Фильтр сосредоточенной селекции

С помощью фильтра сосредоточенной селекции выделяется разностный сигнал постоянной промежуточной частоты.

План выполнения работы по этапу

· выбор схемы фильтра сосредоточенной селекции и его обоснование

· расчет и подбор параметров элементов фильтра сосредоточенной селекции c учетом варианта задания

· измерение частотных характеристик фильтра сосредоточенной селекции

· статистический анализ влияния производственных допусков элементов фильтра сосредоточенной селекции на его АЧХ с применением функции Monte Carlo

Выбор схемы фильтра сосредоточенной селекции и его обоснование

Фильтр должен обладать центральной частотой 465 кГц. Поэтому наиболее эффективным (качество-цена) является 5-ти контурная система подходящая для КВ диапазона, показанная на рисунке 2.5.1.

Рисунок 2.5.1 - Выбранная схема фильтра сосредоточенной селекции

Подберем параметры элементов с учетом варианта задания:

С2=С9= 16 пФ=C7=6,2 пФ

С2=С4=С6=С8=C10=2,5 нФ=R2=R3=R4= R5= 1 Ом=L2=L3=L4=91 мкГн

Измерение частотных характеристик фильтра сосредоточенной селекции

Частотные характеристики фильтра сосредоточенной селекции показаны на рисунках 2.5.2 и 2.5.3.

Рисунок 2.5.2 - АЧХ фильтра сосредоточенной селекции

Рисунок 2.5.3 - ФЧХ фильтра сосредоточенной селекции

Статистический анализ влияния производственных допусков элементов фильтра сосредоточенной селекции на его АЧХ с применением функции Monte Carlo

Статический анализ влияния производственных допусков элементов ФСС на его АЧХ представлен на рисунке 2.5.4, а численные пояснения даны в таблице 2.5.1.

Рисунок 2.5.4 - Результат анализ схемы фильтра сосредоточенной селекции

Из результатов анализа видно, что резонансная частота фильтра сосредоточенной селекции сильно изменяется при заданных допусках элементов. Следовательно при изготовлении схемы нужно использовать элементы с меньшими допусками.

Таблица 2.5.1 - описание прохода анализа допусков элементов

Выводы по этапу:

Спроектирован фильтр сосредоточенной селекции обеспечивающий частотную селекцию на частоте 465 кГц. Фильтр имеет несколько звеньев, проверено, что уменьшение числа звеньев приводит к сужению полосы пропускания. Разработанный ФСС обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью, стабильностью работы.

Усилитель промежуточной частоты

УПЧ в отличие от УРЧ имеют фиксированную настройку и усиливают сигналы, поступающие от преобразователя частоты до уровня, необходимого для нормальной работы детектора. Именно этими устройствами в основном определяется частотная избирательность приемника.

План выполнения работы по этапу:

· выбор схемы усилителя промежуточной частоты и его обоснование

· измерение АЧХ усилителя с применением функции AC Analysis

· определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep

· определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point

· анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне от -20° до +60° на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep

· статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функции Monte Carlo

· анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero

Выбор схемы усилителя промежуточной частоты и его обоснование

Я выберу УПЧ для УКВ диапазона, т.к. именно в этом диапазоне я и работаю.

Схема для исследования представлена на рисунке 2.6.1.

Рисунок 2.6.1 - Схема усилителя промежуточной частоты

Измерение АЧХ усилителя с применением функции AC Analysis

Измеренная АЧХ усилителя представлена на рисунке 2.6.2.

Рисунок 2.6.2 - Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты

Из рисунка 2.6.2 видно, что резонансная частота находится около 465 кГц.

Определение оптимальной величины напряжения источника питания Е с применением функции Parameter Sweep

График зависимости амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от источника питания изображен на рисунке 2.6.3.

Рисунок 2.6.3 - Зависимость амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от источника питания.

Напряжение питания изменялось от 1 В до 25 В с шагом 2,4В. Как видно на графике амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты практически постоянна и сильно отклоняется при Е до 10В, следовательно, можно использовать питание 20В.

Определение режимов элементов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point

Результаты определения режимов схемы по постоянному току с применением функции DC Operating Point отражены в таблице 2.6.1.

Таблица 2.6.1 - результат анализа по постоянному току

Анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне -20° до +60° на АЧХ усилителя с применением функции Temperature Sweep

График зависимости амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты от температуры окружающей среды изображен на рисунке 2.6.4.

Рисунок 2.6.4 - Анализ влияния температуры окружающей среды в диапазоне -20° до +60° на АЧХ усилителя

Амплитудно-частотная характеристика усилителя достаточно сильно изменяется в диапазоне температур от -20° до +60°. Следовательно оптимальным будет использование приемника в комнатных условиях

Статистический анализ влияния производственных допусков элементов усилителя на его АЧХ с применением функции Monte Carlo

Установим предварительно величины производственных погрешностей:

для каждого конденсатора 4%

для каждой катушки индуктивности 1%

для каждого резистора 3%

Результат представлен в виде рисунка 2.6.5 и в таблице 2.6.2.

