Спроектировать транзисторный радиовещательный радиоприемник

Главное управление образования Курганской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Курганский технологический колледж

имени Героя Советского Союза Н. Я. Анфиногенова»

К защите допускается                                                       Защищен с оценкой

Зам. директора по УОР

                 И.В. Кузнецова                                               _________________

________________ 2014 г.                                               ___________ 2014 г.

Отделение Автоматизация и вычислительная техника

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Спроектировать транзисторный радиовещательный радиоприемник         .

      КТК.210306.465.9364.ДП

 

 

Студент                 Куркуляк Павел Александрович               ___________

Руководитель       преподаватель Малахова Т.М.                     ___________

 

 

 

 

 

                                                                 Курган  2014

Главное управление образования Курганской области

Государственное бюджетно-профессиональное образовательное учреждение

«Курганский технологический колледж имени Героя Советского Союза Н.Я Анфиногенова»

 

 

                                                ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент группы 365 дневного отделения « Автоматизации и вычислительной техники» специальности 210306 «Радиоаппаратостроение»

Тема задания: Спроектировать транзисторный радиовещательный радиоприемник        

                              КВ-диапазона.      

 

Исходные данные:

Диапазон принимаемых частот - 8-11,5МГц

 Реальная чувствительность -7 мкВ

Избирательность noСК- 18 дБ

 Избирательность по  ЗК- 23 дБ

 Ослабление на краях  ПП–36дБ

 Диапазон воспроизводимых  частот - 30-15000 Гц

 Коэффициент нелинейных искажения - 5%

Вид модуляции АМ

 

 

        Пояснительная  записка

Введение.

В современном мире существуют различные средства связи, которые постоянно развиваются и совершенствуются. Даже такой традиционный вид связи как почтовое сообщение (доставка сообщений в письменном виде) претерпел существенные изменения. Эта информация доставляется по железным дорогам и самолетами взамен старинных почтовых карет. С развитием науки и техники появляются новые виды связи. Так в XIX веке появился проволочный телеграф, по которому информация передавалась с помощью азбуки Морзе, а затем был изобретен телеграф, в котором точки и тире были заменены буквами. Но этот вид связи требовал протяженных линий передач, прокладки кабелей под землей и водой, в которых информация передавалась посредством электрических сигналов. Необходимость в линиях передач осталась и при передаче информации посредством телефона. В конце XIX века появилась радиосвязь - беспроволочная передача электрических сигналов на большие расстояния с помощью радиоволн (электромагнитных волн с частотой в диапазоне 105-1012 Гц). Но для развития этого вида связи необходимо было увеличить ее дальность, а для этого требовалось увеличить мощность передатчиков и чувствительность приемников, получающих слабый радиосигнал. Эти проблемы постепенно решались с появлением новых изобретений - электронных ламп в 1913 году, а после второй мировой войны они стали заменяться полупроводниковыми интегральными схемами. Появились мощные передатчики и чувствительные приемники, их размеры уменьшались, а параметры улучшались. Но оставалась проблема - как заставить радиоволны обогнуть земной шар. И было использовано свойство электромагнитных волн частично отражаться на границе раздела двух сред (от поверхности диэлектрика волны отражались слабо, а от проводящей поверхности - почти без потерь). В качестве такой отражающей поверхности стал использоваться слой ионосферы земли, верхний слой атмосферы состоящий из ионизированных газов). Этот слой прекрасно отражает радиоволны с длинной 10-100 метров. Многократно и попеременно отражаясь от иона сферы и поверхности земли, короткие радиоволны огибают земной шар, передавая информацию в самые отдаленные части планеты. После того как был изобретен телефон и найдены способы осуществления дальней радиосвязи естественно появилось желание объединить эти два достижения. Необходимо было решить проблему передачи электрических колебаний низкой частоты, создаваемой вибрацией мембраны телефонной трубки под влиянием человеческого голоса. И она была решена путем смешивания этих низкочастотных колебаний с высокочастотными электрическими колебаниями радиопередатчика. Форма высокочастотных радиоволн изменялась в строгом соответствии с тем, какие звуки рождали низкочастотные электрические колебания. Звуковые колебания стали распространяться со скоростью радиоволн. В радиоприемнике смешанный радиосигнал разделялся и низкочастотные звуковые колебания воспроизводили переданные звуки.

