Радиопередатчик радиорелейной линии с цифровой модуляцией (стр. 2 из 3)
Коэффициент усиления по мощности каскада определяется по формуле:
, (3)
где Kpt = 10, ft = 1950, Pt = 40 и Ekt = 45 – экспериментальные параметры транзистора (приложение 1), f=1700 МГц – частота усиливаемого сигнала, P1=28 Вт – мощность усилителя, Ek – напряжение питания.
По формуле (3) получаем коэффициент усиления по мощности ОК: Kp=12.8.
Мощность, поступающая с выхода предоконечного каскада(ПОК) на вход ОК определяется по формуле:
(4)
Из формулы (4) получаем Pvh=2.625 Вт, то есть на выходе ПОК, с учётом потерь в согласующей цепи, мы должны обеспечить мощность 3.1Вт.
Выберем транзистор для предоконечного каскада типа 2Т937Б-2. Его характеристики приведены в приложении А. Коэффициент усиления пред-оконечного каскада рассчитывается также, как и для ОК и равен Kpпок=40.
Для увеличения стабильности ПОК можно ввести в его цепи дополнительные затухания и тем самым уменьшить коэффициент усиления доKpпок=20. Мощность, поступающая на вход ПОК со смесителя рассчитывается по формуле (4) и составляет Pvhпок=0.156 Вт.
Таким образом для обеспечения выходной мощности передатчика необходимо использовать два каскада основного усиления реализованных на транзисторах КТ948А и 2Т937Б-2. Характеристики выбранных транзисторов приведены в приложении А. Далее необходимо обеспечить необходимую мощность на выходе смесителяPvihсм=0.156 Вт. Приняв во внимание, что коэффициент полезного действия смесителя составляет ηсм = 30…50%, мощность на входе смесителяPvhсм = 0.156/0.3= 0.52 Вт.
Далее необходимо определить полосу частот занимаемую информационным сигналом:
(5)Согласно техническому заданию число каналов 360, к каждым пятнадцати каналам добавляется один служебный, поэтому число каналов возрастёт до 384. Так как в качестве типа модуляции выбрана 8ОФМ, то для такого количества каналов можно выбрать скорость передачи B = 2.048Мбит/с, а m = 3. Подставляя данные в формулу (5) получим полосу частот больше чем 1.5МГц. Для обеспечения допустимого уровня искажений примем полосу 7МГц.
Выходное сопротивление нашего каскада необходимо согласовать с фидером ведущим к антенне сопротивлением 50 Ом. Согласование проведем с помощью микрополосковых линий. Определим волновое сопротивлении линии и ее электрическую длину по формулам:
(6) 
(7)Получаем
=118 Ом, 
=1.57С помощью программы TXLINE 2003 определим параметры микрополосковой линии . Экран программы приведен на рисунке 2
С помощью программы определили:
Материал диэлектрика – воздух
Материал напыления - медь
Длина микрополосковой линии (L) - 43.9 мм
Ширина микрополосковой линии(W) – 0.29 мм
Толщина микрополосковой линии – 0.254 мм
Толщина напыления меди – 0.001 мм
3. Электрический расчёт схемыавтогенератора
Электрический расчёт автогенератора проводится с использованием ЭВМ. Основным программным обеспечением для математических расчётов являлся пакет математического моделирования Mathcad 15. Также по данным расчёта было проведено моделирование данного генератора в программе ElectronicWorkbench.
Так как генератор рассчитывается для применения в качестве генератора промежуточной частоты в модуляторе, то следует обратить внимание на условия выбора его частоты.
Обязательным условием успешной реализации УМ на несущей частоте является [3]:
Fгр,max<<Fн<<Fраб (8)
гдеFгр,max— высшая модулирующая частота группового тракта, Fн — унифицированная несущая частота,Fраб— рабочая частота передатчика. Только при условии Fгр,max<<Fн может быть получена глубокая и линейная ФМ, а при условии Fн<<Fрабобеспечивается требуемая стабильность частоты.
На практике применяются три значения Fн: 35,70, 140 МГц. Частота 35 МГц применяется при рабочих частотах Fраб< 1 ГГц и небольшом числе каналов; Fн = 70 МГц — при Fраб>> 1 ГГц и числе каналов до 1800; в новых системах с числом каналов больше 1800 и при высоких несущих частотах (Fраб> 5 ГГц) более целесообразна Fн = 140 МГц.Так как Fраб= 1.7ГГц и число каналов 360, то выбрана частотаFн = 70 МГц.
В качестве расчётной, выбрана схема кварцевого автогенератора с резонатором между коллектором и базой[22].
Принципиальная схема кварцевого автогенератора представлена на рисунке 3.
В качестве активного элемента для данной схемы выбран транзистор КТ324А, параметры которого представлены в таблице 1.
