Связной однополосный радиопередатчик

СВЯЗНОЙ ОДНОПОЛОСНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 200700 0 013 ПЗ Подпись Ф.И.О. Руководитель Гусев Б.В. Студент гр. Р-485Санников К.А. Екатеринбург 2001 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Вариант №18 Исходные данные: 1. Мощность на выходе фидера Р1 max ,

Вт 75; 2. Диапазон рабочих частот f, МГц 1.6 6; 3. Сопротивление фидера Wф, Ом 50; 4. Шаг частотной сетки синтезатора частот f, кГц0.2; 5. Питание от сети переменного тока: напряжение Eп, В 220; частота fc, Гц 50. Выбрать и рассчитать: 1. Выбрать структурную схему передатчика. 2. Выбрать и обосновать элементную базу. 3. Электрические расчеты: 

Фильтра нижних частот;  оконечного каскада;  цепи связи с фидером (фильтра гармоник). 4. Конструктивные расчеты:  оконечного каскада;  цепи связи с фидером (фильтра гармоник). Вычертить: 1. Полная электрическая схема передатчика. 2. Конструкция оконечного каскада. СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 2. ВЫБОР СХЕМНОГО РЕШЕНИЯ

И ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 3. РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО КАСКАДА РАДИОПЕРЕДАТЧИКА Выбор транзистора оконечного каскада Расчет коллекторной цепи Расчет базовой цепи транзистора Расчет трансформаторов на линиях 4. ВЫБОР И РАСЧЕТ ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ 5. ВЫБОР И РАСЧЕТ ФИЛЬТРА ГАРМОНИК Электрический расчет фильтра гармоник

Конструктивный расчет фильтра гармоник 6. ВЫБОР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Приложения 1. Обоснование и выбор структурной схемы Связные передатчики коротковолнового диапазона (f = 1,5-30,0 МГц) работают в режиме однополосной модуляции (ОМ). Однополосный сигнал формируется фильтровым методом на относительно низкой частоте (500 кГц ) и переносится

с помощью преобразователей частоты в рабочий диапазон. Многократное преобразование сигнала сопровождается появлением большого числа комбинационных составляющих, которые при неудачном выборе частот преобразования могут попасть на вход усилителя мощности и создать помехи вне рабочего диапазона передатчика. Структурная схема передатчика с однополосной модуляцией должна строиться так, чтобы снизить вероятность излучения паразитных колебаний и свести к минимуму число перестраиваемых

цепей в промежуточных и оконечном каскадах передатчика. Рассмотрим вариант структурной схемы диапазонного передатчика с ОМ, удовлетворяющего изложенным выше требованиям [6]: Рис.1. Структурная схема однополосного передатчика. Звуковой сигнал с микрофона (М) усиливается усилителем низкой частоты (1) и попадает на балансный модулятор

БМ1 (2). На второй вход БМ1 поступает напряжение с частотой f0. Частота f0 стабилизирована кварцем и ее значение определяется АЧХ электромеханического фильтра (ЭМФ) и выбором рабочей боковой полосы (верхней или нижней). На выходе первого балансного модулятора получается двухполосный сигнал с ослабленной несущей. Степень подавления несущей частоты на выходе передатчика (в антенне) определяется балансным модулятором

и ЭМФ, а нежелательной боковой полосы - только параметрами ЭМФ. Последующие каскады не могут изменить степень подавления этих составляющих однополосного сигнала. С выхода ЭМФ однополосный сигнал поступает на второй балансный модулятор (4). На другом его входе - сигнал вспомогательной частоты f1. Частота f1 выбирается выше верхней рабочей частоты передатчика - fB.

При таком выборе комбинационная частота на выходе БМ2 f1 + f0 также будет выше верхней частоты рабочего диапазона передатчика. Следовательно, колебания вспомогательного генератора f1 и продукты преобразования первого порядка с частотами f1 + f0 , если они попадут на вход усилителя мощности, не создадут помех в рабочем диапазоне проектируемого передатчика. Относительная расстройка между комбинационными частотами на выходе

БМ2 , как правило, не велика, поэтому селекция нужной комбинационной частоты должна осуществляться пьезокерамическим фильтром (ПФ) или фильтром на поверхностных акустических волнах (5). Полоса пропускания этого фильтра должна быть не меньше полосы прозрачности ЭМФ. Однополосный сигнал с выхода ПФ в балансном модуляторе БМ3 (6) смешивается с частотой f2. Источником этих колебаний служит синтезатор сетки дискретных частот,

генерирующий сетку с заданным шагом f. Частота f2 выбирается выше f1, то есть выше рабочего диапазона. Частоты рабочего диапазона от fН до fB получаются на выходе БМ3. Они равны разности частот f2 и промежуточной частоты на выходе полосового фильтра(5) f = f2 - f1 - f0. Эти частоты выделяются фильтром нижних частот (7), частота среза которого равна верхней частоте

рабочего диапазона fB. Однополосный сигнал формируется на малом уровне мощности. До заданного уровня на выходе передатчика он доводится линейным усилителем мощности. Усилитель (8) состоит из предварительного (их может быть несколько) и оконечного усилителей. Цепи связи промежуточных каскадов делают широкополосными, перекрывающими весь диапазон передатчика. Здесь не ставится задача фильтрации высших гармоник, решается только проблема согласования входного

сопротивления следующего каскада с выходным предыдущего. Широкое применение находят трансформаторы на длинных линиях и цепи, обеспечивающие постоянное входное сопротивление усилительного каскада. Цепь связи (9) с антенной включает в себя переключающиеся в зависимости от частотного поддиапазона фильтры гармоник. 2. Выбор схемного решения и элементной базы Для преобразования звуковых колебаний (речи) используется микрофон

