radijo imtuvas
1. Įvadas
Pasaulis jau nebegali egzistuoti be radioelektronikos išradimų. Žmogui sunku suvokti savo gyvenimą be elektronikos teikiamų gėrybių. Iš tiesų per pastarąjį šimtmetį elektronikos mokslas žengė toli į priekį. Radijo ir televizijos istorija galima teigti prasidėjo nuo tada, kai 1864 m. Maksvelas teoriškai įrodė jog egzistuoja kintamasis laukas, kuris gali sklisti erdvėje šviesos greičiu. Aišku teorija be praktikos nieko galutinai negali įrodyti. Todėl, kai 1887 m. Hercas įrodė Maksvelo bangų egzistavimą ir po dešimties metų 1897 Popovas pademonstravo kaip veikia „prietaisas eelektriniams virpesiams aptikti ir registruoti“, buvo padarytas pirmas žingsnis į radioelektronikos sritį. 1901 m. Marconi pasiuntė pirmą radijo signalą per Atlanto vandenyną. Nuo 1903 m. prasidėjo lempinės elektronikos era. 1911 m. buvo sėkmingai užmegztas ryšys tarp lėktuvo ir žemes. Toliau buvo sukurta dvipusio radijo ryšio stotis. Iki 1918 m. radijo ryšio kokybė nebuvo itin gera. 1918 m. buvo pradėta naudoti regeneracinė schema, kuri gerokai padidino imtuvų selektyvumą ir jautrumą. 1918 m. Amstrongas užpatentavo pirmą superheterodininio imtuvo schemą. Tai buvo pirmoji sschema, kurią mes iki mūsų dienų sėkmingai naudojame. Pirmieji superheterodininiai imtuvai buvo labai dideli ir turėjo labai daug trūkumų, bet jų veikimo principas lėmė jų egzistavimą.
Atsiradus puslaidininkiui, radioelektronikai atsivėrė nauji keliai. Buvo pradėtas naujas etapas. Šiuo metu mes sėkmingai išnaudojame vvisus elektronikoje padarytus išradimus. Be to radioelektronikos mokslas nestovi vietoje ir juda į priekį. Aišku, kad pagrindai lieka tie patys, bet atsiranda nauji standartai, naujos technologijos, kurios palengvina kiekvieno žmogaus gyvenimą. Dabartiniu metu vis dažniau mūsų radijo imtuvuose stovi sudėtingi mikroprocesoriai, kurie apdoroja sudėtingus radijo signalus. Bet pagrindai visuomet išliks tokie patys. Nelabai galima pakeisti kontūro ir kitokių radijo imtuvo sudėtinių dalių. Kaip matome radijas praėjo sudėtingą vystymosi kelią. Todėl labai svarbu žinoti radioelektronikos istoriją ir pagrindus.
Šis kursinis darbas yra skirtas tam, kad galima būtų susipažinti su radijo imtuvų skaičiavimo pagrindais. Pagrindinė šio kursinio darbo prasmė – išmokti suprojektuoti ir pagaminti radijo imtuvą pagal užduotus parametrus. Be to, tokiu būdu galima išmokti sudėtingo radijo technikos mokslo, kur kiekvienas vienetas turi ssavo atskirą prasmę.
2. Užduoties analizė
Projektuojant radijo imtuvą pirmiausiai reikia išnagrinėti visus užduotus parametrus. Projektuojamo imtuvo parametrai:
Pateiktos užduoties sąlygos:
AM: fsmin-fsmax= (148 – 250)kHz Seg= 36 dB
ft= 465 kHz FŽ= 315 Hz
E= 1,8 mV/m FA= 3,5 kHz
Sev= 26 dB M 10 dB
Set= 26 dB ASR: DUIN= 44 dB; DUIŠ=10 dB
P = 1,0 W
Pagal mano projektuojamo imtuvo dažnių diapazoną (148 – 250 kHz) ir standartinius dažnio diapazonus, mano imtuvas priklauso ilgų bangų imtuvams, nors ir užduotas dažnių ruožas (148 – 250 kHz) nėra standartinis.. Naudojamos moduliacijos tipas atitinka iilgų ir trumpų bangų imtuvuose naudojamam moduliacijos tipui. Tai yra AM (amplitudinė moduliacija). Pagal šį parametrą mano imtuvą galima priskirti prie standartinių šios klasės imtuvų.
Tarpinis dažnis yra standartinis (ft=465kHz). Jis sutampa su šio diapazono standartiniu naudojamu tarpiniu dažniu.
