Выбор, описание и обоснование структурной схемы - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) (фазовой (ФМ)) модуляции [3, 4, 5].
Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда модулируется непосредственно частота автогенератора передатчика, или косвенным, когда в промежуточном каскаде передатчика производится фазовая модуляция. Структурные схемы передатчиков с этими способами модуляции приведены на рис. 2.1 и 2.2.
Рис. 2.1 Структурная схема передатчика с прямой ЧМ
Рис. 2.2 Структурная схема передатчика с косвенной ЧМ
Другими словами, прямую частотную модуляцию осуществляют: в полупроводниковых генраторах путем изменения параметров колебатльного контура с помощью варикапов, варикондов, реактивного транзистора, нелинейной индуктивности, железоитериевого граната (на частотах от нескольких сот мегагерц до десятков гигагерц); в диодных генераторах (на тунельном диоде, ЛПД, диоде Ганна) путем изменения напряжения смещения на диоде; в транзисторных RC-генераторах путем изменения режима работы транзистора (тока коллектра, напряжения смещения на переходе эмиттер-база).
В системах косвенного получения частотной модуляции используются фазовые модуляторы (ФМ). Известны четыре наиболее распространенные структурные схемы передатчиков с ФМ: с ФМ на выходе передатчика; с ФМ в предоконечных каскадах с последующим усилением мощности сигнала ФМК; с ФМ в начальных каскадах с последующим умножением частоты и усилением мощности сигнала ФМК; с ФМ на поднесущей частоте с последующим транспонированием и усилением ФМ сигнала. Эти структурные схемы можно посмотреть в книге: "Радиопередающие устройства (проектирование радиоэлектронной аппаратуры СВЧ на интегральных схемах )"/ Под. ред. О. А. Челнокова - М.: Радио и связь, 1982. - 256 с.
Тот и другой способы получения ЧМ имеют свои недостатки и достоинства. Достоинство прямого метода - возможность получения глубокой и достаточно линейной частотной модуляции, недостаток - трудность обеспечения стабильности средней частоты колебания с ЧМ. Достоинство косвенного способа - высокая стабильность средней частоты, недостатки - неглубокая модуляция, трудность передачи низких модулирующих частот.
Возможность получения глубокой и линейной ЧМ делает предпочтительным прямой способ в радиовещательных и связных передатчиках. При этом для повышения стабильности средней частоты используют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ) по высокостабильному кварцевому эталону. Структурная схема такого передатчика приведена на рис. 2.3.
Рис 2.3 Структурная схема ЧМ передатчика с синтезатором частоты
Для построения нашего связного передатчика воспользуемся подобной схемой, но уточним состав и количество входящих в нее блоков.
В качестве возбудителя диапазонного передатчика с ЧМ используется синтезатор сетки дискретных частот, ведомый генератор которого управляется двумя варикапами (рис.2.3). На варикап VD1 подается модулирующее напряжение U, на варикап VD2 - управляющее напряжение системы фазовой автоподстройки частоты. Разделение функций управления объясняется тем, что девиация частоты под влиянием модулирующего сигнала относительно невелика (обычно 3 - 5 КГц) в сравнении с диапазоном перестройки ведомого генератора управляющим сигналом с выхода системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). По этой причине варикап VD1 связан с колебательным контуром ведомого автогенератора значительно слабее, чем VD2. Использование ФАПЧ в передатчике, построенном по подобной схеме, также позволяет линеаризовать статическую модуляционную характеристику. Шаг сетки частот на выходе передатчика в зависимости от его рабочего диапазона частот может быть 5; 10; 12,5; 25 кГц.
Умножители частоты включают в структуру передатчика для повышения устойчивости, но при этом из-за нелинейностей их АЧХ увеличиваются нелинейные искажения ЧМК в "n" раз, соответственно, а шаг сетки синтезатора уменьшается в "n" раз, где n - коэффициент умножения частоты.
