Рефотека.ру / Коммуникации и связь

Курсовая работа: Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Министерство образования Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


КАФЕДРА ВЧСРТ


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


200700 000000 006 ПЗ


Подпись Дата Ф.И.О.

Руководитель

Студент

Группа Р-485

Номер зачетной книжки 09712506


Екатеринбург, 2005г.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ


Спроектировать связной радиопередатчик с частотной модуляцией (№13).

Характеристики передатчика:

Р1макс = 500 Вт

f = 150 ё 160 МГц

WФ = 50 Ом

Шаг сетки частот 12,5 кГц

Питание сетевое – 220 В, 50 Гц

Содержание


Задание на проектирование

Содержание

Перечень условных обозначений и символов

Введение

Основная часть

1. Выбор и обоснование структурной схемы передатчика

2. Расчет оконечного каскада

2.1 Выбор транзистора

2.2 Расчет коллекторной цепи выходного каскада

2.3 Расчет входной цепи оконечного каскада

2.4 Расчет согласующего устройства входной цепи

2.5 Конструктивный расчет ТДЛ

2.6 Расчет схемы сложения мощностей

3. Расчет фильтра гармоник

4. Расчет ГУНа

4.1 Выбор основных параметров и активного элемента

4.2 Расчет автогенератора

4.3 Расчет элементов колебательного контура

4.4 Расчет цепи автосмещения

4.5 Расчет частотного модулятора

5. Описание синтезатора частоты

Заключение

Приложение А. Полная электрическая схема

Приложение В. принципиальная схема оконечного каскада и цепи связи

Приложение С. Конструкция усилительного модуля ОК

Библиографический список

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов


АМ – амплитудная модуляция

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика

РПУ – радиопередающее устройство

Rн – сопротивление нагрузки

ЕК – напряжение источника питания

дБ – децибел

ТЗ – техническое задание

ОК – оконечный каскад

ТДЛ – трансформаторы на длинных линиях

ЦС – цепь связи с фидером

ЧМ – частотная модуляция

Введение


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.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейРис.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 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.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

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).


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

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 данном курсовом проекте проведен анализ диапазонного передатчика ЧМ. В пояснительной записке представлены электрические расчеты оконечного каскада, цепи связи с фидером, автогенератора и частотного модулятора, приведены конструктивные расчеты оконечного каскада и цепи связи с фидером. К пояснительной записке прилагаются чертежи с изображениями полной электрической схемы и конструкцией оконечного каскада передатчика.

Основная часть


1. Выбор и обоснование структурной схемы передатчика


Исходя из технического задания, нужно спроектировать схему связного передатчика с ЧМ, работающего в некотором диапазоне частот. При этом данный передатчик должен обеспечивать выполнение всех характеристик, которые от него требуются по ТЗ, а так же быть как можно более простым, малогабаритным и дешевым.

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ качестве общей структурной схемы выберем схему с прямым получением ЧМ и с синтезатором частоты.

Рис.4. Структурная схема ЧМ передатчика


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, реализованного на микросхеме КФ1015ПЛ3А [8], описание которой приведено в конце данной пояснительной записки.

Работа ГУНа происходит по сигналу опорной частоты – Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейМГц, задаваемой кварцевым генератором. Для шага сетки частот 6,25 кГц (до умножителя частоты) коэффициент деления опорной частоты составляетПроектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, при этом пределы коэффициента деления тракта программируемого делителя частоты составляют от Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией до Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией 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.

Начнем расчет оконечного каскада с выбора рабочего транзистора.

2. Расчет оконечного каскада


2.1 Выбор транзистора


Оконечный каскад построен по модульному принципу со сложением мощностей от отдельных модулей. Каждый модуль представляет собой двухтактную схему. Количество модулей выбрано исходя из того, что, во-первых, оно должно быть четным – для удобства реализации схемы сложения и деления мощностей; во-вторых, должны существовать транзисторы, реализующие мощность отдельного модуля. Количество модулей должно быть минимальным.

Как правило, для генерации заданной мощности в нагрузке в определенном диапазоне частот можно подобрать целый ряд транзисторов. Из группы транзисторов нужно выбрать тот, который обеспечивает наилучшие электрические характеристики усилителя мощности.

Коэффициент полезного действия каскада связан с величиной сопротивления насыщения транзистора - rнасВЧ. Чем меньше его величина, тем меньше остаточное напряжение в граничном режиме и выше КПД генератора.

Коэффициент усиления по мощности КР зависит от ряда параметров транзистора: коэффициента передачи тока базы – b0, частоты единичного усиления fт и величины индуктивности эмиттерного вывода LЭ. При прочих равных условиях КР будет тем больше, чем выше значение b0, fT и меньше LЭ.