Pagal selektyvumą veidrodinės stoties atžvilgiu 26 dB (jis rodo kiek kartu jautrumas veidrodinės stoties atžvilgiu yra mažesnis už rezonansinį jautrumą) mano imtuvą sunku priskirti kokiai nors standartinei imtuvų grupei.
Pagal selektyvumą tarpinio dažnio atžvilgiu (26 dB) ir selektyvumą gretutinės stoties atžvilgiu (36 dB) šį imtuvą irgi sunku priskirti kokiai nors standartinei imtuvų grupei.
Sev, Set, Seg nėra itin geri. Pagal juos galima pasakyti, kad projektuojamas imtuvas yra antros klasės radijo imtuvu.
Pagal ASR veikimą, signalo pasikeitimo lygį jo išėjime (DUiš=10dB) kai įėjimo signalo lygis pasikeičia DU in = 44dB mano kuriamą imtuvą irgi sunku priskirti kokiai nors imtuvų klasei.
Pagal dažninius iškraipymus (mano imtuvo M£10dB) šį imtuvą sunku priskirti prie standartinių dydžių, nes jie yra 4,5-6dB.
Išėjimo galia yra 1,0W. Ji nėra didelė. Tai supaprastina GDS pakopos sudėtingumą. Be to imtuvo schema supaprastėja.
Apžvelgiant visus parametrus galima pasakyti, kad projektuojamas radijo imtuvas negali būti priskirtas jokiai radijo imtuvų klasei. Taip yra dėl to, kad jo parametrai yra išbarstyti ir nepriklauso nei vienai radijo imtuvų klasei.
Konstruojant šį imtuvą ir atsižvelgiant įį užduotus parametrus geriausia yra jį padaryti panaudojant tranzistorinę elementinę bazę. Aišku galima naudoti ir mikroschemas, bet tai reikalaus papildomų skaičiavimų, nors ir schema galėtų būti paprastesnę (žiūrint iš schemotechninės pusės).
3. Parengtinis imtuvo skaičiavimas ir sandaros schemos sudarymas
Parengtinis imtuvo skaičiavimas reikalingas tam, kad galima būtų sudaryti imtuvo principinę schemą, o po to ir elektrinę principinę schemą. Svarbiausia šioje dalyje gerai paskaičiuoti reikiamus parametrus kurie bus naudojami ir nuo jų priklausys viso imtuvo parametrai.
3.1 Radijo dažnio trakto selektyviosios sistemos parametrų skaičiavimas
Signalinio dažnio trakto (SDT) selektyvinė sistema užtikrina 2 sąlygos :
1. Užtikrintas selektyvumas veidrodinio signalo atžvilgiu Sev.
2. Pralaidumo juosta būtų ne siauresnė kaip 2DFsdt.
Imtuvo selektyvumą veidrodinio kanalo atžvilgiu ir formuoja bendrą rezonansų charakteristiką. SDT selektyvinės sistemos parametrai yra kontūrų skaičius ir jų kokybė Qe. Šie parametrai nustatomi naudojantis selektyvumu veidrodinio kanalo atžvilgiu Sev ir pralaidumo juosta 2DFsdt.
SDT kontūrų kokybė skaičiuojama taip, kad vienu metu būtų patenkinamos
Pradžioje SDT priimame vieną kontūrą n = 1.
Atsižvelgiant į šias sąlygas kontūro kokybė, prie kurios yra užtikrinamas selektyvumas veidrodinio kanalo atžvilgiu yra :
Pradžioje galime priimti kad RDT yra vienkontūrė įėjimo grandinė n=1 :
Toliau apskaičiuojame kontūro kokybe Qej kuri užtikrina reikiamą pralaidumo juostą:
Mk – dažnių kontūro iškraipymas. Mk = 0,7
Radijo dažnio pralaidumo juosta 2DFsdt turi būti platesnė už duotąją imtuvo ppralaidumo juostą 2DF:
DFsp – leistina kontūrų sutapdinimo paklaida, trumpų bangų diapazone. Pasirenkame DFsp = 2kHz
Galima heterodino dažnio nuokrypa :
Qe reikšmę nustatome iš sąlygos :
Qe parenkame kiek artimesne Qev=0,942
Patikriname selektyvumą veidrodinio kanalo atžvilgiu esant akščiausiam ir žemiausiam dažniui panaudojant formules:
Sev max = 32,579dB
Sev min = 41,18dB
Apskaičiavus selektyvumą veidrodinės stoties atžvilgu prie aukščiausio ir žemiausio dažnių, galima teigti, kad sąlyga yra išpildyta, nes apskaičiuotas selektyvumas yra didesnis už nurodytą užduotyje.
