Передатчик системы бесшнуровых телефонов, использующего модуляцию ЧММС или GMSK

Известно, что максимальное по модулю значение мнимой части проводимости кварцевого резонатора вблизи частоты последовательного резонанса равно . Если проводимость , то пластина теряет резонансные свойства и эквивалентна некоторой ёмкости. Чтобы пластина сохраняла резонансные свойства и обеспечивала достаточно высокую стабильность частоты, необходимо выполнение условия , где  называют параметром качества. На практике ограничимся условием , которое и проверяем:

        (2.1.31)

Резонансное сопротивление :

                         (кОм);        (2.1.32)

Зададимся :

                                (пФ);          (2.1.33)

             (Ом);          (2.1.34)

;                                          (2.1.35)

                  (кОм);        (2.1.36)

;                                     (2.1.37)

                      (нФ).          (2.1.38)

Принимаем нФ в соответствии со стандартным рядом емкостей.

                                (нФ).          (2.1.39)

Расчёт цепи смещения

(В);         (2.1.40)

                                                (кОм);        (2.1.41)

       (кОм).        (2.1.42)

Из стандартного ряда выбираем сопротивление  кОм.

Расчёт фильтров питания

                                    (Ом);          (2.1.43)

Из стандартного ряда выбираем сопротивление  Ом. Тогда величину блокировочной ёмкости рассчитаем по формуле:

         (нФ);          (2.1.44)

Принимаем  нФ в соответствии со стандартным рядом емкостей.

          2.2 Выбор микросхемы модулятора и обеспечение её функционирования

Как уже было сказано, для осуществления GMSK-модуляции необходим соответствующий модулятор. Для его синтеза мА используем реально существующие микросхемы. В частности в качестве квадратурного модулятора выберем микросхему TRF3702, производителем которой является компания Texas Instruments. Микросхема TRF3702 – квадратурный модулятор, который предназначен для работы на частотах 1,5…2,5 ГГц.

Рисунок 2.2.1 – Корпус ИС TRF3702

Модулятор спроектирован в виде двойного балансного смесителя (перемножителя). Внутренняя функциональная структура ИС TRF3702 представлена на рисунке 2.2.2. Назначение выводов микросхемы приводится в таблице 2.2.1.

Таблица 2.2.1 – Выводы микросхемы TRF3702

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
GND	1,2,3,5,9,11,12		Общий (земля)
IREF	15	вх	Синфазное опорное напряжение / дифференциальный вход
IVIN	14	вх	Синфазный сигнальный вход
LO	4	вх	Вход генератора
PWD	7	вх	Power down
QREF	16	вх	Квадратурное опорное напряжение / дифференциальный вход
QVIN	13	вх	Квадратурный сигнальный вход
RFOUT	8	вых	Выход радиочастоты
VCC	6,10		Напряжение питания

Рисунок 2.2.2 – Функциональная блок-диаграмма микросхемы TRF3702

Синфазный (I) и квадратурный (Q) сигналы поступают на модулятор от цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Каждый сигнал передаётся по двум линиям (сигнальной и опорной) в дифференциальной форме. На информационных входах квадратурного модулятора стоят дифференциальные усилители, они и предназначены для усиления разницы между сигнальной и опорной линиями. Такая схема используется для повышения помехоустойчивости. Схема соединения модулятора и цифро-аналогового преобразователя приведена на рисунке 2.2.3

В нашем случае используется ЦАП DAC5686 того же производителя (Texas Instruments) что и сам модулятор. Микросхема DAC5686 представляет собой двухканальный 16-битный цифро-аналоговый преобразователь. Данная микросхема была специально спроектирована для применения в качестве связующего звена между низкоскоростными устройствами и высокочастотными аналоговыми устройствами. Она получила широкое применение в беспроводных системах связи. В нашем случае микросхема DAC5686 используется для преобразования информации сигнального контроллера в форму приемлемую квадратурным модулятором.

Микросхема DAC5686 показана на рисунке 2.2.4 а назначение её выводов приводится в таблице 2.2.2.

