СВЯЗНОЙ ОДНОПОЛОСНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
200700 000000 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 Df, 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 Df. 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.
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.
Рис.2. Структурная схема синтезатора частоты АК9601
Таблица 1.
| № вывода | Обозначение | Назначение | Тип |
| 1 | Х0 | Выводы опорного генератора для подключения кварцевого резонатора (Fкв=6..10 МГц) | Выход |
| 2 | Х1 | Вход | |
| 3..10 | LCD…LCD7 | Выводы для управления сегментами мультиплексного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) | Выход |
| 11,12 | СОМ1, СОМ2 | Выводы мультиплексации сегментов ЖКИ | Выход |
| 13 | Ucc | Вывод питания | - |
| 14 | ТХ/СЕ | Вывод для управления режимами работы «приём-передача» и «рабочий-хранение» | Вход |
| 15 | +/- | Вывод для изменения канала связи | Вход |
| 16 | TS/DEG | Вывод для перехода на дежурный канал связи | Вход |
| 17 | ZB | Вывод для одного из 2-х сигналов: служебного сигнала (для коммутации при переходе на другой диапозон) или сигнала признака «захвата» частоты системой ФАПЧ | Выход с открытым стоком |
| 18 | SMEM | Вывод для включения питания ЭППЗУ на время считывания информации | Выход с открытым стоком |
| 19 | VCO | Вход программируемого делителя системы ФАПЧ, на который подаётся сигнал с ГУНа | Вход |
| 20 | SDA | Вывод для подключения к линии данных шины I2C | Вход/выход с открытым стоком |
| 21 | SCL | Вывод для подключения к линии синхронизации I2C | Вход/выход с открытым стоком |
| 22 | ER | Вывод сигнала ошибки с ФД системы ФАПЧ и затвора встроенного N-канального транзистора для построения инвертирующего интегратора | Вход/выход с третьим состоянием |
| 23 | DRV | Вывод стока встроенного транзистора для построения инвертирующего интегратора | Вход/выход с открытым стоком |
| 24 | Uss | Общий вывод | - |
Кварцевый резонатор для синтезатора частот выберем на 10 МГц. Подключать его следует через конденсаторы, включенные на землю.
Генератор управляемый напряжением (ГУН) выполним по схеме, приведенной в [3]. Генератор имеет цепи точной и грубой настройки, которые содержат варикапы, элементы цепей смещения и блокировки. Сопротивление блокировочных конденсаторов на рабочей частоте пренебрежимо мало по сравнению с выходным сопротивлением источника управляющего напряжения. Варикап VD1 осуществляет точную настройку частоты автогенератора. Грубая перестройка частоты в общем случае может быть и плавной при плавном изменении напряжения на варикапе VD2.. Наличие двух разделительных цепей управления частотой при использовании ГУНа в кольце фазовой АПЧ в синтезаторе частоты позволяет обеспечить постоянство усиления в кольце фазовой АПЧ при перестройке частоты генератора в широком диапазоне частот. Ниже приведена схема автогенератора с перестройкой частоты.
Рис.3.
Выбор частот для синтезатора частот:
Гц, 
Гц, 
МГц.
Таблица 2.
То есть комбинационные составляющие не попадают в диапазон ФНЧ: 1.6..6 МГц.
Выбор источника питания
Источником первичного питания является промышленная сеть напряжением 220В, частотой 50Гц. Источник вторичного электропитания должен обеспечивать постоянные выходные напряжения величиной 6В (для питания микросхем) и 24В (для питания транзисторных каскадов).
Схема вторичного источника должна содержать следующие элементы:
· понижающий трансформатор;
· диодный мост с фильтром;
· стабилизатор.
Стабилизатор напряжения выполним на микросхеме LM350 фирмы Motorola, которая обеспечивает выходное напряжение 
В, нестабильность по напряжению 0.01%. Выходное напряжение регулируется переменным резистором R2 и вычисляется по формуле:
где I - ток через резистор R2
Ниже приведена схема источника питания.
Заключение
Основные результаты работы:
1. Спроектирован связной однополосный радиопередатчик.
2. Составлена принципиальная схема передатчика.
3. Приведены расчеты оконечного каскада передатчика.
4. Произведен расчет фильтра нижних частот, обеспечивающего выделение одной боковой полосы сигнала.
5. Проведен конструкторский расчет фильтра гармоник в цепи согласования с фидерной линией на 50 Ом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Проектирования радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, И.А. Попов и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1993, 512с.
2. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов связи/Л.Е.Клягин, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин и др. Под ред. В.В. Шахгильдяна. М. :Радио и связь, 1980. 328с.
3. Шумилин М.С., Власов В.А., Козырев А.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. М: Радио и связь,1987,320с.
4. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.2. М.: КУбК-а, 1997.640с.
5. Ханзел Г.Е. Справочник по расчету фильтров. США, 1969. Пер. с англ., под ред. А.Е. Знаменского. М.: Сов. радио, 1974. 288с.
6. Расчет и проектирование радиопередающих устройств. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине ”Устройства формирования радиосигналов”/Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1998, 30с.
7. Проектирование широкополосных усилителей. Методические указания по курсовому проектированию/ Б.В. Гусев, Б.Н. Плотников. Екатеринбург: УПИ, 1992, 32с.
8. Таблицы и графики к проектированию широкополосных усилителей. Приложение к методическим указаниям по курсовому проектированию/ Б.В. Гусев, Б.Н. Плотников. Екатеринбург: УПИ, 1992, 23с.
9. Александров И., Антонов И. АК9601 – программируемый частотный синтезатор. Радиолюбитель, 1997, № 3, с.41.
СВЯЗНОЙ ОДНОПОЛОСНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
200700 000000 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 Df, 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 Df. 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.
Дата: 2019-07-24, просмотров: 185.