Существенными достижениями в развитии средств связи явились изобретения фототелеграфа и телевизионной связи. С помощью этих средств связи передаются видеосигналы. Сейчас с помощью фототелеграфа на огромные расстояния происходит передача текста газет и различная информация. Количество телевизионных каналов, которые занимают область сверхвысоких радиочастот от 50 до 900 МГц, непрерывно растет. Каждый телевизионный канал имеет ширину около 6 МГц. В пределах рабочей частоты канала передается 3 сигнала:

• звуковой, передаваемый по способу частотной модуляции;
• видеосигнал, передаваемый по способу амплитудной модуляции;
• сигнал синхронизации.

Естественно, для осуществления телевизионной связи необходимо уже два передатчика: один для звуковых, другой для видеосигналов. Следующим шагом совершенствования телевизионных средств связи было изобретение цветного телевидения. Но современные требования, предъявляемые к средствам связи, все время требуют их дальнейшего усовершенствования, сейчас начинается внедрение цифровых систем передачи информации, изображения, звука, которые в будущем заменят ныне действующие аналоговое телевидение. Телевизионные приемники нового поколения позволяют принимать передачи цифровые и аналоговые. Привычные экраны телевизоров и дисплеев заменяются жидкокристаллическими. Жидкокристаллические силиконовые дисплеи с использованием тонкопленочной технологии позволяют резко уменьшить потребление энергии за счет того, что не нужна подсветка экрана. Уже созданы фирмой "Шарп" телевизоры с новыми возможностями, имеющими доступ в Интернет и позволяющие пользоваться электронной почтой. Использование в средствах связи цифровых систем, жидких кристаллов, оптических волокон позволяет на рубеже веков решить сразу несколько крайне важных для человека проблем: снижение потребления энергии, уменьшение (или, наоборот, увеличение) размеров аппаратуры, многофункциональность, ускорение обмена информацией. Следующим шагом в совершенствовании средств связи было использование спутников для передачи радио и видеосигналов, когда переданный сигнал отражается не от ионосферы, а от искусственного спутника и принимается наземными спутниковыми антеннами. С помощью таких спутников связи передается разнообразная информация: от передач радио и телевидения до сверхсекретной информации военного характера. Недавно был запущен спутник связи для осуществления финансовых операций банками России, что многократно ускорит прохождение платежей на такой огромной территории как наша страна. Создаются целые сети спутниковой связи, которые позволят сделать предельно простым доступ российских региональных пользователей к мировым информационным потокам. Абоненты сети в регионах получат по спутниковому каналу связи следующие услуги: факс, телефон, Интернет, радио и телепрограммы.

Современный мир, эфир которого заполнен множеством каналов связи, продолжает искать другие способы передача информации. Один из таких способов - передача сигнала с помощью света. В основе этого способа лежит то, что форму световых лучей можно изменить под действием электрических колебаний звуковой частоты. Свет переносит сигнал быстрее радиоволн. Частота световых волн во много раз выше радиоволн - у радиоволн это сотни и тысячи колебаний в секунду, а у света миллионы и миллиарды. Свет может доставить значительно больше информации за одно и тоже время, чем радиоволны. В качестве световодовиспользуется оптическое стекловолокно создается из тончайшей нити тяжелого стекла с большим показателем преломления, окруженной трубкой из стекла с низким показателем преломления. Яркость света до и после пробега по такому стекловоду практически не изменяется, так как световой луч испытывая на границе с трубкой полное отражение, отражаясь от стенок беспрепятственно достигает цели. В настоящее время идет интенсивное внедрение линий телефонной и телеграфной связи с использованием волоконно-оптических кабелей. В 1997 году по линиям электропередач проложено уже 1,3 тыс. км таких кабелей.