Рисунок 2.6.5 - Влияние производственных допусков радиокомпонентов на работу схемы УРЧ

Таблица 2.6.2 - результат анализа допусков элементов

Анализ устойчивости усилителя с применением функции Pole-Zero

В этом пункте мне нужно будет посмотреть нули полюса передаточной функции усилителя.

Результат анализа устойчивости усилителя показан в таблице 2.6.3.

Таблица 2.6.3 - анализ нулей и полюсов

Результаты анализа показывают, что вещественные корни полюсов имеют отрицательные значения, а комплексные корни попарно сопряжены. Следовательно, исследуемый усилитель промежуточной частоты обладает необходимой устойчивостью.

Выводы по этапу:

Спроектированный усилитель промежуточной частоты КВ диапазона отвечает требованиям по устойчивости и по зависимости от стабильности напряжения питания, но имеет отклонения по зависимости от климатических условий и по зависимости от производственных допусков элементов.

Детектор

Детектор - каскад радиоприемника, в котором осуществляется преобразование (детектирование) входных модулированных колебаний в колебания модулирующего сигнала.

План выполнения работы по этапу:

· выбор схемы детектора и его обоснование

· расчет и подбор элементов детектора c учетом варианта задания

· измерение частотных характеристик детектора

· анализ нелинейных искажений с применением функции Distortion Analysis

· анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis прием

· статистический анализ влияния производственных допусков элементов детектора на АЧХ с применением функции Monte Carlo

· измерение коэффициента фильтрации

Выбор схемы детектора и его обоснование

Поскольку мой приемник рассчитан на амплитудную модуляцию, то мне нужно разработать амплитудный детектор. Схема для исследования приведена на рисунке 2.7.1.

Рисунок 2.7.1 - Схема амплитудного детектора

Расчет и подбор элементов детектора c учетом варианта задания

Мне нужно подобрать элементы так, чтобы RC-контур (ФНЧ) пропускал только информационный сигнал. Для этого частота среза должна быть больше 15 кГц, но меньше 465 кГц.

Зададим значение R=5000 Ом.

Частота среза:

fср=

Следовательно

С= = 2,1 нФ

Измерение частотных характеристик детектора

В этом пункте я проведу измерения частотных характеристик детектора. Результаты представлены на рисунке 2.7.2.

Рисунок 2.7.2 - АЧХ амплитудного детектора

Анализ нелинейных искажений с применением функции Distortion Analysis

Результат анализа искажений с применением функции Distortion Analysis представлены на рисунке 2.7.3.

Рисунок 2.7.3 - Анализ нелинейных искажений в детекторе с применением функции Distortion Analysis.

Анализ спектра внутренних шумов с применением функции Noise Analysis

Результаты приведены в таблице 2.7.1. Внутренние шумы незначительны и не повлияют на работу устройства.

Таблица 2.7.1 - анализ внутренних шумов

Статистический анализ влияния производственных допусков элементов детектора на АЧХ с применением функции Monte Carlo

В этом пункте я проведу анализ влияния производственных допусков на АЧХ детектора. Я взял допуски в 5%. Результаты представлены на рисунке 2.7.4 и таблице 2.7.2.

Рисунок 2.7.5 - Влияние допусков на АЧХ

Измерение коэффициента фильтрации

В этом разделе я проведу измерение коэффициента фильтрации.

Коэффициент фильтрации - это отношение напряжения высокой частоты на выходе к напряжению той же частоты на входе.

Значение Кф должно быть минимальным. Достаточным считается Кф £ 0,01

Результат моделирования приведен на рисунке 2.7.6.

Рисунок 2.7.6 - Входной и выходной сигнал детектора

Таким образом, данная схема отвечает заданным параметрам.

Выводы по разделу:

В данном разделе мною был разработан детектор. Разработанный детектор обладает всеми необходимыми параметрами для стабильной работы: устойчивостью, стабильностью работы. Кроме того данная схема обеспечивает очень низкий коэффициент фильтрации.

Заключение

В данной курсовой работе я рассчитал и смоделировал супергетеродинный приемник КВ диапазона частот, способный работать на диапазоне от 3,2 МГц до 7,5 МГц.

Я разработал и смоделировал 7 элементов супергетеродинного приемника:

Входная цепь

Усилитель радиочастоты

Гетеродин

Смеситель

Фильтр сосредоточенной селекции

Усилитель промежуточной частоты

Детектор

Каждый из них удовлетворяет заданным требованиям по пропускной способности, температурной стабильности. Каждый из них работает в КВ диапазоне с АМ сигналом. Выбор элементов осуществлялся на основе их использования на практике, простоте реализации, наилучшей работы именно в моем частотном диапазоне. Кроме того, были получены навыки использования программы Multisim, которая позволяет производить моделирование схем, проводить нужные расчеты.

Список используемой литературы

Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М.: Солон-Р, 2003.

Хоровиц П. и др. Искусство схемотехники.- М.: Мир, 2003

Радиовещание и электроакустика /под ред. Ковалгина Ю.А.- М.: Радио и связь, 2002

Бойко В.И. и др. Схемотехника электронных схем. Аналоговые и импульсные устройства- СПб.: БХВ-Петербург , 2004

Конспект лекций по курсу “Теория электрической связи”, 6 семестр

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 606; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!