Смекни!
smekni.com

Комплекс измерения параметров обратного канала (стр. 3 из 8)

110 – 190 МГц

190 – 330 МГц

330 – 570 МГц

570 – 1000 МГц

Работа всех генераторов регулируется микроконтроллером. То есть одновременно 4 генератора работать не могут. В дальнейшем сигнал фильтруется от ненужных побочных частот, усиливается и передаётся в канал. А уже на стороне абонента прибором ИТ‑08 считываются и отображаются измеренные параметры.


Рисунок 4.1.1 – структурная схема измерительного комплекса

Формирователь состоит из 5 основных функциональных блоков (рис. 4.1.2):

Блок генераторов. Генераторы производят необходимую частоту из своего диапазона, а так же выполняют функции ЧМ модуляторов.

ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты. Служит для стабилизации частоты и разбиения диапазона на сетку частот.

Блок регуляторов выходного уровня. Позволяет управлять уровнем генерируемого сигнала путём усиления или ослабления в зависимости от требований сети.

Блок фильтрации. Отфильтровывает побочные частоты, возникающие в результате неидеальной генерации и нелинейности усиления.

Усилительный каскад. Усиливает сигнал до уровня 60 – 115 дБмкВ для трансляции в сеть.

Более подробно работа каждого блока описана ниже.

4.2 Блок генераторов

4.2.1 Принцип работы

Блок состоит из четырёх генераторов, каждый из которых работает в своём диапазоне частот. На принципиальной схеме они отличаются номиналами элементов в колебательном контуре. Поэтому достаточно рассмотреть принцип работы на примере одного.

Построен генератор на основе высокочастотного транзистора BFR93 и колебательного контура (С29, С37, С38, L1) с варикапом VD1 (см. рис. 4.2.1). Так как ёмкость варикапа зависит от приложенного к нему напряжения, то имеется возможность изменять резонансную частоту контура. Для подстройки частоты так же служит катушка индуктивности L1.

Рисунок 4.2.1 – Схема генератора

Таким образом, регулируя напряжение на входе «Tun», можно устанавливать необходимую резонансную частоту контура, то есть управлять генерацией частоты.

Если на вход «Mod» подавать какой-либо сигнал, то это вызовет смещение резонансной частоты контура, то есть происходит частотная модуляция. А рассчитав делитель (R17, R21), можно добиться смещения +/-50кГц. На схеме этим выводом генератор подключается к микроконтроллеру, который формирует кодовую последовательность из «1» и «0».

Рисунок 4.2.2 – Сигнал на входе «Mod» (сверху) и на выходе генератора(снизу)

Вход «Switch» предназначен для управления питанием генератора. Так программно возможно включать и выключать необходимый генератор.

4.2.2 Расчёт элементов контура

На рисунке 4.2.1 представлена схема первого генератора, работающего в диапазоне 110 – 190 МГц. Основным участком цепи является колебательный контур, образованный элементами L1, VD1, C29, C37, C38. Резонансная частота должна совпадать с средней частотой диапазона, то есть 150 МГц.

Значения ёмкостей выбираются согласно требованиям LC‑генераторов [1]. Для рассматриваемого генератора: 10пФ(C29) и два по 18пФ (C37, C38)

Ёмкость варикапа VD1 зависит от приложенного к нему напряжения (рис. 4.2.2.1).


Рисунок 4.2.2.1 – Вольт-фарадная характеристика варикапа ВВ131

Зная номиналы элементов, можно рассчитать резонансную частоту контура по формуле:

(4.1)

где

=
+
+
+
– сумма емкостей контура.
– изменяемая ёмкость.

- индуктивность катушки

– резонансная частота контура

Совмещая формулу 4.1 и ёмкость

при различных напряжениях на варикапе
, получим таблицу генерируемых частот.