С развитием техники совершенствуется аппаратура средств связи. Например, на смену простой телефонной связи в организациях приходят цифровые телекоммуникационные системы обладающие огромными функциональными возможностями. Каждый из компактных аппаратных блоков системы позволяет задействовать десятки внутренних абонентов и внешних линий. К системе может быть подключено оборудование любого типа: телефоны, факсы, компьютеры, домофоны и т.д. С помощью этой системы можно запрограммировать объединение внутренних абонентов в группы, организовать входящие звонки в очередь к группе или отдельному абоненту, переадресовывать звонки. Кроме того, каждой группе может быть назначен супервизор, который будет иметь информацию обо всех звонках, поступающих к данной группе, о наличие очереди и иметь возможность динамично управлять этими процессами, регулируя очередь, и время ожидания ответа. При этом станция собирает и выдает полную статистику о звонках, которые были сделаны за день. Автоматический секретарь системы сам ответит на любой незапланированный звонок, выдаст справочную информацию, поможет клиенту дозвонится до нужного ему абонента. Система распознает голосовые команды: достаточно произнести имя того, кто вам нужен, и система сама переключится на нужный номер.

Но настоящей революцией в развитии средств связи можно считать появление всемирной системы общедоступных электронных сетей, которая носит обобщающее название Интернет. Компьютерный мир уже давно стал сетевым. Начало созданию глобальной компьютерной сети было положено еще в 60-х годах. Появление Интернета, позволяющего людям из всех стран и всех континентов обмениваться огромными объемами информации, привело к своеобразному информационному перевороту. На смену традиционному средству связи (почтовому сообщению) приходит электронная почта. Письмо по электронной почте доставляется мгновенно и цена доставки не зависит от места назначения (идет ли оно в соседний дом или на другой континент). Проверить электронный почтовый ящик можно из любого места, где есть телефонные линии и доступ в Интернет. По Интернету можно получать электронные версии газет. При круглосуточном функционировании Интернета получаемая информация - самая оперативная, опережающая радио и телевидение. Электронная почта дешевле обычной почты или факса (2-5 центов за килобайт информации - половина машинописной страницы). Сейчас на Западе начинается бум переговоров по Интернету, взамен телефонных. В Интернете, объединенные общими интересами, пользователи сети собираются в виртуальные группы и обсуждают последние новости или какие-либо проблемы. Этот вид связи получил название - "Электронная конференция". Через Интернет можно получить доступ к информации многих библиотек мира (даже библиотеки Конгресса США). В настоящее время число пользователей достигает 40 миллионов. Обычный способ подключения к сети Интернет осуществляется через телефонные линии или мобильные телефонные аппараты, работающие через спутник связи (беспроводная технология). Беспроводная технология для компьютерных сетей в России, где при огромной территории кабельные телефонные линии недостаточно многочисленны и разветвлены, является наиболее актуальной. Дальнейшее развитие инфраструктур связи разовьет Интернет в полноценную телекоммуникационную сеть.

Общая часть:

Назначение устройства:

Данное устройствопредназначено дляприема радиовещательныхстанций в режиме амплитудной модуляции вдиапазоне коротких волн (КВ).Приемник имеет встроенную телескопическую антенну для КВ диапазона, ручку настройкирадиостанций, ручки регулировки громкости и тембра. Малогабаритный, переносной, прост и легок вуправлении, технически надежей иудобен в эксплуатации, имеет возможность питания от батареи с напряжением 9В,типа ’'Крона*', имеет малоеэнергопотребление.

 

Технические характеристики проекта:

Диапазон принимаемых частот - 8-11,5МГц

 Реальная чувствительность -7 мкВ

Избирательность noСК- 18 дБ

 Избирательность по  ЗК- 23 дБ

 Ослабление на краях  ПП – 36дБ

 Диапазон воспроизводимых  частот - 30-15000 Гц

 Коэффициент нелинейных искажения - 5%  

Вид модуляции АМ       

   Предварительный  выбор схемы электрической структурной.

