Навигация
Связной радиопередатчик с частотной модуляцией
23938
знаков
0
таблиц
7
изображений
Содержание
Введение
1. Общее описание связного радиопередающего устройства
2. Теоретические основы построения модуляторов
3. Расчет частотного модулятора
Выводы
Список литературы
Введение
За последнее время существенно повысился технический уровень электронной техники. Быстрое развитие требует создания все более точного и сложного автоматизированного технологического оборудования для изобретения более сложных и совершенных устройств с лучшими характеристиками и параметрами, меньшими габаритами.
Большое значение имеют средства передачи и приема информации. Сегодня существуют различные информационные системы связи: радиорелейная, оптическая, мобильная, спутниковая и другие.
Особое место в электронной технике занимают радиопередающие устройства.
Важно знать общие принципы построения таких узлов радиопередающих устройств как формирователи и преобразователи измерительных сигналов, модуляторы, демодуляторы и др., иметь основные навыки их проектирования, расчета и моделирования.
В данной расчетно-графической работе рассмотрен связной радиопередатчик с частотной модуляцией. Рассмотрены схемы его реализации и принцип функционирования. Описаны различные виды модуляции, такие как амплитудная, фазовая и частотная, а также принцип действия соответствующих им модуляторов. Также приведен расчет одного из основных блоков обработки информации в данном устройстве, а именно частотного модулятора.
1. Общее описание связного радиопередающего устройства
В основе проектирования (интегрализации) радиопередающих устройств (РПУ) на ИС лежат общие принципы проектирования микроэлектронной аппаратуры, которые приобретают некоторые особенности, связанные со спецификой передающей аппаратуры.
Отличительными чертами РПУ являются:
- аналоговый характер сигнала, его большой динамический диапазон (доли микровольт – единицы вольт);
- широкий частотный диапазон (от постоянного тока – на выходе детектора, до сотен мегагерц или десятков гигагерц – на выходе);
- большое число нерегулярных соединений;
- функциональное разнообразие узлов (блоков) при их относительно небольшом общем числе.
К функциональным блокам (каскадам) предъявляются разнообразные требования, часто зависящие от типа сигналов. В некоторых узлах должна быть обеспечена прецизионность изготовления. Часто оказывается необходимым изменять параметры элементов в процессе регулировки аппаратуры, что нежелательно при микроэлектронном исполнении.
На цифровых ИС можно реализовать практически любой алгоритм обработки сигнала, осуществляемый в приемно-усилительных устройствах, включая элементы оптимального радиоприема.
Связные РПУ с частотной модуляцией проектируются для работы на одной фиксированной частоте или в диапазоне частот. В первом случае рабочая частота стабилизируется кварцевым резонатором, а для генерации ЧМ колебаний могут быть использованы как прямой метод управления частотой, так и косвенный. Структурная схема передатчика с использованием прямого метода ЧМ изображена на рис.1.
Рис.1. Структурная схема передатчика с прямой ЧМ
Модулирующее напряжение UW подается на варикап, с помощью которого модулируется по частоте кварцевый автогенератор (КГ). Кварцевый генератор работает на частотах 10–15 МГц, затем его частота умножается в n раз до рабочего значения, сигнал подается на усилитель мощности (УМ) и через цепь связи ЦС в антенну.
Косвенный метод ЧМ основан на преобразовании фазовой модуляции (ФМ) в частотную при помощи введения в схему интегрирующего звена, т. е. фильтра низких частот (ФНЧ). Структурная схема передатчика с использованием косвенного метода получения ЧМ изображена на рис.2.
Рис.2. Структурная схема передатчика с использованием косвенного метода ЧМ
В качестве возбудителя диапазонного передатчика с ЧМ используется синтезатор сетки дискретных частот, ведомый генератор которого управляется двумя варикапами (рис.3).
Рис.3. Структурная схема ЧМ передатчика с синтезатором частоты
На варикап VD1 подается модулирующее напряжение UW, на варикап VD2 – управляющее напряжение системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Разделение функций управления объясняется тем, что девиация частоты под влиянием модулирующего сигнала относительно невелика (3–5 кГц) в сравнении с диапазоном перестройки ведомого генератора (ГУН) управляющим сигналом с выхода системы ФАПЧ. Поэтому варикап VD1 связан с колебательным контуром ГУНа значительно слабее, чем VD2. Шаг сетки частот на выходе передатчика в зависимости от рабочего диапазона может быть 5; 10; 12,5; 25 кГц.