Исходя из этих условий, выбираем транзистор 2Т971А, имеющий следующие параметры:

Параметры идеализированных статических характеристик

Сопротивление насыщения транзистора на высокой частоте rнас ВЧ=0,15 Ом

Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ на низкой частоте (f→0) βо=8

Сопротивление материала базы 0,1 Ом


Высокочастотные параметры

Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ fт =570 МГц

Барьерная емкость коллекторного перехода Ск = 200 пФ

Индуктивность вывода эмиттера 0,18 нГн

Индуктивность вывода базы 0,56 нГн

Индуктивность вывода коллектора 0,1 нГн


Допустимые параметры

Предельное напряжение на коллекторе Uкэ доп = 50 В

Обратное напряжение на эмиттерном переходе Uбэ доп = 4 В

Постоянная составляющая коллекторного тока Iко. доп = 17А

Максимально допустимое значение коллекторного тока Iк. макс. доп=30А

Диапазон рабочих частот 50 –200 МГц


Тепловые параметры

Максимально допустимая температура переходов транзистора tп.доп=160 єС

Тепловое сопротивление переход – корпус Rпк=0,6 єС/Вт


Энергетические параметры

Pн = 150 Вт

Рвх=50 Вт

Ек=24 В

h=55–84%

Кр=3–9

Режим работы – класс В.

Оценим мощность Р1, которую должен отдавать один транзистор, исходя из следующих параметров:

КПД выходного трансформатора – Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

КПД фильтрующей системы – Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

КПД устройства сложения мощностей – Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

количество модулей в схеме сложения – М = 4

количество транзисторов в модуле – m = 2


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВт – мощность модуля,

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВт – мощность одного транзистора в модуле.


2.2 Расчет коллекторной цепи выходного каскада


Расчет коллекторной цепи проводится по методике, изложенной в [1], для одного из транзисторов двухтактной схемы, работающего в критическом режиме с углом отсечки – Q=90° (класс В). При данном угле отсечки отсутствуют нечетные гармоники тока коллектора 3, 5 и высшего порядков, а четные гармоники компенсируются при сложении колебаний от двух плеч двухтактной схемы. Исходные данные для расчета следующие:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВт – колебательная мощность транзистора,

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ – напряжение питания коллектора,

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – коэффициенты Берга при Q=90°,

rнас ВЧ=0,15 Ом – сопротивление насыщения транзистора,

Iко. макс. доп = 17А – предельный постоянный ток коллектора.

1. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в критическом режиме


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ


2. Максимальное напряжение на коллекторе при заданном Ек


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ


3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейА


4. Постоянная составляющая коллекторного тока и КПД


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейА;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


5. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВт


6. Сопротивление коллекторной нагрузки (для одного транзистора)


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейОм

7. Блокировочная емкость


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Поскольку оконечный каскад должен работать на 50-омный фидер, то сопротивление коллектора требует трансформации. Стандартный ряд трансформации сопротивлений 1/9;1/4;4/9. Для данной схемы этот коэффициент составит:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией,


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейполучили стандартное отношение NTR = 1/9, тогда можно применить стандартную схему согласования активного элемента с нагрузкой с помощью ТДЛ.

Рис.5. ТДЛ с коэффициентом трансформации 1:3 по напряжению.


Здесь W = 16,5Ом. В дальнейшем проведем преобразование этой схемы к схеме ТДЛ для двухтактного каскада (введем симметрирующую линию).

Расчет конструктивных особенностей ТДЛ будет приведен ниже. Принципиальная схема представлена в Приложении В.

Перейдем к расчету входной цепи оконечного каскада.

2.3 Расчет входной цепи оконечного каскада


Расчет входной цепи проведем по методике, изложенной в [1]. В широкодиапазонных двухтактных генераторах при работе транзисторов с углом отсечки θ=90є (класс В) важно, чтобы в импульсах ток перекосов не было так, как при этом отсутствуют нечетные гармоники (3ω, 5ω,…) устранение перекосов в импульсах достигается включением шунтирующего добавочного сопротивления Rдоп между выводами базы и эмиттера транзистора. Сопротивление Rдоп выбирают так, чтобы выровнять постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и открытом состояниях.

