Выбор структурной и обоснование функциональной схемы приемного устройства
Структурная схема приемника
При решении задач управления и связи в настоящее время используется большое количество радиоприемников. Совместно с радиопередатчиками они образуют радиостанции очень малой, малой и средней мощностей. Широкое применениенаходят также радиоприемники, выполненные в виде самостоятельных функциональных устройств.
|
Рис. 2. Структурная схема приемника
На рис. 2. представлена структурная схема радиоприемного устройства. С приемной антенны радиосигнал через устройство согласования и коммутации поступает в общий тракт радиоприемника, где происходит его выделение и усиление в усилителе радиочастоты с последующим переносом из области несущей частоты в область промежуточных частот.
Входная цепь предназначена:
ü для предварительного частотного выделения полезного сигнала из всех совокупностей сигналов и помех, создаваемых в приемной антенне;
ü для передачи с наименьшими потерями и искажениями энергии полезного сигнала от антенны к входу первого каскада.
Входная цепь обеспечивает необходимую избирательность радиоприемника по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты и возможность настройки на любую заданную частоту диапазона радиоприемника, при этом не должны меняться его показатели. Чаще всего контур перестраивается с помощью конденсатора, входящего в блок переменных конденсаторов.
С данного устройства сигнал поступает на усилитель радиочастоты, в котором усиление принимаемого сигнала производится на его несущей частоте, без преобразования. Он обеспечивает:
ü выполнение заданных требований по избирательности относительно зеркального канала и дополнительных каналов приема;
ü предварительное усиление принимаемого сигнала;
ü уменьшение коэффициента шума с целью достижения требуемой чувствительности.
С выхода преселектора напряжение сигнала и помех поступает на первый преобразователь частоты (ПЧ1) (преобразует несущую частоту принимаемого сигнала в другую, более низкую промежуточную частоту. Он состоит из двух основных устройств: смесителя и гетеродина. Смесители представляют собой нелинейный элемент. Гетеродин представляет собой маломощный генератор, работающий на частоте 
), где происходит изменение (перенос) несущей частоты в другую область частотного диапазона по закону: 
, где m, n =1,2… - целые числа.
Первый и второй усилители промежуточной частоты осуществляют усиление сигналов первой и второй промежуточных частот до величины, необходимой для нормальной работы детектора. Эта частота занимает промежуточное значение между несущей частотой принимаемого сигнала, на которую настроены входная цепь и УРЧ, и частотами модуляции, определяющими полосу пропускания низкочастотного тракта. Здесь же реализуются заданные требования по избирательности относительно соседнего канала приема.
С УПЧ 2 сигнал промежуточной частоты поступает на детектор.
Для обеспечения высокой стабильности рабочей радиочастоты приема применяют специальные устройства стабилизации частоты. Гетеродины совместно с устройством стабилизации частоты образуют гетеродинное устройство. Современные гетеродинные устройства строятся на принципах цифровых синтезаторов частоты. Стабилизация частоты в них осуществляется системой фазовой автоподстройки частоты, имеющей каналы грубой и точной подстройки.
Для обеспечения оперативного управления радиоприемником и контроля его узлов предусматривается устройство управления и контроля.
Система питания позволяет осуществлять электропитание каскадов радиоприемника как от источников постоянного тока, так и от сети переменного тока.
Функциональная схема приемника
В настоящее время почти исключительно применяются супергетеродинная схема усилительно – преобразовательного блока, позволяющая осуществлять основное усиление и фильтрацию на низкой промежуточной частоте. Благодаря двум преобразователям обеспечивается высокая избирательность по зеркальному каналу и соседнему каналам приема.
