Проектирование радиопередающих устройств с угловой модуляцией

Страницы работы

101 страница (Word-файл)

Содержание работы

1. Разработка и расчет структурной схемы передатчика

1.1. Обобщенная структурная схема передатчика с УМ

Обобщенная структурная схема передатчика с угловой модуляцией (УМ) представлена на рис.1.1 и  включает в себя следующие блоки.


Рис.1.1. Обобщенная структурная схема передатчика

1. Возбудитель, который вырабатывает высокочастотный сигнал и обеспечивает возможность  изменения его рабочей частоты в требуемом диапазоне. Угловая модуляция чаще всего осуществляется в возбудителе передатчика.

2. Предварительный усилитель мощности (ПУМ). Он усиливает относительно маломощный сигнал возбудителя до уровня, необходимого для возбуждения выходного усилителя мощности. С целью унификации  ВЧ сигнал, снимаемый с возбудителя, составляет величину порядка (0.5-1) В на сопротивлении нагрузки 50 Ом.

3. Выходной усилитель мощности (ВУМ) работает на оконечную нагрузку передатчика. Нагрузкой может служить антенна или входное сопротивление фидерной линии, по которой осуществляется передача ВЧ энергии передатчика в антенну, размещенную на расстоянии. ВУМ  обеспечивает в оконечной нагрузке требуемый  уровень мощности.

4. Блок автоматической регулировки мощности (АРМ) и защиты ВУМ обеспечивает автоматическое поддержание в нагрузке установленного уровня мощности в рабочем диапазоне частот, а также защиту активных элементов ВУМ от выхода из строя при возникновении аварийных ситуаций, например, при обрыве антенны или ее коротком замыкании. На рис. 1.1 этот блок показан пунктиром.


На практике имеет место большое разнообразие структурных и принципиальных схем передатчиков с УМ. Это разнообразие обусловлено разнообразием схем возбудителей, выбором вида и способа осуществления угловой модуляции, разнообразием схем модуляторов, предварительных усилителей и выходного усилителя мощности.

Конкретная структурная схема проектируемого передатчика отличается от обобщенной схемы более детальной проработкой каждого составного блока. В ходе проработки проводится расчет структурной схемы, выбираются элементная база каждого блока, класс работы активных элементов каскадов и режим их работы по напряженности, схемы построения цепей согласования. Выбирается способ построения выходного усилителя мощности, схемы предварительных усилителей, возбудителя передатчика, ЧМ или ФМ модуляторов.

Разработку структурной схемы передатчика можно считать законченной, если автор проекта может нарисовать принципиальную схему всего устройства и дать приблизительную оценку предполагаемого промышленного КПД передатчика.

Проект не является догмой. В процессе последующих энергетических и электрических расчетов возможны уточнения и изменения отдельных составных частей. Возможны даже полный отказ от первоначально выбранного решения и замена его другим, более рациональным решением.

Основой для выбора и разработки структурной схемы передатчика являются техническое задание, требования ГОСТ на данный вид передатчиков и другие нормативные документы [19-23].

 Колебательная мощность передатчика

 в оконечной нагрузке, не более                                                

=30 Вт

Оконечная нагрузка передатчика:

 антенна с входным сопротивлением;

=75Ом

КСВ не более 10

Диапазон рабочих частот передатчика

=3Мгц

Неравномерность отдачи мощности по диапазону рабочих частот, не более

Степень подавления высших гармоник в оконечной нагрузке, не менее

Отклонение частоты передатчика от номинального значения, не более

Вид модуляции

ФМ или ЧМ

Диапазон модулирующих частот

Максимальная девиация частоты передатчика, не более

Отклонение ЧМХ передатчика от характеристики с предкоррекцией 6дБ/октава, дБ, не  более

k, дБ

Девиация частоты передатчика за пределами диапазона модулирующих частот, Гц, не более

5 кГц, 10 кГц, 20 кГц

А, Б, В*

Коэффициент нелинейных искажений передаваемого сообщения, не более

Уровень паразитной амплитудной модуляции передатчика, %, не более

С*

Диапазон рабочих температур

T 0Cmin- T 0Cmax

*А, Б, В, С – конкретные числа.

Другие требования технических условий (ТУ), такие как надежность, стоимость, габаритные размеры и масса, перепады давления и влажность, либо входят в ТУ, либо учитываются в ходе проектирования конкретных узлов передатчика.

ТУ - обширный технический документ (см. ЕСКД). При курсовом проектировании его разрабатывают в сокращенном виде.

1.2. Разработка  структурной схемы передатчика

Рекомендуемая ниже последовательность разработки структурной схемы передатчика применима к относительно узкому классу передатчиков, а именно к передатчикам радиостанций низовой связи с угловой модуляцией, с рабочей полосой  и с коэффициентом перекрытия

.

 Для  широкополосных передатчиков данная последовательность может быть использована с необходимыми поправками. В частности, эти поправки можно найти в [2, 4, 7, 8].

При коэффициенте перекрытия по частоте   выходной усилитель мощности и относительно мощные каскады предварительного усилителя могут выполняться с цепями согласования (ЦС) на основе резонансных контуров. Расчет целесообразно проводить на средней частоте диапазона . Для получения хороших эксплуатационных характеристик передатчика желательно отказаться от настройки ЦС в процессе эксплуатации  и работать без перестройки в пределах полосы пропускания.

При работе ЦС без перестройки возникает неравномерность отдачи мощности по рабочему диапазону частот из-за изменения сопротивления нагрузки на активные элементы (АЭ) каскадов, вызванной неравномерностью амплитудно-частотной характеристики передатчика в целом. Основную неравномерность вносят ЦС ВУМ.  Цепи согласования предварительных каскадов (ПК) усилителя тоже могут оказать существенное влияние на АЧХ передатчика. По этой причине требование ТУ на неравномерность отдачи мощности по диапазону распределяется между отдельными каскадами усиления, с учетом соотношения

.

Большая часть неравномерности, оговоренной в ТУ, отводится на ВУМ, примерно 70 %, остальная часть - на ПК1 (примерно 20 %) и другие каскады передатчика. Это достигается выбором в каскадах предварительного усиления  ЦС с широкополосностью большей, чем в ВУМ.

Есть и другие причины появления неравномерности отдачи мощности по диапазону. В частности, такой причиной является уменьшение с ростом частоты коэффициента усиления транзисторов по току. Для устранения этого явления в неперестраиваемых усилителях в базовой цепи включают цепи коррекции, коэффициент передачи по току которых растет с ростом частоты [2, 4]. Совместное действие транзистора и цепи коррекции выравнивает коэффициент усиления каскада по току. В узкополосных усилителях с коэффициентом перекрытия  к подобным мерам прибегают редко.

Расчет структурной схемы усилительного тракта передатчика выполняется в следующей последовательности.

Похожие материалы

Информация о работе