Правила выполнения электрических схем установлены в ГОСТ 2.702-75<ЕСКД. Правила выполнения электрических схем», где указаны применяемые виды и типы схем.

  Структурная схема  должна отображать функциональное  взаимодействие всех частей электронной  установки с указанием электрических  линии связи. Схема должна быть лаконичной , с помощью которой можно определить принцип действия проектируемого радиоприемного устройства в целом.

Конструкторская часть

 

 

 

 

Структурная схема радиоприемника:

 

Обоснование выбора схемы электрической принципиальной:

Принципиальная электрическая схема является наиболее полной электрической схемой , отображающей все электрические элементы ,компоненты  и устройства ,необходимые для осуществления контроля в изделии заданных электрических процессов ,все связи между ними , а также оголенные элементы схемы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи . Принципиальная электрическая схема радиоприемного устройства служит для отображения электрических принципов работы и связей элементов. Она составляется после выбора и расчета всех ее элементов.

Принципиальная схема должна быть выполнена с помощью общепринятых обозначений элементов (ГОСТ,ЕСКД), причем количество линий , их изгибов и пересечений должно быть наименьшим.

Принципиальные схемы отдельных каскадов следует располагать в том же порядке, как они показаны на структурной схеме.

Отдельные каскады принципиальной схемы должны быть соединены между собой так , как это предусмотрено структурной схеме.

Отдельные каскады принципиальной схемы должны быть соединены между собой так , как это предусмотрено структурной схемой.

 Электрический расчет  каскадов принципиальной электрической  схемы.

В данном подразделе необходимо произвести электрический расчет каскада принципиальной схемы с использованием заданных параметров и применением специального математического обеспечения либо расчетных формул.

                  Выбор элементной базы:

Выбор транзисторов.

Применение высококачественных транзисторов в низкокачественных схемах нежелательно,т.к они дорогие , склонны к возбуждению и обладают меньшими эксплуатационными запасами, Не допускается  превышение максимально допустимых значений напряжений , токов, температуры , мощности рассеяния.

Выбор полупроводниковых диодов.

Диоды необходимо применять по указанному в справочнике назначению. Обратное напряжение на диоде и прямой ток через него не должны быть больше 77-80% то максимально допустимых значений.

Выбор резисторов:

В разрабатываемом устройстве следует применять резисторы общего применения. Резисторы постоянные специальные следует применять ,если значение параметров резисторов общего назначения оказываются недостаточными.

Выбор конденсаторов.

Тип конденсатора выбирают по значениям его номинальной емкости рабочего напряжения. Если конденсатор будет работать в цепи переменного тока, то учитывают тангенс угла потерь.

Выбор микросхем.

Для микросхем необходимо строгое соблюдение величин напряжения питания, сопротивления нагрузки и температурного диапазона.

Эскизный расчет радиоприемника.

Эскизный расчет радиоприемника производится для определения числа каскадов структурной схемы:

Предварительный выбор структурнойсхемы, разрабатываемого радиоприемного устройства.

РПУ  является частью системы передачи сообщений. РПУ использует для этого энергию радиоволн. Оно предназначено для воспроизведения передаваемого сообщения с заданной степенью точности. Из имеющихся схем РПУ выбираю схему супергетеродинного приемника (СГП) , так как она позволяет на значительном удалении от принимаемой радиостанции с высокой эффективностью осуществлять избирательность радиосигнала , максимально его усилить , при стабильной работе схеме и получить достоверное воспроизведение принятого сообщения.

Выбор приемной антенны.

В качестве приемной антенны для носимыхрадиовещательных РПУ применяются:

-встроенные магнитные  антенны – для РПУ работающих  в поддиапазонах длинных волн (ДВ) и средних волн (СВ).

-штыревые телескопические  антенны длинной до 0,8м диаметром 5мм работающие в поддиапазона коротких волн (КВ) и ультракоротких (УКВ).

Для профессиональных и спортивных РПУ применяются внешние «

-несимметричные (несимметричный  заземленный вибратор «наклонный  луч», антенны «Бегущей волны»)