Šiais apskaičiuotais selektyvinės sistemos parametrais galima rasti radijo dažnio trakto selektyvumą gretimojo kanalo atžvilgių SegRDT ir praktiškai sukeliamus dažninius iškreipimus MRDT, esant duotai imtuvo pralaidumo juostai 2DF:
SegsSDT = 0,08dB
MSDT = 0,11dB
Paskaičiavus SegRDT galima pastebėti, kad apskaičiuotas selektyvumas yra labai mažas. Tokiu atveju ši selektyvumą reiktu skaičiuoti tarpinio dažnio trakte tam, kad užtikrinti reikiamą selektyvumą Seg.
Toliau galima patikrinti selektyvumą esant tarpiniam dažniui ft=465kHz:
Set = 18,657dB
Ši gauta reikšmė yra mažesnė, negu nurodyta užduotyje Set=26dB, o tai reiškia, kad sąlyga yra nepatenkinama ir įėjimo grandinė neužtikrina selektyvumą tarpinės stoties atžvilgiu, todėl reikia įjungti tarpinio dažnio filtrą.
Vieno kontūro filtras nuslopina trugdantį signalą 20-25 kartus (26-28)dB
Setf=Set+Sef=18+26=44dB
Dabar gauta reikšmė yra didesnė, negu nurodyta užduotyje Set=26dB, o tai reiškia, kad užtikrintas selektyvumas
tarpinės stoties atžvilgiu.
3.2 Tarpinio dažnio trakto selektyviosios sistemos parinkimas
Tarpinio dažnio trakto selektyvioji sistema nulemia imtuvo selektyvumą gretutinio kanalo atžvilgiu drauge RDT formuoja imtuvo rezonansinę kreivę.
diapazone. Taigi skaičiuojamas selektyvumas gretutinio kanalo atžvilgiu : Selektyvumas Seg(sk) kuriam skaičiuojama tarpinio dažnio trakto selektyvioji sistema parenkamas su (15-25)% atsarga dėl sąsajos netikslumo įtakos taip pat įvertinamas SegRDT.
Nuo SegRDT selektyvumas labai priklauso IB diapazone ir šiek tiek mažiau VB
Seg(sk)=37,48 dB
Iš turėtų ir gautų parametrų išsirenku pjezokeraminį (PKF) SSF filtrą. Jo duomenys: FPIP-0,27; grandžių skaičius-4; darbo ddažnis 465 kHz; praleidžiama dažnių juosta 8-11,5kHz; slopinimas pralaidumo juostos kraštuose – 9,5dB; Seg=35dB; vardinis įėjimo laidumas 0,835, vardinis išėjimo laidumas 0,417.
Nustatomas trūkstamas selektyvumas gretutinio kanalo atžvilgiu, kurį užtikrina kitos TDT pakopos – TDS:
Nustatomas trūkstamas selektyvumas gretutinio kanalo atžvilgiu, kurį užtikrina TDT tarpinio dažnio pakopos.
SegTDS = Seg(sk)-Sessf-SegRDT = 37,84-35 = -2,84 dB.
(-) ženklas rodo jog pasirinktas SSF užtikrina reikiamą selektyvumą gretutinės stoties atžvilgiu. Dėl to TDS bus vienos pakopos.
3.3. Aukšto dažnio trakto pakopų skaičiaus nustatymas
Aukštojo dažnio trakto (ADT) pakopų sskaičius lemia siekiamą imtuvo jautrumas. Realusis imtuvo jautrumas įvertinamas minimalia signalo galia, sukuriančia detektoriaus įėjime normaliąją galią, esant duotam signalo ir triukšmo santykiui (standartinis šio santykio didumas yra 20 dB arba 100 kartų galios atžvilgiu), kai moduliacijos koeficientas m=0,3. Imtuvo jjautrumą mažina jo vidiniai savieji triukšmai, ypač pirmųjų pakopų tranzistorių triukšmai. Tranzistoriui dirbant keitiklio režimu, jo triukšmų koeficientas Ktr yra 1,5-2 kartus didesnis už Ktr, dirbant stiprintuvo režimu.
Imtuvo ADT triukšmų koeficientas Ntr mažinamas, panaudojant ne tik mažatriukšmį pirmosios pakopos tranzistorių, kiek galima siaurinant imtuvo pralaidumo juostą, bet ir jungiant RDS.