В нашем случае, источником сигнала U является микрофон с последующим усилителем звуковой частоты (УЗЧ) Управление ГУН в этом случае также производится через два варикапа, на один из которых подается модулирующее напряжение U с выхода УЗЧ, а на другой варикап - управляющее напряжение системы ФАПЧ. Девиация частоты под действием модулирующего сигнала в случае связного передатчика равна 3 кГц. Ширина спектра ЧМ сигнала (полоса частот П) рассчитывается по формуле:
(2.1)
В этой формуле Fв - верхняя частота передаваемого сообщения, для речевых сообщений, т. е. Fв = 3,4 кГц (а нижняя частота спектра речевого сигнала Fн = 300 Гц); m - индекс модуляции, рассчитанный по формуле (2.2):
(2.2),
Где f - девиация частоты на выходе ГУН (или передатчика, в зависимости от того хотим ли мы получить индекс модуляции на входе или на выходе передатчика соответственно), а Fв _ верхняя частота спектра речевого сигнала.
На выходе ГУН, как было сказано выше, сигнал имеет небольшую девиацию частоты 3 кГц и соответственно небольшой коэффициент модуляции m 0,882, а по техническому заданию передатчик должен обеспечить девиацию частоты как минимум f = 5 кГц. Поэтому, рассчитанный по формуле (2.2) индекс модуляции, который должен иметь сигнал на выходе нашего связного передатчика оказывается равным:
Поделив полученный индекс модуляции на выходе передатчика на индекс модуляции на входе передатчика (выходе ГУН) можно определить во сколько раз необходимо произвести умножение частоты сигнала на входе передатчика для получения требуемой девиации частоты в 5кГц сигнала на выходе передатчика:
раз
Поскольку с каждым каскадом умножителей частоты умножение частоты происходит в соответствии с алгоритмом: [1] "n" [2] "n2" [3] "n3" ... [k] "nk"; то с учетом того, что необходимо минимизировать число каскадов, а стандартный максимальный коэффициент умножения частоты одного каскада n = 4, то в нашем случае, число каскадов умножителей частоты получается k = 1, а коэффициент умножения частоты этого каскада n = 2. При этом девиация частоты на выходе передатчика получится f = 3000 2 6 кГц.
Очевидно, что при коэффициенте умножения частоты равном 2 верхние и нижние частоты генератора сетки эталонных частот должны быть соответственно:
МГц; МГц
Подставив в формулу (2.1) численные значения входящих в нее величин, получаем, что ширина спектра сигнала на выходе связного передатчика равна:
кГц
Исходя из ширины спектра ЧМ сигнала в данном случае, выбираем шаг сетки частот на выходе передатчика равным 50 кГц. Тогда с учетом коэффициента умножения частоты шаг сетки частот ГСЭЧ должен составить 25 кГц.
Допустим, что у нас возбудитель "ПКВ - 250" у которого диапазон генерируемых частот 4...27 МГц с шагом сетки частот 100 Гц, нестабильность частоты порядка 210-7 (хотя в нашем случае, по техническому заданию достаточно обеспечить нестабильность частоты на выходе передатчика 10-5), напряжение на выходе 1 В при работе на нагрузку 75 Ом (см. [3], стр. 261, табл. 8.6). Тогда получается, что мощность на выходе ГУН порядка 10 мВт. Выходная колебательная мощность нашего связного ЧМ передатчика по техническому заданию должна быть 6 Вт, следовательно, входной сигнал передатчика необходимо по мощности усилить в 600 раз. Оконечный же мощный каскад передатчика в соответствии с расчетами, (см. раздел 3.3 РАСЧЕТ БАЗОВОЙ ЦЕПИ) может обеспечить коэффициент усиления по мощности порядка Кр 5,119. Значит, необходимо обеспечить коэффициент усиления по мощности как минимум еще в 115...120 раз, допустим, что в 120 раз (возьмем с запасом), тогда перед оконечным каскадом необходимо поставить еще два усилительных каскада, например, на выбранном транзисторе 2Т951А (см. раздел 3.1 ВЫБОР УСИЛИТЕЛЬОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА) c Кр равными 10 и 12 соответственно.