Для повышения устойчивости необходимо, чтобы мощный оконечный усилитель как можно меньше влиял на работу ГУНа, поэтому производят их развязку по частоте введением в структуру передатчика умножителя частоты. В таком случае шаг сетки синтезатора уменьшается в n раз, где n - коэффициент умножения частоты умножителя.
В данной расчетно-графической работе проведен анализ диапазонного передатчика с частотной модуляцией. Этот передатчик работает в диапазоне частот от 150 МГц до 160 МГц. При этом он обеспечивает выполнение ниже перечисленных характеристик, является сравнительно простым, малогабаритным и дешевым.
Характеристики передатчика:
1. Р1макс = 500 Вт
2. f = 150 ¸ 160 МГц
3. WФ = 50 Ом
4. Шаг сетки частот 12,5 кГц
5. Питание сетевое – 220 В, 50 Гц
Рис.4. Структурная схема ЧМ передатчика
На рис. 4 приведена общая структурная схема передатчика с прямым получением ЧМ и с синтезатором частоты.
Модулирующий сигнал от микрофона усиливается в УНЧ. Далее осуществляется ограничение амплитуды, которое предотвращает увеличение девиации частоты за заданные пределы при ЧМ. ФНЧ, выполненный на интегрирующей RC-цепочке, ограничивает спектр сигнала до 3,5 кГц. Модулирующий сигнал, усиленный и прошедший цепи коррекции поступает на варикап ГУНа, где производится частотная модуляция несущего колебания.
ГУН выполним по схеме Клаппа, его центральная частота управляется с помощью второго варикапа, на который управляющий сигнал подается с цифрового синтезатора частоты.
Работа ГУНа происходит по сигналу опорной частоты – 
МГц, задаваемой кварцевым генератором. Для шага сетки частот 6,25 кГц (до умножителя частоты) коэффициент деления опорной частоты составляет
, при этом пределы коэффициента деления тракта программируемого делителя частоты составляют от 
до 
. Эти коэффициенты задаются посредством контроллера.
Промодулированный сигнал после ГУНа поступает на умножитель частоты (умножение в два раза), который переводит его в рабочий диапазон и, кроме этого, производит усиление. Далее сигнал усиливается в предварительных и предоконечном усилителях до уровня, необходимого для работы оконечного каскада. Оконечный каскад реализован в виде четырех идентичных модулей, выполненных по двухтактной схеме, причем схемы деления и сложения мощности от отдельных блоков, а также трансформации сопротивлений выполнены на отрезках длинных линий.
На выходе передатчика стоит ФНЧ, который подавляет уровень внеполосного излучения до заданного. Согласно ГОСТу этот уровень составляет -60 дБ для данной рабочей полосы и излучаемой мощности. Сигнал с ФНЧ поступает на фидерную 50-омную линию и далее в антенну.
Похожие работы
... ЧМ. ФНЧ, выполненный на интегрирующей RC-цепочке, ограничивает спектр сигнала до 3,5 кГц. Модулирующий сигнал, усиленный и прошедший цепи коррекции поступает на варикап ГУНа, где производится частотная модуляция несущего колебания. ГУН выполним по схеме Клаппа, его центральная частота управляется с помощью второго варикапа, на который управляющий сигнал подается с цифрового синтезатора частоты, ...
... , обеспечивающий ослабление высших гармоник на 40 дБ вне рабочего диапазона частот передатчика в соответствии с техническим заданием (см. раздел 4 АСЧЁТ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА). Поскольку в данной курсовой работе необходимо спроектировать только оконечный мощный каскад связного передатчика с ЧМ, то для конкретизации, входящие в его состав блоки обведены синей пунктирной линией, и именно о них далее ...
... в цепи питания базы: Ток делителя выбирается из соотношения 5) Мощность источника питания: КПД цепи коллектора: КПД АГ: 5.5 Расчет варикапа Для осуществления частотной модуляции в АГ будем использовать варикап КВ109В с параметрами: Тип варикапаа Q КВ109В 1.9-3.1 25 50 160 Так как он обладает высокой добротностью на рабочей частоте. ...
... генератором и не передавать сигнал несущей. В силу перечисленных выше причин ОБП широко применяется в системах передачи речевых сигналов, а вопросы связанные с проектированием и применением радиопередатчиков с однополосной модуляцией весьма актуальны. Кроме того, представляют самостоятельный интерес методы формирования сигнала ОБП и схемные решения, их реализующие. 3. Расчетная часть. 3.1 ...
0 комментариев