Таблица 1– Основные параметры транзистора КТ324А
| Структура | Макс.напр.к-б, В | Макс. напр. к-э, В | Макс. доп. ток к-ра, А | h21э | ft, МГц | Расс. мощность |
| n-p-n | 10 | 10 | 0.02 | 20 | 800 | 0,015 |
Методика расчёта взята из [6],подробный расчёт представлен в приложении Б.
На основании расчёта изложенном в приложении Б, было проведено моделирование.
Модель представлена на рисунке 4.
Для подтверждения правильности расчётов на рисунке 5 представлена осциллограмма сигнала на выходе генератора.
Как видно по рисунку 5, с выхода генератора идёт гармоническое колебание с периодом 14 нс, что соответствует частоте 70МГц.
4 Электрический расчёт модулятора
Модулятор 8ОФМ выполнен на микросхемах стандартной ТТЛ логики, по всем цифровым входам напряжение логической единицы равно 5В, максимальный нагрузочный ток 10мА.
Функциональная схема модулятора показана на рисунке 6.
Цифровые сигналы с выходов АЦП абонентов поступают на информационные входы формирователя три-бита, регистр сдвига задерживает сигнал «а» на три такта, а сигнал «б» на шесть. В сумматоре реализуется относительность манипуляции, то есть с выхода сумматора поступает сигнал, сформированный относительно предыдущих состояний на его входе. Далее коммутатор, в зависимости от цифрового сигнала на управляющем входе, подключает на выход аналоговый сигнал с определённым значением фазы, после чего сигнал фильтруется полосовым фильтром(ПФ) и передаётся на вход ПУ(рисунок 1). Для реализации формирователя три-бита использованы отечественные мультиплексоры К155КП1. В качестве аналогового коммутатора взята микросхема КР590КН1, а для реализации счётчиков использованы микросхемы LS174, производства компании TexasInstruments. Характеристики выбранных микросхем представлены в приложении В.
Схема данного модулятора была промоделирована в программе ElectronicWorkbench, модель изображена на рисунке 7, осциллограмма на рисунке 8.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта был разработан передатчик с восьмиканальной относительной фазовой манипуляцией на промежуточной частоте 70МГц. Рабочая частота передатчика составляет 1700МГц. Были приобретены навыки расчёта высокочастотных цепей. Также был проведён конструктивный расчёт микрополосковой линии согласующей передатчик с фидером, имеющим сопротивление 50 Ом. Были рассчитаны электрические параметры генератора промежуточной частоты и модулятора 8ОФМ. Передатчик соответствует требованиям технического задания и обеспечивает нестабильность частоты 10-6.
Все расчёты были подтверждены моделированием в программе ElectronicWorkbench.
Список использованной литературы
1.Проектирование радиопередатчиков: учеб. пособие/ В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин -М.: Радио и связь, 2000 - 656 с.
2.Гребенников А.В., Никифоров В.В., Рыжиков А.Б. Мощные транзисторные усилительные модули для УКВ ЧМ и ТВ вещания // Электросвязь. - 1996. - № 3. - С. 28-31.
3. Принципы проектирования транзисторных радиопередающих устройств: Учебн. пособие / М.И. Бочаров; Политехи, ин-т. Воронеж, 1993.-109с.
4.Проектирование радиопередатчиков: Учебн. пособие для вузов/ В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна.- 4-е изд.; перераб. и доп. М.: Радио и связь, 2000.-656с.: ил.
5.Проектирование радиопередающих устройств: Учебн. пособие для вузов/ В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна.- 3-е изд.; перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1993.-512с.
6.Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учебн. пособие для вузов/ Г.М. Уткин, М.В. Благовещенский, В.П. Жуховицкая и др.; Под ред. Г.М. Уткина.- М.: Сов. Радио, 1979.-320 е., ил.
7.Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ: Учеб. Пособие для вузов / О.В. Алексеев, А.А. Головков, А.Я. Дмитриев и др.; Под ред.О.В.Алексеева.-М.: Радио и связь, 1987.-392 с.
8.Вамберский М.В. и др. - Передающие устройства СВЧ: Учеб. Пособие для радиотехн. спец. вузов / Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А./под ред. Вамберского М.В. - М.: Высш. шк., 1984. - 448с., ил.
9.A.M. Заездный, Ю.Б. Окунев, JI.M. Рахович - Фазоразностная модуляция и её применение для передачи дискретной информации. - М.: Связь, 1967.-303 с.
10.Частотно-модулированные синтезаторы частот для систем подвижной радиосвязи: Учеб.пособие / П.А. Попов, И.П. Усачёв: Воронеж, политехи, ин-т. Воронеж, 1991, 89 с.
11.Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. - Кварцевые резонаторы: Справ, пособие. М.: Радио и связь, 1984 - 232 е., ил.
12.Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Справочник/ под.ред. А.Б. Наливайко - Томск, МГП «РАСКО», 1992 - 223 е.: ил.
13.Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник / А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др.; Под ред. А.В. Голомёдова.- М.: Радио и связь, 1989.- 640 с.