Функциональная схема приемника представлена на рис. 3.
|
Рис. 3. Функциональная схема приемника
Для приемного тракта в диапазоне частот 
необходимо предусмотреть:
ü Разбиение частотного диапазона на 
поддиапазонов с установкой на каждый частотный поддиапазон входной цепи и одного каскада усилителя сигнала радиочастоты – этим обеспечивается одинаковое усиление и избирательность в рабочем диапазоне;
ü Установку коммутаторов, осуществляющих подключение соответствующих ВЦ и УРЧ для установленной рабочей частоты - тем самым время перестройки сведено к минимальному значению;
ü Наличие унифицированного синтезатора частот, обеспечивающего формирование высокостабильных опорных частот первого 
и второго 
преобразователя частоты, а также автоматическую настройку приемника на заданную частоту с помощью систем АПЧ;
ü Один каскад УПЧ1 и необходимое число каскадов УПЧ2, обеспечивающих необходимый коэффициент усиления сигнала;
ü Схему АРУ, обеспечивающую требуемый динамический диапазон приемника;
ü Декодирующее устройство, представляющее собой вторую решающую схему и осуществляющее обнаружение и исправление ошибок в принятом сообщении.
Число поддиапазонов рассчитывается способом равных частотных интервалов:
(12)
где 
МГц - частотный интервал одного поддиапазона.
Номиналы промежуточных частот 
и 
определяются по соотношениям:
(13)
где 
- верхняя частота рабочего диапазона;
- параметр рассогласования антенно – фидерного тракта и входа радиоприемника (при настроенной антенне в режиме согласования 
);
- требуемое подавление по зеркальной помехи (в разах). В нашем случае задан в дБ – необходимо перевести в разы:
- добротность контура ( = 80…100 в диапазоне от 1 до 20 МГц);
МГц
Выберем стандартное значение: 
МГц
Определим номинал :
(14)
где 
- добротность контура ( = 80…100 в диапазоне от 1 до 20 МГц);
- функция числа каскадов УПЧ.
-полоса пропускания приемника.
Для определения необходимо определить число каскадов УПЧ2. При этом учитывается, что уровень сигнала на входе демодулятора 
В. Тогда требуемый коэффициент усиления равен:
(15)
Так как результирующий коэффициент усиления определяется произведением:
(16)
то, задаваясь значениями сомножителей, необходимо выполнить условие:
Определим функцию числа каскадов УПЧ2 (табл. 1)
Таблица 1.
| n | ||||||||||
|
| 0,64 | 0,51 | 0,43 | 0,39 | 0,35 | 0,32 | 0,3 | 0,28 | 0,27 |
В нашем случае 
. Тогда значение 
.
Определим номинал :
Гц
Выберем стандартное значение: 
кГц.
Определим 
:
(16)
МГц
Определим 
:
(17)
МГц
Заключение
В ходе курсовой работы был рассчитан радиоканал декаметрового диапазона. В ходе расчета было выявлено, что при начальных условиях невозможно достигнуть требуемой вероятности доведения сообщения. В качестве решения было использовано помехоустойчивое кодирование.
Помехоустойчивыми кодами называются коды, обеспечивающие более высокую достоверность приема по сравнению с простыми (безызбыточными) кодами.
Вероятность доведения сообщения является мерой достоверности приема сообщения: 
, где 
- количество передаваемых символов; 
- число информационных символов.
Вероятность правильного декодирования: 
, где 
- количество исправляемых ошибок; 
- минимальное кодовое расстояние; 
- число сочетаний.
В работе был использован помехоустойчивый код (40,20,9).
Используя код (40,20,9) мы получили, что весь цикл передачи 240 двоичных символов нам обойдется в передачи 12 блоками. Также код (40,20,9) может исправить 4 ошибки.
Код (40,20,9) является принципиально энерго и частотно затратным и, как следствие, для передачи 240 дв. символов необходимо большее количество времени (придется передавать сообщение медленнее) и увеличится ширина спектра сигнала. Однако, именно из – за конструктивной избыточности 
можно исправлять возможные ошибки.
Была построена структурная схема приемного устройства, обоснована функциональная схема.
Список использованной литературы
1. Зеленевский В.В. Каналы связи в автоматизированных системах управления, СВИРВ
2. Конспект лекций по дисциплине «Радиотехника»
3. Конспект лекций по дисциплине «Системы и сети связи»