После проведенных рассуждений, проводимых с целью обозначить необходимые составные части и объяснить назначение этих частей в структурной схеме, предлагается структурная схема связного передатчика с ЧМ, вид которой показан на рисунке 2.4:
Рис. 2.4 Структурная схема ЧМ передатчика с синтезатором частоты
Таким образом, структурная схема нашего связного ЧМ передатчика вместе с блоками уже имеющимися в схеме на рис. 3.2 своем составе дополнительно содержит:
- Ш Микрофон, который обеспечивает преобразование речевого сообщения в амплитудно-модулированный входной сигнал передатчика; Ш Усилитель звуковой частоты, который обеспечивает усиление амплитуды сигнала поступающего с микрофона на управляющий варикап; Ш Буферный каскад, необходимый для защиты ГУН, генератора сетки эталонных частот и системы ФАПЧ от влияния на них последующих каскадов; Ш Умножитель частоты с коэффициентом умножения частоты n = 2, необходимый для обеспечения требуемой девиации частоты на выходе связного ЧМ передатчика; Ш Три блока (каскада) усилителей мощности с коэффициентами усиления по мощности Kp = 10, 12, 5 соответственно, причем мощный оконечный каскад с коэффициентом усиления по мощности равным 5,119 (см. раздел 3.3 РАСЧЕТ БАЗОВОЙ ЦЕПИ); Ш Цепь согласования, обеспечивающую согласование выходного сопротивления оконечного каскада передатчика с входным сопротивлением фидера 75 Ом в заданном диапазоне частот; Ш Фильтр нижних частот, обеспечивающий ослабление высших гармоник на 40 дБ вне рабочего диапазона частот передатчика в соответствии с техническим заданием (см. раздел 4 АСЧЕТ 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 пойдет речь.
Похожие статьи
-
Выбор усилительного полупровдникового прибора Сложность современных радиоэлектронных систем наряду со специфическими радиотехническими требованиями...
-
Выбрать и рассчитать: В процессе проектирования радиопередающего устройства (в нашем случае оконечного мощного каскада) обязательно нужно...
-
В настоящее время радиопередающие устройства получили широкое распространение. Они находят применение в радиосвязи, в РЛС, в сотовой телефонии и в...
-
Электрический расчет Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзисторов в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в...
-
Для современных мощных биполярных транзисторов, как правило, оговаривается номинальное напряжение коллекторного питания Ек. п. В нашем случае по...
-
Введение - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Человечество шагнуло в третье тысячелетие и теперь стало очевидным то, что все ускоряющийся и ускоряющийся темп жизни требует все большей и большей...
-
Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства - Связной передатчик с угловой модуляцией
Структурные схемы передатчиков с УМ, а именно с фазовой, весьма разнообразны. Они различаются числом каскадов, уровнем проведения модуляции, структурными...
-
Разработка схемы электрической структурной - Передатчик спутниковой радиосвязи
При разработке структурной схемы передатчика будем исходить из назначения передатчика, условий его работы и заданных параметров: 1 Линия...
-
Расчет цепи питания - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Выходная цепь активного элемента (АЭ) содержит цепь согласования (ЦС) с нагрузкой и источник питания, Эти элементы можно включить последовательно или...
-
Выбор и обоснование схемы электрической структурной - Блок сопряжения телефонной связи
В данном дипломном проекте рассматривается схема блока сопряжения. Блок представляет собой устройство с двумя усилителями и кнопкой вызова внешнего...
-
В характерных радиочастотных каскадах передатчиков (генераторах с внешним возбуждением), применяются разнообразные радиодетали _ катушки индуктивности,...
-
Расчет цепи смещения - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
В мощных выходных каскадах, где транзисторы обычно работают с отсечкой тока (в нашем случае =90), для получения линейной модуляционной характеристики...
-
Электрический расчет К выходным, межкаскадным и выходным цепям согласования ЦС, установленным в ГВВ, предъявляется ряд требований: 1. ) Трансформация...
-
Расчет базовой цепи - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Для транзисторов УВЧ и СВЧ существенную роль играют LC - элементы, образующиеся между кристаллом и корпусом транзистора. При расчете входной цепи...
-
Классификация усилителей К электронным усилителям относятся устройства, в которых функцию усиления электрических сигналов выполняют полупроводниковые...
-
ФПУ является составной частью линейного тракта и служит связующим звеном между ВОК и приемником. Фотодиоды изготавливаются из разных материалов. Рабочие...
-
Обоснование выбора электрической принципиальной схемы - Умножитель частоты
Выбранная структурная схема является однокольцевым УЧ. В настоящее время характеристики, указанные в техническом задании, хорошо реализуются на...
-
Заключение - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
На сегодняшний день все вопросы касающиеся радиосвязи и средств ее непосредственного обеспечения очень актуальны, тем боле, что радиосвязь с каждым днем...
