Расчёт необходимой полосы пропускания

Введение

Бытовые радиовещательные приёмники (в дальнейшем ПРМ) предназначены для приёма программ звукового радиовещания в диапазонах длинных (148 … 285 кГц), средних (525 … 1607 кГц), коротких (3,95 … 12,1 МГц) волн с амплитудной модуляцией (АМ) и в диапазоне ультракоротких волн (65,8 … 74; 100 … 108 МГц) с частотной модуляцией (ЧМ), в том числе приёма стереофонических передач.

Технический (инженерный) расчёт ПРМ выполняется для того, чтобы на основе требуемых (заданных) характеристик на ПРМ получить:

1) обоснованный и наиболее оптимальный вариант структурной схемы с выбором электронных приборов, схем и основных характеристик каждого каскада;

2) характеристики и параметры всех элементов каждого каскада ПРМ, включая выбор оптимального режима работы электронного прибора;

3) принципиальную схему приёмника и спецификацию к ней.

Основными узлами и блоками ПРМ являются: приёмная антенна, ряд различных усилителей (УВЧ) и преобразователей высокой частоты, детектор, усилитель звуковой частоты (УЗЧ) и оконечное устройство, а так же используются системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) и усиления (АРУ).

Классификация ПРМ проводится по ряду признаков: тип структурной схемы, вид используемых активных элементов, тип конструкции и т.д.

Структурная схема ПРМ в значительной степени определяется его назначением и видом модуляции сигнала. По виду структурных схем все существующие ПРМ можно поделить на: детекторные ПРМ без УЗЧ и с УЗЧ, приёмники прямого усиления, регенеративные и сверхрегенеративные ПРМ, синхронные, ПРМ с прямым преобразованием частоты и супергетеродинные ПРМ с одним и более преобразованиями частоты.

приемник радиовещательный переносной усиление

Современные ПРМ в большинстве случаев строят по супергетеродинной схеме, т.к. данная схема обладает существенными преимуществами (высокая чувствительность и селективность) перед ПРМ других типов. Поэтому проектируемый ПРМ будет строиться именно по этой схеме.

Структурная схема приёмника

Как отмечалось ранее, структурная схема проектируемого ПРМ будет гетеродинной. В добавлении к этому следует учесть, что данный ПРМ принимает и обрабатывает сигналы с АМ, поэтому в его структуру следует включить систему АРУ. А так же для улучшения чувствительности, путём уменьшения полосы пропускания ПРМ, введём систему АПЧ.

Таким образом, структурная схема всего ПРМ будет иметь вид, приведённый на рис.1.

Рис.1. Структурная схема супергетеродинного приёмника.

Проектирование структурной схемы линейного тракта приёмника

Строгое выполнение блок-схемы ПРМ без детального расчёта отдельных каскадов затруднительно, особенно для высокочастотных диапазонов волн. Поэтому в некоторых случаях уже при расчёте структурной схемы может потребоваться конкретизация активных элементов ПРМ, схем их включения и др.

Расчёт необходимой полосы пропускания

Полоса пропускания линейного тракта ПРМ, форма основных характеристик (АЧХ, ФЧХ) в пределах полосы частот принимаемого сигнала должны удовлетворять требованиям допустимых искажений. Необходимая полоса пропускания (ПП) определяется реальной шириной спектра принимаемого сигнала ; доплеровским смещением частоты сигнала, которое в данном случае можно положить равном нулю, т.к. имеем дело с малыми скоростями  и запасом , зависящим от нестабильности частот принимаемого сигнала и гетеродинов приёмника, а так же погрешностей в настройки отдельных контуров и всего приёмника. Таким образом

 (1)

Ширина спектра принимаемого сигнала при АМ определяется как удвоенная верхняя частота модуляции, т.е.  (2)

Запас по полосе в данном случае можно определить по следующей формуле:

, (3)

где  - относительная погрешность и нестабильность частоты настройки контуров тракта промежуточной частоты ( кГц),  - температурная нестабильность высокой частоты, которая определяется как

, (4)

где ТКЧ - температурный коэффициент нестабильности частоты настройки контуров гетеродина (для кварцевого гетеродина ТКЧ=10^-6 1/град),  - статистический разброс температур окружающей среды между приёмником и передатчиком,  - частота принимаемого сигнала.

, (5)

где  - диапазон рабочих температур проектируемого приёмника.

Таким образом, получим Гц

 Гц,  кГц,

 кГц.

Так как из-за увеличения полосы ухудшается избирательность по соседнему каналу и отношение сигнал/шум, то следует выбирать полосу фильтра не более рассчитанной, но и не на много уже. Исходя из этого, ограничимся полосой в 12,5 кГц, и выберем пьезокерамический фильтр УПЧ типа ПФ1П-2 465кГц  12,5кГц, который обеспечивает селекцию по соседнему каналу при расстройке ±9 кГц более 40 дБ, что и требуется по техническому заданию.