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 elektriniams 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 schema, 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 visus 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 savo 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 ilgų 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 į 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 pralaidumo 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