-
В данном курсовом проекте заданы на расчет следующие блоки: 1) Цепь согласования; 2) оконечный усилитель мощности; 3) третий умножитель частоты; 4)...
-
Как известно, частота автоколебаний в таком генераторе определяется формулой (1), А затухание в частотно-зависимой ветви обратной связи на частоте 0 ....
-
Разработать усилитель низкой частоты с параметрами: = 20 Гц; IH= 0,2 A; RВх= 70 кОм; KU= 5000; Расчет усилителя низкой частоты Функциональная схема...
-
Разработка схемы электрической функциональной - Передатчик спутниковой радиосвязи
На этапе разработки функциональной схемы требуется определить основные энергетические и частотно-временные характеристики сигналов в различных по...
-
Выбор структурной схемы и назначение блоков состава структуры - ЖК-телевизоры
В состав телевизора 5СЦТ входят следующие функциональные узлы: кассета обработки сигналов КОС (А1); селектор каналов всеволновой СК-1В (А1.1); модуль...
-
Описание структурной схемы - Разработка радиопередающего устройства
Рис. 1. Структурная схема РПУ. Проектирование любого устройства начинается с составления структурной схемы. Структурных схем частотной манипуляции много,...
-
Целью данного курсового проекта является разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах и проведение графоаналитического расчета...
-
Структурная схема усилителя постоянного тока - Проектирование усилителей электрических сигналов
При проектировании усилителя постоянного тока следует учесть, что его структурная схема состоит из нескольких частей: КП 52.292028.201Э2 Изм. Лист №...
-
Конструктивный расчет - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией
Главной задачей данного конструктивного расчета является расчет геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра. Это необходимо для...
-
Структурная схема разрабатываемого устройства представлена на рисунке 3.1. Рисунок 3.1. Структурная схема устройства. 1 - Входной буферный каскад 2 -...
-
Введение - Выбор трансформатора
Усилитель - это активный четырехполюсник (Рис. 1), к входным зажимам которого подводится входной сигнал U1,а к выходным присоединено сопротивление...
-
Обоснование схемы электрической принципиальной - Блок сопряжения телефонной связи
Усилительный каскад телефонного усилителя также как оконченный каскад ларингофонннго усилителя выполнены по двухтактной трансформаторной схеме с общим...
-
Расчет выходного каскада - Разработка дифференциального усилителя
Расчет усилителя мощности на транзисторах Определим мощность, рассеиваемую на нагрузке: W Определим ток, протекающий через нагрузку: A Определим величину...
-
Разработка функциональной схемы опорного пункта (ОП) Оборудование выполнено в виде стоек, устанавливаемых в пунктах волоконно-оптической линии передачи:...
-
Используем в качестве предварительного усилителя мощности транзисторный усилитель. В качестве активного элемента в усилителе мощности будет...
-
Использовали фазовый модулятор как управляемый фазовращатель - колебательный контур с нелинейной емкостью, управляемой источником модуляционных...
-
Расчет выходного частотного фильтра - Основы проектирования приборов и систем
В качестве выходного фильтра целесообразно применить фильтр нижних частот (ФНЧ) с плоской АЧХ (фильтр Баттерворта), имеющий максимальный коэффициент...
-
Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ В соответствии со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится...
-
Основные схемы включения операционных усилителей - Разработка дифференциального усилителя
Рассмотрим некоторые виды ОУ наиболее часто встречающиеся в линейных схемах. Линейность схемы определяется зависимостью входного и выходного сигнала т....
-
Для реализации УНЧ выбираем микросхему КР538УН3 - одноканальный сверхмалошумящий усилитель низкой частоты. Ее параметры: UПит - 57.5(В) UM. вых. max. -...
-
ВВЕДЕНИЕ - Проект обобщенной структурной схемы системы передачи сообщений
Теория электрической связи (ТЭС), можно сказать, является первым специальным курсом, который ведет к дальнейшему изучению специальности. ТЭС -...
-
Выходной каскад для согласования с внешней нагрузкой выполнен по схеме эмиттерного повторителя. При этом RН=50 Ом и ток покоя выбирается достаточно...
Выбор, описание и обоснование структурной схемы - Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией