов приемов радиосигналов. В 1918 году был предложен супергетеродинный метод приема. По этой схеме выделение и усиление радиосигнала осуществляется на 3 частотах: на радиочастоте, промежуточной и частоте модуляции.

Супергетеродинный метод приема и по сей день остается основным. Это объясняется тем, что он позволяет обеспечить устойчивый прием весьма слабых сигналов в условиях сильных помех.

Антенна

Рисунок 1.2 Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

Наряду с достоинствами схемы, имеются также недостатки, один из которых так называемые побочные каналы приема, а так же более высокий уровень собственных шумов по сравнению с приемником прямого усиления.

Исходя из выше перечисленных свойств схем, выбираю приемник по супергетеродинной схеме, поскольку этот вид схем имеет более высокую чувствительность и избирательность при приеме слабых сигналов, в условиях помех.

Величина промежуточной частоты приемника выбирается из следующих условий:

1. Промежуточная частота (f_пр) не должна находиться в диапазоне частот приемника или близко от границ этого диапазона.

2. f_пр не должна совпадать с частотой какого-либо мощного передатчика.

3. Для получения хорошей фильтрации f_пр на входе детектора должно быть выполнено следующее условие: f_пр>=10F_в, где F_в - верхняя частота модуляции.

4. С одной стороны, для увеличения избирательности по дополнительным каналам приема f_пр необходимо выбирать как можно выше, а с другой стороны, для обеспечения заданных полосы пропускания и избирательности по соседнему каналу f_пр должна быть как можно ниже. Для удовлетворения этих противоречивых требований приходится искать приемлемый компромисс.

Исходя из выше перечисленных условий, я выбираю f_пр=465 кГц, так как данная частота не входит в диапазон принимаемых приемником частот, не находится какого-либо мощного передатчика.

2. Предварительный расчет

2.1 Определение количества поддиапазонов приемника и его полосы пропускания

Граничные частоты диапазона принимаемых частот с учетом коэффициента запаса:

f '_min=0.98*f _min (2.1)

где f min=0,15МГц.

f '_min =0,98*0.15=0.147 МГц,

f _'max=1,02*f _max (2.2)

где f max=0,41 МГц.

f _'max =1,02*0.41=0.401 МГц,

Требуемый коэффициент перекрытия диапазона:

K_d=f ‘max/f ‘min=0.401/0.147=2.73 (2.3)

Настройку приемника на рабочую частоту внутри диапазона рабочих частот осуществляю с помощью конденсатора переменой емкости типа КПЕ 9…270 10…490 пФ, который обеспечивает перекрытие диапазона k_dmax= 3 больше требуемого коэффициента перекрытия диапазона k_d=2.73, поэтому в приемнике будет один под диапазон.

Так как проектируемый радиоприемник диапазонный и допускает подстройку в процессе приема радиосигналов, то принимаю ширину полосы пропускания приемника (П) равной ширине спектра радиосигнала

П=2*∆f_ам=2*F_в=2*4000=8000Гц= 8кГц, (2.4)

где Fв=8000Гц=8 кГц.

2. Распределение ослабления на краях полосы пропускания по трактам радиоприемника

Практикой установлены (1) следующие значения ослаблений на краях полосы пропускания трактов радиоприемника:

σ_прч≤ 1 дБ – ослабление на краях полосы пропускания тракта радиочастоты,

σ_пдет.≤(1 … 2) дБ – ослабление на краях полосы пропускания детектора,

σ_пУЗЧ≤(3 …4,5) дБ – ослабление на краях полосы пропускания усилителя звуковой частоты.

В расчете принимаю: σ_пр.ч.=1,5 дБ; σ_п.дет=1,5 дБ; σ_п.узч=4 дБ.

Определяю ослабление на краях полосы пропускания тракта промежуточной частоты (ТПЧ):

σ_пп.ч.=σ_п –σ_пр.ч.-σ_п.дет–σ_п.узч=14-1,5-1,5-4=7 дБ, (2.5)

где σ_п=14дБ.