ADT pakopų skaičius nustatomas, atsižvelgiant tik į duotąjį imtuvo jautrumą bei į jau pasirinktą selektyviąją ADT sistemą. Tam tikslui pasirenkama detektoriaus įėjimo įtampa Ud.
Tiesinės detekcijos atveju nešančiojo dažnio amplitudę Ud diodinio detektoriaus įėjime parenkam 0,5 V, perdavimo koeficientas Kd=0,5. Parenkamas diodinis (tiesinis) detektoriaus tipas.
Tranzistorinių imtuvų detektoriams naudojami puslaidininkiniai diodai, sukeliantys mažiausius netiesinius iškraipymus. Naudojamos tiek nuosekliojo, tiek lygiagrečiojo diodinio detektoriaus schemos. Tačiau nuosekliojo detektoriaus schema naudojama dažniau, nes turi didesnę įįėjimo varžą.
KfADT stiprinimo koeficientas su 1,5-2 kartų stiprinimo atsarga (dėl tranzistorių parametrų sklaidos) radijo imtuvui su feritine antena apskaičiuojamas taip:
kur:
Uin=E*hefmin*Qe*pb=1,8* 0,02*2*0,2=0,0144 mV
Čia: Uin=E*hefmin*Qe*pb=1,8* 0,02*2*0,2=0,0144 mV; – signalo įtampos amplitudė imtuvo 1-ojo tranzistoriaus įėjime arba įėjimo grandinė su feritine antena kontūro išėjime; hef – feritinės antenos mažiausias efektinis aukštis (parenkama hef =(0,003 – 0,015)m IB ir VB; Qe – įėjimo kontūro ekvivalenčioji kokybė didžiausiajam diapazono dažniui fd max (konstrukcinė kontūrinės ritės su feritine antena kokybė Qk=200-300); pb=0,1-0,2 – įėjimo kontūro įįjungimo į pirmosios pakopos tranzistoriaus bazę koeficientas.
Pasirenkamas integrinis grandynas gali būti daugiafunkcinis. Pagal turimus parametrus pasirenku integrinį grandyną K174XA2. Šis integrinis grandynas skirtas darbui aukšto dažnio trakte imtuvuose amplitudinės moduliacijos. Integrinis grandynas K174XA2 naudojamas tik superheterodininėsose schemose. Šiame integriniame grandyne yra keletas blokelių, kurie pateikti 3.3.1. pav.:
3.3.1. pav. Integrinio grandyno K174XA2 sandaros schema
A1-aukšto dažnio stiprintuvas
A2-aukšto dažnio ASR
A3-įtampų stabilizatorius
A4-tarpinio dažnio stiprintuvas
A5-tarpinio dažnio ASR
G1-heterodinas
UZ1-maišiklis
3.3.1pav. yra pavaizduota integrinio grandyno K174XA2 principinė schema. Iš įėjimo grandinės signalas patenka į aukšto dažnio stiprintuvą. Šis aukšto dažnio stiprintuvas yra diferencinis, sudarytas iš VT3 ir VT4 tranzistorių. Aukšto dažnio ASR yra kombinuotas, jis valdomas neigiamų grįžtamų ryšių per diodus VD1¸VD5. Maišiklis sudarytas dvigubos balansines schemos iš tranzistorių VT7¸VT12. Maišiklio išėjimai jungiami prie sutelktos selekcijos filtrų. Heterodinas padarytas VT3 pagrindu. Heterodino kontūras jungiamas kaip išorinis elementas. Tarpinio dažnio stiprintuvas padarytas iš keturių diferencinių pakopų:
1-VT8, VT9
2-VT22, VT23
3-VT26, VT27
4-VT29, VT30
Pirmos trys pakopos turi ASR per diodus VD15¸VD20. Įtampos stabilizatorius visiems pakopoms padarytas iš R21, VD9¸VD14, VT15 ir VT16.
Integrinio grandyno K174XA2 elektriniai parametrai yra pateikti 3.3.1. lentelėje.