Для расчета входной цепи потребуются следующие параметры транзистора 2Т971А:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Амплитуда тока базы


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейА,

где Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Добавочное сопротивление и сопротивление ОС


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


4. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


5. Напряжение смещения на эмиттерном переходе


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


6. Значения Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией,Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией,Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейПроектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

рис.6. Схема замещения входной цепи

7. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (Zвх=Rвх + jXвх)


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


8. Входная мощность


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


9. Коэффициент усиления по мощности


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


2.4 Расчет согласующего устройства входной цепи


Расчет входной цепи в предыдущем пункте показал, что входное сопротивление транзистора отличается от сопротивления коллекторной нагрузки. А поскольку на входе оконечного каскада используется аналогичная схема трансформации сопротивлений на длинных линиях (для распределения мощности по модулям), то необходимо включить во входную цепь согласующее устройство, которое бы преобразовало входное сопротивление транзистора (Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией) до значения сопротивления коллекторной нагрузкиПроектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией. Для этих целей подойдет узкополосная Г-образная согласующая схема. Рассчитаем ее элементы:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – требуемая добротность схемы;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – элементы схемы согласования;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


После данного согласования на входе двухтактного усилителя можно поставить ТДЛ, аналогичный выходному (см. рис. 7), но являющийся его зеркальным отображением (можно без симметрирующей линии).

Полная принципиальная схема оконечного каскада представлена в Приложении В.


2.5 Конструктивный расчет ТДЛ


Трансформатор на выходе оконечного каскада (см. рис.7) предназначен для согласования низкоомного выходного сопротивления оконечного каскада (5,46 Ом) со стандартным волновым сопротивлением 50 Ом. Для решения этой задачи подойдет схема с коэффициентом трансформации по сопротивлению 1/9. Она имеет следующие параметры:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейРис.7. ТДЛ для двухтактного каскада

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – волновое сопротивление симметрирующей линии,

волновое сопротивление линий 2,3,6 (см. рис.7):


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейволновое сопротивление линий 4,5 (см. рис.7):

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – сопротивление нагрузки,

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – мощность в нагрузке (от двухтактной схемы).


Симметрирующую линию выполним на отдельном ферритовом кольце, а основные линии на одном кольце и с одинаковым количеством витков.


1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке, напряжение генератора

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


2. Напряжение, продольное напряжение и ток в линиях (см. рис.7.)


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – на всех линиях;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – ток во всех линиях;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– напряжения на линиях.


3. Требуемая индуктивность линий


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– для всех линий

где a1=0,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность АЧХ ТДЛ (взят из табл. 5.1 [2] для фильтра первого порядка исходя из допустимой нерав6омерности АЧХ на fн ТДЛ)

4. Выбор кабеля (табл. 3.3 в [1])

Марку кабеля выберем исходя из требуемого волнового сопротивления линий, которое составляет 16,5 Ом и 8,25 Ом, с возможным отклонением не более чем на 10–20% в обе стороны. Выбираем полосковый кабель РП18-5-11 с волновым сопротивлением Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией и полосковый кабель РП9-5-11 с волновым сопротивлением Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейПроектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Рис.8а. Поперечное сечение полоскового кабеля РП18-5-11


Рис.8б. Поперечное сечение полоскового кабеля РП9-5-11


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КБВ линии (должно быть не ниже 0,8..0,9),

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КБВ линии (должно быть не ниже 0,8..0,9).


Рассчитаем максимально допустимые ток и напряжение для всех линий (данные берутся из табл. 4.2 в [2]):


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Параметры кабеля:

диэлектрическая проницаемость фторопласта Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

геометрические размеры кабелей в поперечном сечении указаны на рис.8а и 8б.

4. Геометрические размеры линий

q = 30° – допустимая электрическая длина линии;

с – скорость света;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – геометрическая длина линий.


5. Выбор феррита

Марку феррита выберем по данным табл. 3.4 в [1]. В мощных устройствах используются материалы с малой магнитопроницаемостью, но с большой добротностью Q, а так же исходя из условия обеспечения теплового режима. Этим требованиям удовлетворяет феррит 50ВНС

Параметры феррита:

m = 50;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейпри B=0,001 T и f=30 MГц.

Рассчитываем максимальную Bfраб:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


6. Выбираем конструкцию трансформатора и сердечников

Трансформатор выполним по многовитковой конструкции (геометрическая длина кабелей позволяет это сделать), причем верхние и нижние линии будут выполнены на одном сердечнике, а симметрирующая линия будет наматываться на отдельный феррит. Внутренний диаметр ферритовых сердечников d1 и d2 должен быть таким, чтобы была возможность сделать несколько витков для каждой линии.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


необходимый минимальный объем сердечника для симметрирующей линии;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


необходимый минимальный объем сердечника для основных линий;

Выберем размеры сердечника из стандартных значений, приведенных в табл. 4.4 в [2]:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией–для симметрирующей,


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– для основных линий.


Рассчитаем число витков: для симметрирующей линии


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

для основных линий


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Периметр колец по внутреннему диаметру: Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– симметрирующее и Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– основное;

Кабель занимает на симметрирующем кольце – Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией на основном –Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, т.е. данные кольца подходят.

Уточним полученную продольную индуктивность для симметрирующей и основных линиях соответственно:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Поскольку LПР1 значительно больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину симметрирующей линии и число витков. Возьмем число витков равным 3, тогда длина линии составит 81 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Так как LПР2 намного больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину основных линий и число витков. Возьмем число витков равным 2, тогда длина линии составит 80 мм. Ферритовое кольцо оставим прежним.

