Связной однополосный радиопередатчик (стр. 2 из 6)
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.
Расчет выходного каскада радиопередатчика
В оконечном каскаде радиопередатчика необходимо усилить имеющийся сигнал до заданной мощности при этом проходная характеристика транзистора должна быть линейной и угол отсечки коллекторного тока θ=90º (невыполнение этих требования приводит к нелинейным искажениям).
В данном случае целесообразно оконечный каскад выполнить по двухтактной схеме, что позволяет при отдаче транзисторами мощности меньшей повысить надежность устройства; а также при использовании данной схемы подавляются четные гармоники на 15-20 дБ, следовательно уменьшится порядок ФНЧ необходимого для подавления внеполосного излучения. Так как каскад является широкополосным, то выберем в качестве схемы связи генератора с нагрузкой ТДЛ.
Выбор транзистора оконечного каскада
Для выходного каскада однополосного радиопередатчика, как сказано выше, необходимо выполнить двухтактную схему, в которой транзисторы должны быть идентичны. Для выбора транзистора необходимо руководствоваться следующими условиями:
- транзистор должен отдавать необходимую мощность в нагрузку;
- так как передатчик однополосный, то необходимо, чтобы проходная характеристика была линейной.
Как правило, для генерации заданной мощности в нагрузке в определенном диапазоне частот можно подобрать целый ряд транзисторов. Из группы транзисторов нужно выбрать тот, который обеспечивает наилучшие электрические характеристики усилителя мощности.
Коэффициент полезного действия каскада связан с величиной сопротивления насыщения транзистора – rНАС. Чем меньше его величина, тем меньше остаточное напряжение в граничном режиме и выше КПД генератора.
Коэффициент усиления по мощности КР зависит от ряда параметров транзистора: коэффициента передачи тока базы bо, частоты единичного усиления fT и величины индуктивности эмиттерного вывода LЭ . При прочих равных условиях КР будет тем больше, чем выше значение b о , f T и меньше LЭ.
1) По мощности подходят следующие транзисторы:
2Т944А, 2Т947А, 2Т956А, 2Т957А, 2Т964А, 2Т967А, 2Т971А, 2Т980А, 2Т9126А;
2) из них подходят по частоте:
2Т944А (rНАС=0.19 Ом), 2Т956А (rНАС=0.35 Ом), 2Т957А (rНАС=0.1 Ом), 2Т980А (rНАС=0.5 Ом);
3) сравнивая их по параметру, определяющему КПД (по rНАС) выберем транзистор 2Т957А. У выбранного транзистора линейная проходная характеристика, что обеспечивает усиление однополосных колебаний с малым уровнем нелинейных искажений [1,3].
Параметры идеализированных статических характеристик:
Сопротивление насыщения транзистора rНАС=0.1 Ом;
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ βо=28;
Остаточное напряжение Eотс=0.7В.
Высокочастотные параметры:
Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ fт=100 МГц;
Барьерная емкость коллекторного перехода Ск=520 пФ;
Барьерная емкость эмиттерного перехода Сэ=1500 пФ;
Индуктивность вывода базы Lб=2.2 нГн;
Индуктивность вывода эмиттера Lэ=1.4 нГн;
Индуктивность вывода коллектора Lк=2 нГн.
Допустимые параметры
Предельное напряжение на коллекторе Uкэ доп=60 В;
Обратное напряжение на эмиттерном переходе Uбэ доп=4 В;
Постоянная составляющая коллекторного тока Iко макс. доп=20А;
Диапазон рабочих частот 1.5..30 МГц.
Энергетические параметры (экспериментальные характеристики при работе в условиях, близких к предельно допустимым по какому-либо признаку (параметру) и ограничивающих мощность транзистора так, чтобы гарантировать достаточную надежность его работы)
Максимально допустимая мощность P'н=125 Вт;
Граничная частота f' =30 МГц;
Коэффициент усиления по мощности К'р=17;
Коэффициент полезного действия η'=50 %;
Напряжение питания Е'к=28 В.
Режим работы линейный, <-33 дБ.
В современных передатчиках мощные оконечные усилители строятся, как правило, на транзисторах по двухтактной схеме с ОЭ.
Число транзисторов в усилительном модуле m=2. При выбранном КПД цепи связи с фидером
определим мощность на выходе модуля: 
Вт.Следовательно, мощность на выходе одного плеча двухтактной схемы определится как:
Вт.