3.3.1. lentelė
Parametro pavadinimas Žymuo Parametro didis
Vartojamoji srovė Ivart £16mA
Signalo įėjimo dažnis fin £27MHz
ADS įėjimo varža RinADS ³3kW
TDS įėjimo varža RinTDS ³3kW
Išėjimo varža Rex ³60kW
IN signalo amplitudė Uin £2V
Maitinimo įtampa E (4,8¸15)V
ADS stiprinimo koeficientas KADS £50dB
TDS stiprinimo koeficientas KTDS £60dB
Išėjimo įtampa Uex (60¸560)mV
Harmonikų koeficientas Kh £8%
Išsiaiškinus integrinio grandinio parametrus galima apskaičiuoti tikėtiną aukšto dažnio trakto stiprinimo kkoeficientą:
K’fADT=KRDS*KTDS=141*316=44556
čia:
KTDS=43dB
KRDS=50dB
Taigi sąlyga K’fADT=44556>KfADT=41667 išpildyta ir nereikia jungti papildomų stiprintuvų aukšto dažnio pakopoje.
3.4. Automatinio stiprinimo reguliavimo schemos parinkimas
Automatinis stiprinimo reguliavimas (ASR) – tai automatinis imtuvo stiprinimo koeficientų kitimas, kintant signalo įtampai jo įėjime. Šiuo atveju stiprinimas reguliuojamas, automatiškai paduodant į pakopų grandines reguliavimo įtampą. Skiriamos trijų tipų ASR sistemos: su grįžtamuoju ryšiu (vadinamoji reguliavimo sistema „atgal“), be grįžtamojo ryšio (sistema „pirmyn“) ir ekvivalenčiosios apkrovos varžos didumo keitimas. ASR įtakoje keičiantis tranzistoriaus nuolatinės srovės režimui,keičiasi tranzistoriaus parametrai, kinta pakopos stiprinimo koeficientas, įėjimo ir išėjimo varžos ir talpos. Tai pablogina ASR veikiamos pakopos suderinimą su prieš ir po einančiomis grandinėmis, išderintų ir įėjimo, ir RDS įėjimo rezonansines sistemas. Todėl tranzistoriniuose imtuvuose pakopomis dažniausiai būna aperiodinės ir plačiajuostės TDS pakopos. Tranzistorių parametrų keitimas šių pakopų dažnines charakteristikas mažiau keičia. Radiofoniniuose imtuvuose dažniausiai naudojama ASR sistema su grįžtamuoju ryšiu. Įtampa automatiniam reguliavimui paduodama į pirmąją aperiodinę TDS pakopą.
Mūsų pasirinktame integriniame grandyne yra ASR, todėl mes jo neskaičiuojame.
Šio integrinio grandyno ASR Kuin = 50dB, Kuiš = 10 dB. Mus toki parametrai tenkina.
3.5. Garsinio dažnio trakto parinkimas ir pagrindimas
Radijo imtuvų GDT sudaro galios stiprinimo pakopa, sukuriančios reikiamą signalo galią garsiakalbyje. Garsinio dažnio trakto bazė pasirenkama atsižvelgiant į stiprinimo elementų pagrindinius parametrus, kurie yra: išėjimo galia Piš ; mmaitinimo įtampa E; Įėjimo įtampa UinGDT.
Geriausias sprendimas yra pasirinkti integrinį grandyną, nes jis užima mažiau vietos, nereikalauja sudėtingo skaičiavimo ir papildomo derinimo. Žemo dažnio stiprintuvu integriniai grandynai yra plataus išėjimo galios diapazono. Šis diapazonas yra nuo 10mW iki 100W. Naudojant garsinio dažnio trakte tranzistorius reikia atlikti sudėtingus skaičiavimus, pasirinkti tranzistorių darbo režimus, kurie priklauso nuo išėjimo galios ir t.t.
Taigi pasirenku integrinį grandyną, kurio yra:
platus dažnio diapazonas
platus maitinimo diapazonas
mažas iškraipymo koeficientas ir t.t.
Tokius panašius parametrus turi integrinis grandynas PC1212C. Šis integrinis grandynas yra mažos galios žemo dažnio stiprintuvas ir atitinka užduočiai. Šis integrinis grandynas yra skirtas naudojimui magnetolose, radijo imtuvuose, televizoriuose ir kituose prietaisuose, kur naudojami operaciniai stiprintuvai.
Tipinis šio integrinio grandyno jungimo schema yra pavaizduota 3.5.1. pav.
3.5.1. pav. Tipinis integrino grandinio PC1212C jungimas
Pagrindiniai integrinio grandyno parametrai yra pateikti 3.5.1. lentelėje.
3.5.1. lentelė
Emin 6V Ku 45dB
Emax 9V Kiškraip 0,85%
Piš 1W fž 20Hz
Rap 4W fa 20kHz
Inaud 15mA
3.6 Imtuvo sandaros schemos sudarymas
Imtuvo sandaros schema sudaroma galutinai pasirinkus visas pakopas. Mano projektuojamojo imtuvo sandaros schema pavaizduota 3.6.1. pav. ir priede (VIKO 65301T201 027 E1).