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Амплитуда магнитной индукции для – симметрирующей линии;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– основных линий;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Схема удовлетворяет всем требованиям.

7. Тепловые потери в ферритах и КПД трансформатора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


–удельные тепловые потери в феррите симметрирующей линии;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


–удельные тепловые потери в феррите основных линий;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


мощность потерь в феррите симметрирующей линии по всему объему;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


мощность потерь в основном феррите по всему объему;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КПД трансформатора.


2.6 Расчет схемы сложения мощностей


Для сложения мощностей четырех идентичных модулей будем использовать мостовую схему суммирования по току от 4-х генераторов (см. рис. 9). Для использования в схеме оконечного каскада преобразуем данную схему путем введения дополнительных фазокомпенсирующих линий и дополнительных балластных сопротивлений (см. рис. 10).


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

рис.9. Схема моста сложения по току для четырех генераторов

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

рис. 10. Преобразованная схема сложения мощности от четырех генераторов с повышающим трансформатором


Недостатком данной схемы является то, что она понижает входное сопротивление в N раз, где N – число модулей, поэтому придется на выходе схемы суммирования поставить трансформатор, который поднимет выходное сопротивление до первоначального уровня.

В преобразованной схеме все линии имеют волновое сопротивление равное R, все балластные сопротивления равны R, R = 50 Ом.

Для схемы сложения мощностей достаточно провести расчет трансформатора от одного модуля, поскольку все они одинаковые. Расчет повышающего трансформатора так же проведем в данном разделе.

Сначала рассчитаем схему сложения мощностей. Расчет ведем, предполагая, что у нас аварийный режим, т.е. работает только один генератор.

Исходные данные для расчета:


RН = 12,5 Ом; RБ = 50 Ом;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – мощность в нагрузке (мощность 4 двухтактных схем)


1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке и в линии


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение в нагрузке;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – ток в нагрузке;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение генератора;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение на линии;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – ток в линии;


2. Требуемая индуктивность основной линии


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


3. Выбор кабеля (табл. 3.3 в [1])

Марку кабеля выберем исходя из требуемого волнового сопротивления линий, которое составляет 50 Ом, с возможным отклонением не более чем на 10–20% в обе стороны.

Выбираем коаксиальный кабель РК-50-06-21 с волновым сопротивлением Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КБВ трансформатора (должно быть не ниже 0,8..0,9)

Параметры кабеля:

диэлектрическая проницаемость фторопласта Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

геометрические размеры кабеля в поперечном сечении указаны на рис.11.

4. Геометрические размеры линии

q = 20° – допустимая электрическая длина линии;

с – скорость света;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– геометрическая длина линии.


рис. 11. Геометрические размеры кабеля РК50-06-21


5. Выбор феррита

Марку феррита выберем из табл. 3.4 в [1], исходя из того, что в мощных устройствах используются материалы с малой магнитной проницаемостью и с большой добротностью Q, а так же исходя из условия обеспечения теплового режима. Этим требованиям удовлетворяет феррит 50ВНС.

Параметры феррита:


m = 50;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейпри B=0,001 T и f=30 MГц.


6. Конструкция трансформатора и сердечника

Конструкция трансформатора определяется длиной линии и гибкостью кабеля. При длине линии 7,2 см подходит одновитковая конструкция. Внутренний диаметр ферритового сердечника d должен превышать диаметр линии, т.к. в одном кольце будет проходить сразу три линии (четыре для балластных сопротивлений). Выберем его из стандартных значений, приведенных в табл. 4.4 в [2]: Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Внешний диаметр ферритового сердечника D определяется из условия: Bfраб<Bfmax, а Lпр не должна быть ниже Lпр.треб.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


внешний диаметр ферритового сердечника найдем как


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Из табл. 4.5 в [2] находим размеры стандартных ферритовых сердечников. Удобно использовать трубчатые ферритовые сердечники, т.к. это упрощает конструкцию:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– внешний диаметр и высота трубки ферритового сердечника;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – число ферритовых трубок.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Рис.12. Трубка ферритового сердечника

По известным конструктивным параметрам сердечника определим Bfраб и Lпр и сравним эти значения с допустимыми.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Поскольку LПР значительно больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину линии и число колец. Возьмем число колец равным 3, тогда длина линии составит 36 мм.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Как видно из расчетов схема удовлетворяет всем требованиям.

7. Тепловые потери в феррите и КПД трансформатора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– удельные тепловые потери в феррите;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– мощность потерь в феррите по всему объему;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КПД трансформатора.


Основная и фазокомпенсирующие линии имеют одинаковые геометрические размеры, выполняются на одинаковых кабелях и вставляются в одно ферритовое кольцо (см. рис. 10).

Теперь проведем расчет повышающего трансформатора. Трансформатор выполним по схеме трансформации напряжения 1:2, но т.к. при этом ZC1 должно быть равным 25 Ом, а нам нужно, чтобы Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, тогда включим по две линии параллельно (рис. 10).

Исходные данные для расчета:

RВХ = 12,5 Ом; RН = 50 Ом;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – мощность в фидере.


1. Амплитуда напряжения и тока в нагрузке и в линии


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение в нагрузке;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – ток в нагрузке;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение генератора;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – ток в линиях;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – напряжение на линиях;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – продольное напряжение на верхних линиях, на фазокомпенсирующей оно равно нулю.

2. Требуемая индуктивность линий


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

–для основной линии,


где a1=0,1 – коэффициент, учитывающий неравномерность АЧХ ТДЛ (взят из табл. 5.1 [2] для фильтра первого порядка исходя из допустимой нерав6омерности АЧХ на fн ТДЛ)

3. Выбор кабеля (табл. 3.3 в [1])

Марку кабеля выберем исходя из требуемого волнового сопротивления линий, которое составляет 50 Ом, с возможным отклонением не более чем на 10–20% в обе стороны.

Выбираем, как и в предыдущем случае, коаксиальный кабель РК-50-06-21 с волновым сопротивлением Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией. Параметры кабеля приведены выше.

4. Геометрические размеры линий

q = 20° – допустимая электрическая длина линий;

с – скорость света;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – геометрическая длина линий.

Геометрические размеры кабеля указаны на рис.11.

5. Выбор феррита

Марку феррита выберем, как и для схемы сложения мощностей – 50ВНС.

Параметры феррита: m = 50; Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейпри B=0,001 T и f=30 MГц.

6. Конструкция трансформатора и сердечника

Выберем одновитковую конструкцию (аналогичную вышерассчитанной). Внутренний диаметр ферритового сердечника d должен примерно в два раза превышать диаметр линии, т.к. сквозь кольцо пропустим две линии. Выберем его из стандартных значений, приведенных в табл. 4.4 в [2]: Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Внешний диаметр ферритового сердечника D определяется из условия: Bfраб<Bfmax, а Lпр не должна быть ниже Lпр.треб.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


внешний диаметр ферритового сердечника найдем как


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Из табл. 4.5 в [2] для трубчатых ферритовых сердечников находим:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– внешний диаметр и высота трубки ферритового сердечника;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – число ферритовых трубок (см. рис 12).

По известным конструктивным параметрам сердечника определим Bfраб и Lпр и сравним эти значения с допустимыми.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Поскольку LПР значительно больше LПР.ТР, то можно уменьшить длину линии и число колец. Возьмем число колец равным 3, тогда длина линии составит 36 мм.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Как видно из расчетов схема удовлетворяет всем требованиям.

7. Тепловые потери в феррите и КПД трансформатора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– удельные тепловые потери в феррите;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– мощность потерь в феррите по всему объему;


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – КПД трансформатора.


Основные и фазокомпенсирующие линии имеют одинаковые геометрические размеры и выполняются из одинаковых кабелей.

Рассчитали выходную часть ОК, а именно отдельные усилительные модули, выполненные по двухтактной схеме, схемы симметрирования и преобразования выходного сопротивления, а также схему сложения мощностей от четырех синфазных генераторов. Схему деления мощности, которая распределяет ее на усилительные модули, выполним точно так же, как и схему сложения, при условии ее зеркального отображения.

Данный оконечный каскад позволяет получить заданную по ТЗ мощность в нагрузке, но для этого он должен получать на входе каждого модуля мощность равную 22 Вт, т.е. предоконечный каскад должен генерировать мощность порядка 100 Вт. Такую задачу можно реализовать, используя одну двухтактную схему усиления на транзисторах КТ970А. Данный транзистор может обеспечить максимальную мощность 100 Вт в нагрузке. Используя его на половинную мощность (50 Вт), что увеличивает надежность работы всего каскада, получим от двухтактного генератора 100 Вт, что нам и необходимо. Для передачи общей мощности в нагрузку, т.е. в ОК можно использовать ТДЛ, аналогичную вышерассмотренной.

Транзистор КТ970А может обеспечить усиление по мощности в 4–13 раз, значит, реально мы можем получить усиление в данном каскаде в 8–9 раз, а значит, мощность на входе предоконечного каскада должна быть равной 10–12 Вт. Такую мощность можно получить от усилителя (предварительного), выполненного на одном транзисторе, например на 2Т934В, который обеспечивает мощность 25 Вт. Используя его на половинную мощность, чтобы увеличить надежность, получим те самые 12–13 Вт в нагрузке, т.е. в предоконечном усилителе. Коэффициент передачи по мощности данного транзистора составляет 5–15, что вполне достаточно, т.к. в этом случае на вход предварительного усилителя будет поступать сигнал мощностью в 1 Вт.

Автогенератор может реально выдавать мощность порядка 5 – 15 мВт, т.е. необходимо поставить еще несколько усилительных звеньев, которые смогут повысить мощность автогенератора до 1 Вт (на входе предварительного усилителя). Выполним эту задачу включив последовательно два однотипных усилительных каскада, построенных по схеме с ОЭ, каждый из которых обеспечит усиление сигнала по мощности в 10 раз. В качестве активных элементов в этих каскадах используем транзисторы КТ606А и КТ3102А

С помощью пяти усилительных звеньев (ОК, предоконечного каскада и предварительных усилителей) можно получить необходимую по ТЗ мощность в нагрузке –500 Вт.

В данном проекте не рассматривается расчет предоконечного и предварительных каскадов.

3 Расчет фильтра гармоник


Для обеспечения фильтрации высших гармоник после ОК ставится фильтр, который подавляет уровень внеполосного излучения до заданного значения. Согласно ГОСТу этот уровень составляет -60 дБ для данной рабочей полосы и излучаемой мощности. Чтобы добиться такого подавления в заданной по ТЗ полосе частот (150 – 160 МГц) используем в качестве фильтра оптимальный фильтр гармоник (фильтр Лондона) [6], исходя из следующих соображений:

оэффициент перекрытия в поддиапазоне составляет


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;


сопротивление на входе фильтра и сопротивление нагрузки равно 50 Ом;

гарантированное затухание 2-ой гармоники частоты fН – 60,4 дБ;

максимальный коэффициент отражения в полосе пропускания – 0,0487;

нормирование элементов производят к нижней частоте –


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейРис. 13. Схема фильтра гармоник

Из [6] выбираем нужный оптимальный фильтр.


g АS, дБ a1 a2 a3 a4 a5 a6
1,1 60,4 3,44 0,315 0,0233 9,60 0,315 3,44

Проводим денормирование:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


g АS, дБ С1, пФ L2, нГн L3, нГн C4, пФ L5, нГн C6, пФ
1,1 60,4 73 16,72 1,24 204 16,72 73

Перейдем к расчету ГУНа и частотного модулятора.

4. Расчет ГУН


4.1 Выбор основных параметров и активного элемента


ГУН имеет две регулировки частоты: регулировка частоты по диапазону (управляющее напряжение в этом случае поступает с синтезатора сетки дискретных частот) и модуляция частоты сигналом. Регулировки производятся с помощью двух варикапов.

Диапазон частот, в котором работает ГУН лежит от 75 до 80 МГц, т.к. после него идет умножитель частоты сигнала в два раза, т.е.


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Мощность, которую должен развивать ГУН в нагрузке примем равной 10 мВт.

Рис.14 Схема ГУН с частотным модулятором


На рисунке 14 представлена принципиальная схема ГУНа, расчет которой приведен ниже.

Для упрощения расчета автогенератора выберем безынерционный транзистор для частоты автоколебаний, например, КТ340Б.

Параметры транзистора:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Проверим, можно ли пренебречь инерционностью этого транзистора в данных условиях. Для этого необходимо выполнение условия:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией,


где f – частота генерируемых колебаний, fS – граничная частота транзистора по крутизне.

Граничная частота транзистора по крутизне определяется выражением:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


где распределённое сопротивление базы rБ берется из справочника, Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейа крутизна статической проходной характеристики S0:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

температурный потенциал перехода  Т:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.


Подставляя рассчитанные величины в начальную формулу, получим:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Таким образом, транзистор в данном случае можно считать безынерционным устройством.


4.2 Расчет автогенератора


1. Задаемся фактором регенерации G = 5;

2. Берем коэффициенты Берга из справочника:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

3. Определяем первую гармонику ток коллектора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


4. Напряжение на коллекторной нагрузке автогенератора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


5. Сопротивление коллекторной нагрузки


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


6. Выберем коэффициент использования по напряжению Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

7. Напряжение питания Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией выберем стандартное ЕК=12В;

8. Мощность, подводимая к автогенератору


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

9. Рассеиваемая на коллекторе мощность


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


10. Коэффициент обратной связи Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

11. Напряжение обратной связи Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

12. Входное сопротивление автогенератора


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


13. Постоянная составляющая тока базы Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

14. Смещение на базе Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


4.3 Расчет элементов колебательного контура


Задаемся величинами Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией и КПД контура Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, тогда Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– добротность нагруженного контура;

1.Коэффициент включения контура в коллекторную цепь


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


2.Реактивное сопротивление между коллектором и эмиттером


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

3. Реактивное сопротивление между базой и эмиттером


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


4. Реактивное сопротивление между базой и коллектором


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Сопротивление R3 входит в контур и поэтому шунтирует его, чтобы этого не происходило нужно взять его величину значительно большей, чем сопротивление коллекторной нагрузки, т.е. выбираем R3=2,8кОм.


4.4 Расчет цепи автосмещения


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– проверка условия отсутствия прерывистой генерации;

Выбор блокировочных элементов:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


4.5 Расчет частотного модулятора


Параметры сообщения:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


где m – индекс модуляции,

Df – девиация частоты на выходе передатчика, тогда


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


– ширина спектра радиочастот передаваемого сигнала;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – диапазон изменения частоты ГУНа;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – средняя частота автогенератора;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – девиация частоты на выходе автогенератора.

Расчет частотного модулятора по сигналу Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Расчет ведем исходя из следующих величин:

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– добротность нагруженного контура;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– напряжение питания;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– емкость контура автогенератора;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– амплитуда высокочастотного колебательного напряжения на контуре;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией– коэффициент гармоник;

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией – показатель степени для “резкого” перехода.


Выбираем варикап 2В125Б, который имеет следующие параметры:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


Относительная девиация частоты


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


3. Напряжение смещения на варикапе Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, при этом емкость варикапа Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, а его добротность Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

4. Нормированная амплитуда модулирующего сигнала


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;


5. Амплитуда модулирующего напряжения


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


6. Коэффициент управления емкостью контура


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

7. Необходимое изменение емкости контура


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


8. Выберем коэффициент схемы Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, тогда коэффициент включения варикапа в контур


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


9. Емкость конденсатора связи


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;


10. Сопротивление делителя напряжения при токе Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


11. Необходимое изменение емкости варикапа в процессе модуляции


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


12. Амплитуда высокочастотного напряжения на варикапе


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

13. Проверка режима работы варикапа


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;


14. Коэффициент паразитной амплитудной модуляции


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией


15. Коэффициент нелинейных искажений


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией,


где Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

Допустимые нелинейные искажения 7..15%.

Расчет варикапа для перестройки частоты по диапазону

Для перестройки ГУНа от fН до fВ необходимо изменять емкость контура, для этого параллельно к емкости С3 (главная составляющая общей емкости контура) через емкость связи подключим варикап (см. рис. 14).

Определим, как изменяется общая емкость колебательного контура: на частоте Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией она составит Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, а на частоте Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией она возрастет до Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, т.е. варикап должен обеспечить изменение емкости контура на 0,7пФ.

При параллельном подключении варикапа к емкости С3 необходимо изменять ее величину (при неизменных значениях остальных емкостей) в пределах Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией.

Выбираем варикап2В125Б, параметры смотри выше;

2. Задаем напряжение смещения на варикапе Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией, при этом емкость варикапа Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

3. Зададимся изменением емкости варикапа в Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией (от 9,5 до 10,6пФ) при этом необходимо изменять управляющее напряжение на варикапе от –3,5 до –4,5В (это напряжение поступает с вывода 2 микросхемы КФ1015ПЛ3А синтезатора частоты).

4. Коэффициент включения варикапа в контурПроектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

5. Емкость конденсатора связи Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией;

6. Значения сопротивлений Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией выберем исходя из следующего соображения:


Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией

5. Описание синтезатора частоты


Быстродействующая микросхема КФ1015ПЛ3А предназначена для построения современных цифровых частотных синтезаторов с ФАПЧ для КВ, УКВ и дециметрового диапазонов волн. Прибор изготовляют по КМОП-технологии с поликремниевым затвором. Микросхемы серии КФ1015ПЛ3 выпускают в пластмассовом 16-выводном миниатюрном корпусе 4308.16-1. Масса прибора - не более 0,3 г.

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейВ состав микросхемы входят (см. структурную схему на рис.15) генератор образцовой частоты, делитель образцовой частоты, усилитель-формирователь входных ВЧ импульсов, тракт двоичного делителя частоты с программируемым коэффициентом деления, состоящий из двумодульного предварительного делителя частоты на 31 или 32, пятиразрядного счетчика управления предделителем, двенадцати старших разрядов программируемого делителя и логического блока управления, частотно-фазовый детектор и двадцатиразрядные приемный и буферный регистры.


Рис.15. Структурная схема синтезатора частоты

Включенная по типовой схеме с навесными компонентами микросхема способна работать в цифровых синтезаторах с ФАПЧ метрового и дециметрового диапазонов с уменьшенным энергопотреблением.

Цоколевка микросхемы:

выв.1 – общий для приемного и буферного регистров, тракта программируемого делителя частоты и частотно-фазового детектора, минусовой вывод питания;

выв.2 – зарядный выход частотно-фазового детектора (сток полевого транзистора с р-каналом);

выв.3 – разрядный выход частотно-фазового детектора (сток полевого транзистора с n-каналом);

выв.4 – контрольный выход индикации фазовой синхронизации в петле ФАПЧ;

выв.5 – ВЧ вход усилителя- формирователя тракта программируемого делителя;

выв.6 –выход программируемого делителя;

выв.7 – вход разрешения перезаписи информации из приемного регистра в буферный;

выв.8 – вход тактовых импульсов записи информации (С);

выв.9 – плюсовой вывод питания;

выв.10 – вход записи информации о коэффициентах деления (D);

выв.11 – вывод для подключения кварцевого резонатора; выход генератора образцовой частоты;

выв.12 – вывод для подключения кварцевого резонатора; вход сигнала внешнего генератора образцовой частоты;

выв.13 – вход сигнала отключения выхода делителя образцовой частоты (при уровне 1);

выв.14 – выход делителя образцовой частоты (при уровне 0 на выв. 13) или вход частотно-фазового детектора (при уровне 1 на выв. 13);

выв.15 – общий для генератора и делителя образцовой частоты, минусовой вывод питания;

выв.16 – контрольный выход приемного регистра.


Основные характеристики при Токр.ср=25Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляцией10°С и напряжении питания 5 В

Параметр Значение
Номинальное напряжение питания, В 4,5...5,5
Пределы коэффициента деления тракта программируемого делителя частоты 992-131071
Шаг коэффициента деления программируемого делителя 1
Коэффициенты деления делителя образцовой частоты 100, 200, 400, 512, 640, 800, 1000, 1024
Интервал входной частоты тракта программируемого делителя, МГц 50...1000
Интервал входной частоты делителя образцовой частоты, МГц 1...50
Чувствительность усилителя-формирователя, Вэфф, (меньшее значение - для частоты в пределах 50...500 МГц) 0,2...0,9
Чувствительность по входу генератора образцовой частоты (для внешнего кварцевого генератора), мВэфф 100...150
Наибольший потребляемый ток, мА, не более 15

Выходное сопротивление выходов частотно-фазового детектора, Ом, не более
зарядного
разрядного


300
200

Выходное сопротивление делителя образцовой частоты, Ом, не более 200
Выходное сопротивление контрольного выхода индикации фазовой синхронизации, Ом, не более 200
Выходное сопротивление генератора образцовой частоты, Ом, не более 200

Входной ток ВЧ входа усилителя- формирователя (выв.5) и входа генератора образцовой частоты (выв.12), мкА, для сигнала
низкого уровня
высокого уровня


не менее -30
не более +30

Предельно допустимые значения

Предельные значения напряжения питания, В 3...6
Наибольший электростатический потенциал, В, не менее 150
Рабочий интервал температуры окружающей среды, °С -60...+70
Предельные значения температуры окружающей среды, °С -70; +85

Проектирование связного радиопередатчика с частотной модуляциейРис.16. Схема включения синтезатора частоты


На рис. 16 представлена одна из возможных схем включения прибора. При выборе кварцевого резонатора для генератора образцовой частоты надо учитывать, что резонатор должен работать на параллельном резонансе, частота которого больше частоты последовательного. Включением последовательно с резонатором катушки индуктивностью 10 мкГн удается приблизиться к частоте последовательного резонанса, номиналом которой обычно и маркируют кварцевый резонатор.

Подстройкой конденсатора С1 добиваются устойчивой генерации, в чем можно убедиться, снимая сигнал с выв. 11 микросхемы. В нормальном режиме этот сигнал представляет собой синусоиду с двойной амплитудой 1...1,2В с постоянной составляющей около половины Uпит. Если в качестве образцового использован внешний стабильный кварцованный генератор, его выходной сигнал напряжением 100...250 мВ подают на выв. 12 через разделительный конденсатор емкостью 1000...10 000 пФ.

Значительного снижения энергопотребления (при работе на частоте до 600 МГц) можно достичь, понизив напряжение питания до 3,3...4 В. При этом потребляемый ток уменьшается до 4...5 мА и к тому же улучшается чувствительность по ВЧ входу микросхемы.

Заключение


В данном курсовом проекте был спроектирован связной радиопередатчик с ЧМ, составлены его структурная и принципиальная схемы.

Оконечный каскад передатчика построен по модульному принципу. Каждый модуль выполнен по двухтактной схеме на транзисторах. Кроме этого в данной работе был проведен электрический и конструкторский расчет схем сложения и согласования с фидерной линией, выполненных на длинных линиях. Были рассчитаны автогенератор и частотный модулятор. Итоговым результатом стала полная электрическая схема передатчика, которая представлена в конце данной пояснительной записки.

Рефетека ру refoteka@gmail.com