Таблица 4.1

, В
, пФ
, МГц
0 3,60 96,90
1 3,31 101,04
2 3,04 105,42
3 2,83 109,39
4 2,65 113,01
5 2,43 117,89
6 2,25 122,47
7 2,11 126,62
8 1,94 131,84
9 1,84 135,67
10 1,72 140,20
11 1,59 145,68
12 1,50 150,01
13 1,41 155,05
14 1,36 157,89
15 1,28 162,65
16 1,22 166,21
17 1,17 170,14
18 1,11 174,50
19 1,02 182,05
20 0,94 189,17
21 0,93 191,14
22 0,91 193,19
23 0,86 198,33
24 0,85 199,90
25 0,80 205,80
26 0,78 208,54
27 0,76 211,42
28 0,75 212,42
29 0,74 213,43
30 0,74 214,46
31 0,73 215,51
32 0,72 216,59
33 0,71 217,68

Исходя из данных таблицы, видно, что генерируемая частота пропорциональна напряжению на варикапе на заданном участке зависимости. Требуемый диапазон частот перекрывается.


Рисунок 4.2.2.2 – Зависимость резонансной частоты контура от напряжения на варикапе BB131

4.3 Регулировка выходного уровня

Рисунок 4.3.1 – Схема регулировки выходного уровня

На выходе каждого генератора установлены схемы регулировки выходного уровня (рис. 4.3.1). В зависимости от того какое напряжение (0…5 В) подать на базу (gate2) транзистора VT13, будет изменяться режим его работы-либо усиление, либо ослабление сигнала с генератора (база транзистора gate1). Это напряжение задаётся через цифро-аналоговый преобразователь DAC7513 микроконтроллером.

Рисунок 4.3.2 – схема транзистора BF904

Для отключения или включения схемы регулировки, когда работает другой генератор, используется вход «Switch», который так же, как и в схеме генератора, управляется микроконтроллером.

4.4 Фильтрация основной частоты

В выходном сигнале присутствуют побочные частоты, от которых необходимо избавиться. Следовательно, установим фильтры. Но так как частота сигнала изменяемая, то полосу пропускания фильтра необходимо менять в процессе работы. Это достигается путём изменения параметров элементов фильтра, то есть в схему фильтра следует включить варикапы с переменной ёмкостью (рис. 4.4.1 и 4.4.2).


Рис. 4.4.1 – Управляемый фильтр на диапазон 110–330 МГц

Рис. 4.4.2 – Управляемый фильтр на диапазон 330–1000 МГц

Регулировка полосы пропускания осуществляется по входу «Freq». На этот вход подаётся напряжение от 0 до 30 В, которое задаётся микроконтроллером через ЦАП и драйвер.

Далее при помощи ключа на микросхеме HMC545 производится выбор рабочего фильтра. Сигнал пропускается через усилители и фильтр для наилучшего качества. На выходе стоит аттенюатор для согласования с сетью.


5. Безопасность жизнедеятельности

В дипломном проекте разрабатывается техническое устройство, поэтому в данном разделе необходимо рассмотреть вопросы, связанные с охраной труда как на этапе производства, так и при проведении экспериментов.

5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

В процессе изготовления спроектированной системы выполняются такие операции как сборка печатных плат (пайка, нанесение защитных покрытий) и их испытание. При проведении этих работ возникают опасные и вредные производственные факторы (ОВПФ).

Классификация опасных и вредных факторов

В соответствии с ГОСТ 12.0.003–80 «Классификация опасных и вредных производственных факторов», исходя из характера технологического процесса можно выделить следующие группы ОВПФ:

Физические:

– повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

– повышенная или пониженная влажность воздуха;

– недостаточная освещенность рабочей зоны;

– опасный уровень напряжения;

– статическое электричество.

Психофизиологические:

- ограниченная подвижность во время работы;

- неправильная рабочая поза.

Химические:

– выделение паров следующих веществ: олова, свинца, канифоли, клея, растворителей.


5.2 Характеристика воздействия выявленных ОВПФ на организм человека и окружающую среду

Рассмотрим характер воздействия и возможные пути проникновения в организм человека каждого из выявленных ОВПФ.