3.6.1. pav. Imtuvo sandaros schema
Dabar trumpai aprašysiu sandaros schemą. Ji susideda iš keleto blokų: įėjimo grandinės, aukšto dažnio pakopos, sutelktos selekcijos filtro, detektoriaus, žemo dažnio stiprintuvo ir išėjimo įrenginio.
Įėjimo grandinė skirta sujungti priėmimo anteną su aukšto dažnio stiprintuvu. Įėjimo grandinė išskiria priimamos stoties signalą
iš kitu signalu ir perduoda jį į pirmą imtuvo pakopą.
Aukšto dažnio pakopa skirta sustiprinti aukšto dažnio signalą ir pakeisti signalo dažnį į tarpinį dažnį nekeičiant moduliacijos koeficientą. Prie aukšto dažnio pakopos jungiamas sutelktos selekcijos filtras. Šis filtras jungiamas tarp aukšto dažnio stiprintuvo ir tarpinio dažnio stiprintuvo pakopų, kad užtikrinti imtuvo selektyvumą gretutinių stočių atžvilgių. Mano projektuojamo imtuvo aukšto dažnio pakopoje naudojamas integrinis grandynas K174XA2, kurio sudėtyje yra radijo dažnio stiprintuvas su ASR, maišytuvas ir tarpinio dažnio stiprintuvas su ASR.
Detektorius nnaudojamas, kad iš moduliuoto signalo išskirti nešamąjį dažnį. Detektorių sudaro diodas, kur naudojama tiesine charakteristika, kad butu mažesni iškraipymai.
Žemo dažnio stiprintuvas skirtas sustiprinti žemo dažnio signalą, kuris gaunamas iš detektoriaus. Galinėje pakopoje dažniausiai naudojami galios stiprintuvai.
Išėjimo įrenginį sudaro dinaminė galvutė. Šios galvutės varžos būna skirtingos: 2W; 4W; 8W ir kitos.
4. Imtuvo pakopų schemų parinkimas ir principinės schemos sudarymas
Projektuojant radijo imtuvą ir sudarant principinę schemą reikia parinkti atskiru pakopų schemas, ryšį tarp jų ir bendrą maitinimo šaltinio įtampą. Pakopų schemos pparinkimas vykdomas atsižvelgiant į projekto duomenis ir skaičiavimus pagal 3 punktą šio kursinio darbo.
Maitinimo šaltinis visiems pakopoms turi būti vienodas, nes kitaip reikės abiejų maitinimo šaltinių. Tokiu būdu reikia žinoti visu pakopų maitinimo diapazonus. Aukšto dažnio trakte naudojamas integrinis ggrandynas K174XA2, kurio maitinimo diapazonas yra nuo 4,8V iki 15V. Žemo dažnio trakte naudojamas integrinis grandymas PC1212C, kurio maitinimo diapazonas yra nuo 6V iki 9V.
Taigi pasirenku maitinimo šaltinio įtampą, kuri yra 9V, nes atitinka visoms nešiojamo radijo imtuvo pakopoms ir yra standartinė. Tokiu būdu mano nešiojamam imtuvui maitinimą geriausiai panauduoti galvaninį elementą tipo „KRONA“, kurį užtikrina 9V įtampą arba stabilizuotą maitinimo šaltinį.
Dabar pasirenku įėjimo grandinės tipą ir jungimo būdą pagal užduoties duomenis. Pagal užduoties duomenis įėjimo grandinė yra su feritine antena.
Aukšto dažnio trakto pakopą pasirenku integrinį grandyną, kuris yra aprašytas 3.3. punkte. Detektorius yra panauduotas iš diodo, nes toks jungimas yra daugiausiai naudojamas, lengvai skaičiuojamas ir užima mažai vietos.
Žemo dažnio stiprintuvo parinkimas yra aprašytas 3.5. punkte. Todėl galima ggalutinai sudaryti principinę imtuvo schemą. Ši schema yra pateikta 4.1. pav. ir priede (VIKO 65301T201027 E3).
5. Elektrinės schemos pakopų skaičiavimas
5.1 Įėjimo grandinės skaičiavimas
Mano imtuvo įėjimo grandinė yra jau pasirinkta pagal užduoties ir skaičiavimo duomenis. Šis skaičiavimas yra įėjimo grandinės su feritine antena, transformatoriniu ryšiu.