BF1, который может быть как динамическим, так и конденсаторным. Последний обладает высокой чувствительностью (по сравнению с динамическим) и имеет встроенный предварительный усилитель на полевом транзисторе, поэтому стоит выбрать данный тип микрофона (МК) для проектируемого передатчика. Чтобы обеспечить усиление речевого сообщения, необходимо подать питающее напряжение на МК. Это обеспечивается резистором R2. Сигнал, идущий с

МК, имеет небольшую амплитуду, поэтому необходим УНЧ, который обеспечит нужное усиление низкочастотного (НЧ) сигнала до уровня, обеспечивающего нормальную работу БМ. Для этой цели используется каскад УНЧ на интегральной микросхеме (ИМС) DA1 К538УН3Б. Микросхема представляет собой малошумящий широкополосный усилитель с рабочей частотой до 3МГц, оптимизированный для работы с низкоомными источниками сигналов, предназначен для применения

в качестве предварительного усилителя и в качестве усилителя низкоомных датчиков. Напряжение питания: Uп=6В10%. Данный тип ОУ выбран из тех соображений, что он может работать при низковольтном однополярном питании и имеет низкую потребляемую мощность. Усиленный НЧ сигнал с УНЧ подаётся на БМ DA2, в качестве которого используем ИМС К174ПС4.

Микросхема представляет собой двойной балансный смеситель, предназначена для использования в качестве смесителя частоты в диапазоне частот до 1000 МГц, модулятора, усилителя. Отличается отсутствием или ослаблением в спектре выходного сигнала составляющих с частотами сигнала и гетеродина и хорошей развязкой между цепью гетеродина и входом. Просачивание напряжение гетеродина на вход составляет 40 50 дБ.

Так как в проектируемом передатчике используется три БМ, то для унификации принципиальной схемы целесообразно применить БМ одного типа. В качестве электромеханического фильтра используем ЭМФ 500-9Д-ЗВ - электромеханический фильтр настроенный на частоту 500 кГц, девятидисковый, пропускающий полосу частот 3 кГц, расположенную выше частоты 500 кГц.

Выбор элемента определяет промежуточную частоту 500 кГц. Пройдя ЭМФ, промодулированный сигнал поступает на второй БМ DA3, где происходят те же преобразования, что и в первом БМ, только модуляция производится на частоте 33,5 МГЦ. С выхода БМ2 (DA3) высокочастотный (ВЧ) сигнал подаётся на

ПФ, который обеспечивает селекцию комбинационной частоты, полоса фильтра приблизительно равна полосе пропускания ЭМФ. Отфильтрованный сигнал с ПФ поступает на БМ3 DA4, где также происходит модуляция входного сигнала, осуществляемая напряжением генератора от СЧ, подающегося через разделительный конденсатор. Промодулированный сигнал подаётся на ФНЧ, выполненный как фильтр Чебышева 5-го порядка (Т05-08).

В результате на выходе фильтра получается ОП сигнал с необходимым по заданию спектром 1.6…6 МГц. С выхода ФНЧ ОП сигнал усиливается в линейном режиме предварительном многокаскадном усилителе мощности (УМ). Данный каскад работает в линейном режиме. После предварительного усиления сигнал через разделительный конденсатор поступает на оконечнй каскад (ОК) и подводится мощность к базам транзисторов. Сигнал подаётся на модуль усилителя, выполненного по двухтактной схеме.

Каскад выполнен на транзисторах VT1- VT2, резисторах R1-R4 и разделительных конденсаторах С1- С2. Сопротивлениями R1-R4 создаётся постоянное смещение на базах транзисторов. Далее следуют . Транзисторные каскады питаются напряжением, подведенным к коллекторам транзисторов через симметрирующие линии, выполняющие также функцию подавления четных гармоник.

Конденсатор С3 является блокировочным по питанию. Для обеспечения подавления высших гармоник сигнала после ОК ставятся три фильтра гармоник, которые коммутируются тремя коаксиальными реле в соответствии с одним из трёх выбранным поддиапозоном. Фильтры построены на основе ФНЧ 5-го порядка. 1-й фильтр обеспечивает полосу прозрачности в диапозоне 1.6 2.5

МГц, 2-й – 2.5 3.9 МГц, 3-й – 3.8 6.3 МГц. Такое разделение всего диапозона частот необходимо для лучшего подавления высших гармоник, поступающих в фидер. Выбор синтезатора частот При выборе СЧ необходимо руководствоваться следующими соображениями: - обеспечение синтеза частот с шагом сетки 200 Гц; - контроль «захвата» частоты должен производиться системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ); - осуществление быстрого перехода на дежурный канал связи; - хранение номера последнего

канала связи в режиме с низким током потребления; - возможность программирования СЧ через последовательный канал и считывание служебной информации из внешнего электрически программируемого постоянного запоминающего устройства (ЭППЗУ); - для удобства пользователя необходимо обеспечить визуальное отображение номера канала связи на индикаторе. Всем вышеуказанным требованиям удовлетворяет микросхема программируемого частотного синтезатора АК9601 [9], которая используется в системах связи с цифровым

синтезом частот, может работать в 2-х режимах задания данных: 1) служебная информация считывается из ПЗУ с интерфейсом I2C типа КР1568РР1 (256х8), КР1568РР2 (1024х8) или им подобным (каждому каналу отводится 8 байт); 2) служебная информация записывается микроконтроллером по последовательной шине I2С. Структурная схема СЧ АК9601 приведена на рисунке ниже.

Назначение выводов схемы приведено в таблице 1.