Iš pradžių nustatau priimamų dažnių perdavimo koeficientą:
Dabar nustatau kintamojo kondensatoriaus talpа priklausomai nuo kondensatoriaus tipo. Pasirinkus kondensatorių KPP-2:
Ckmax=270pF
Ckmin=5pF
Nustačius kintamojo kondensatoriaus tipа apskaičiuoju ekvivalenčiąją schemos talpą:
Po to pasirenku kontūro schemos talpą C0. Ši talpa ilgųjų bangų diapazone yra <
(20¸50)pF eilės. Taigi C0=40pF. Turėdamas C0 apskaičiuoju minimalią ekvivalenčiąją kontūro talpą pagal formulę:
Cemin=Ckmin+C0=5+40=45pF
Dabar apskaičiuoju paderinamojo kondensatoriaus Cp talpа:
C1=Cesch-C0=138-45=93pF
čia: Cesch-ekvivalentinė schemos talpa; C0-kontūro schemos talpa.
Apskaičiavus Cp pasirenku paderinamąjį kondensatorių K K-2, kurio:
Cpmin=25pF
Cpmax=150pF
Dabar apskaičiuoju kontūro induktyvumą:
Apskaičiuojant ryšio ritės induktyvumą, reikia žinoti kontūro jungimo koeficientą p:
čia: Rin=3kW – radijo dažnio stiprintuvo įėjimo varža;
Re(min) = Rb(min)*Qe=2pfs(min)*Lk*Qe=6,3*0,148*106 *8613*10-6 *2=16*103W
Turėdamas jungimo koeficientа apskaičiuoju ryšio ritės induktyvumа:
Lr=pb*Lk=0,169*2892=488,7
Dar reikia apskaičiuoti antenos vijų skaičių ir pasirinkti šerdį. Savo imtuvo šerdį pasirenku, kurio m0=2000, tai yra 2000HH tipo šerdis, nes šio tipo parinkimas priklauso nuo darbinio diapazono dažnio. Šerdies diametrą dš pasirenku 8mm, o šerdies ilgį lр=160mm. Turint šerdies matmenis nustatau efektinį magnetines šerdies skverbtį me=95, kuris priklauso nuo santykio lš/dš=160/8=20.
Pasirinkus feritą apskaičiuoju kontūrinės ritės vijų skaičių:
vijų
čia:
L’=0,001 – pailginimo koeficientas, randamas iš grafiko 5.7. pav., pagal (2) literatūrą
D=1,1*dš=1,1*8=8,8mm – apvijos skersmuo
mL=0,4 – koeficientas mL randamas iš grafiko 5.8. pav. priėmus lv/lр=0,2, pagal (2) literatūrą
pL=0,9 – koeficientas pL randamas iš grafiko 5.9. pav. priėmus x/lр=0,2, pagal (2) literatūrą
Turint kontūrinės ritės vijų skaičių nustatau ryšio ritės vijų skaičių:
wr=pb*wk=0,169*723=122 vijų
Dabar nustatau antenos efektinį aukštį:
hef=2*p*wk*S*me*Qe*(1/lmax)=2*3,14*723*2,43*10-4*95*2*(1/2027)=0,103m
čia:
S=pD2=3,14*(8,8*10-3)2=2,43*10-4m2
5.2Heterodino kontūro elementų skaičiavimas
Heterodino kontūro schema:
Apskaičiuojama maksimali heterodino kontūro talpa:
CMAX=CKMAX+C0=270+30=300pF
Apskaičiuojamas pagalbinis koeficientas :
, kur
Apskaičiuojamas heterodino kontūro induktyvumas:
,
kur a parenkamas iiš grafiko.
LIN-įėjimo grandinės induktyvumas.
Kondensatorių talpumai parenkami iš grafikų, pagal santykį . C3=1,5pF, C2=4000pF.
5.3 Amplitudės detektoriaus grandinės skaičiavimas
Priimame, kad GDS Rin= 10kW, signalo dažnis Fa-Fz=(315-3500)Hz, leistini dažniniai iškraipymai Mž=Ma=3,16, nešančiojo dažnio amplitudė Uneš = 1V, TDS konturo rezonansinė varža Roe=10kW.
Pirmiausia parenkame puslaidininkinį diodą – D9B, kuriuo atgalinė varža Ratg = 400kW, laidumas gd = 10 mS. Parenkame TDS kontūro jungimo prie detektoriaus koeficientą p=0,4 ir nustatome leistinąją įėjimo varžą:
Rdin > p2·3·Roe= 0,42·3·104=4,8kW
Apskaičiuojame bendrąją detektoriaus apkrovos varžą:
Apskaičiuoju rezistoriaus R10 varžą:
Surandame R12 varžos dydį:
R12= Rap-R10=10·103-5·103=5·103W
Apskaičiuojame apkrovos grandinės talpą C:
Parenkame C17=2,4pF
Surandame C18 talpą neįvertinant GDS trakto įėjimo talpos Cin:
Randame C18 talpą:
Parenkame C2=100mF
Apskaičiuojame skiriamojo kondensatoriaus Csk talpą:
Parenkame Csk=10mF
6. PASKAIČIUOTO IMTUVO PARAMETRŲ ATITIKIMAS UŽDUOTIES REIKALAVIMAMS. IŠVADOS
Atlikus kursinį darbą , kuriame skaičiavome ilgųjų bangų radijo imtuvo schemą, komponentus. Projektuojamas imtuvas yra vieno diapazono. Imtuvas yra nešiojamas ir nesudėtingos konstrukcijos, bei mažų gabaritų. Imtuvas sudarytas iš naujesnių elementų (IG), todėl jis pakankamai kompaktiškas. Kursinio darbo metu skaičiavome kiekvienos imtuvo pakopos parametrus, komponentų nominalus ir pagal juos rinkau pakopų bazinius elementus ir jų jungimo schemas. A ir ŽD pakopoms panaudojau IG. Juos jungiau pagal tipines jungimo schemas. Gautus imtuvo parametrus palyginau su užduotyje duotais parametrais. Gauti , bei užduotyje pateikti parametrai pateikti lentelėje:
Pavadinimas Užduoties duomenys Apskaičiuoti duomenys
Selektyvumas vveidrodinės stoties atžvilgiu. Sev 26 dB 32,579 dB
Selektyvumas gretutinės stoties atžvilgiu. Seg 36 dB 37,48 dB
Selektyvumas tarpinio dažnio atžvilgiu. Set 26 dB 44 dB
Imtuvo išėjimo galia. Piš 1 W 1 W
Dažniniai iškraipymais. M 10 dB 0.11 dB
Fž 315 Hz 315 Hz
Fa 3,5 kHz 3,5 kHz
Paskaičiavus Sev pastebėjau, kad šio pilnai užtenka, nes gavome didesnį nei buvo duotas. Selektyvumą tarpinio dažnio atžvilgiu gavau mažesnį už reikiamą, taigi į įėjimo grandinę papildomai įjungiau filtrą, kuris užtikrina reikiamą selektyvumą tarpinio dažnio atžvilgiu. Selektyvumą gretutiniu stočių atžvilgiu gavome truputį didesnį ir to visiškai pakanka. Pasirinkau pjezokeraminį filtrą, kurio pilnai užtenka šiam Seg užtikrinti. Jis mažas, turi mums reikiamus parametrus ir nereikia papildomai derinti.
Sudarant elektros principinę schemą buvo skaičiuojamos pakopos: įėjimo grandinė, detektoriaus schema, RDS, DK, TDS. Galutinai galima padaryti išvadą, kad toks kursinis darbas pakankamai supažindina su imtuvų projektavimo galimybėmis ir metodika. Projektuojant šį imtuvą išmokau parinkti ir pritaikyti reikiamus (užduotus) parametrus kuriamai schemai. Be to toks darbas leidžia geriau susipažinti su radijo imtuvų elektrinėmis principinėmis schemomis.
Dabartiniu metu beveik visi imtuvai yra daromi vienos arba keletos mikroschemų pagrindų. Mano imtuvas yra suprojektuotas panaudojant mikroschemas. Tai gal būt nėra blogas sprendimas, nes paprasti imtuvai gali būti projektuojami ir panaudojant pigesnę ir lengviau prieinamą detalių bazę.
7. Informacijos šaltiniai
1. BARKANOVAS
V., ŽDANOVAS V. Radijo imtuvai – V.: Mokslas, 1982
2. MICKŪNIENĖ L. Radijo imtuvų kursinio projektavimo ir skaičiavimo metodika – V.: LR kultūros ir švietimo ministerija, 1991
3. KLIMAVIČIUS A., VAITKUVIENĖ I. Metodiniai nurodymai diplominiam projektui rengti – V.: VIKO, 2001
4. ТУРУТА Е. Усилители мощности низкои цастоты – интегралнийе микросцхемы – М.:
ДМК 2000