Рисунок 2.2.3 – Схема подачи синфазной и квадратурной составляющих сигнала на модулятор от АЦП

Таблица 2.2.2 – Выводы микросхемы DAC5686

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
AGND	1, 4, 7, 9, 12, 17, 19, 22, 25		Аналоговая земля
AVDD	2, 3, 8, 10, 14, 16, 18, 23, 24		Питание
DA[15:0]	34-36, 39-43, 48-55	вх	Канал-А – биты данных от 0 до 15 DA15 – старший бит DA0 – младший бит
DB[15:0]	92-90, 87-83, 78-71	вх	Канал-В – биты данных от 0 до 15 DB15 – старший бит DB0 – младший бит
DGND	27, 38, 45, 57, 69, 81, 88, 93, 99		Цифровая земля
DVDD	26, 36, 37, 44, 56, 68, 82, 89, 100		Цифровое питание

Таблица 2.2.2 (продолжение) – Выводы микросхемы DAC5686

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
IOUTA1	21	вых	Выход-А
IOUTA2	20	вых	Комплиментарный выход-А
IOUTB1	5	вых	Выход-B
IOUTB2	6	вых	Комплиментарный выход-B

В таблице приводятся выводы которые участвуют в передаче информации от DSP к квадратурному модулятору. Остальные каналы АЦП не описываем, они применяются для управления преобразователем.

Рисунок 2.2.4 – Расположение выводов на корпусе микросхемы DAC5686

Для формирования несущего колебания в схеме передатчика будет использоваться автогенератор, частота которого повышается при помощи синтезатора частот со встроенным генератором, управляемым напряжением (ГУН). Будем использовать в качестве такого синтезатора частот микросхему Analog Devices ADF4360-3. Частота выходного колебания на выходе ADF4360-3 может принимать значения в диапазоне частот 1600…1950МГц. Как видим данная частота вполне подходит для нашего случая. Согласно документации на микросхему, она применяется в беспроводных сетях и таких стандартах передачи информации как GSM, DECT, WCDMA. Микросхема представляет собой полностью интегрированный синтезатор частот и генератор управляемый напряжением. Контроль всех регистров микросхемы осуществляется при помощи простого 3-х проводного интерфейса. Функциональная структура микросхемы  ADF4360-3 представлена на рисунке 2.2.5.

Рисунок 2.2.5 – Функциональная блок-диаграмма ИС ADF4360-3

Микросхема производится в 24-выводном корпусе (Рисунок 2.2.6) назначение выводов которого описано в таблице 2.2.3.

Таблица 2.2.3 – Выводы микросхемы ADF4360-3

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
AGND	3, 8-11, 22		Аналоговая земля
AVDD	2		Питание (3 - 3,6 В) AVDD = DVDD
RFoutA	4	вых	Выход ГУН
RFoutB	5	вых	Выход ГУН (комплиментарный)
DGND	15		Цифровая земля
DVDD	21		Цифровое питание

Таблица 2.2.3 (продолжение) – Выводы микросхемы ADF4360-3

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
Vvco	6		Питание ГУН
Vtune	7	вх	Контроль ГУН (определяет выходную частоту ГУН)
Cc	12		Внутренняя компенсация
Сn	14		Внутренняя компенсация
REFin	16	вх	Вход опорного генератора
CLK	17	вх	Синхронизация
DATA	18	вх	Последовательный ввод данных
LE	19	вх	Последовательный ввод разрешён
СЕ	23	вх	Доступ микросхемы

Рисунок 2.2.6 – Конфигурация выводов ИС ADF4360-3

Обвеска микросхемы ADF4360-3 необходимая для её работы представлена на рисунке 2.2.7. На вывод AV_DD подаётся напряжение питания микросхемы 3…3,6 В, такое же напряжение должно быть подведено к выводу DV_DD, V_VCO микросхемы. Вывод C_C должен быть разделён с общей линией при помощи ёмкости в 10 нФ. Пин C_N соединяется с питанием V_VCO через конденсатор 10мкФ.

С помощью последовательного интерфейса SPI COMPATIBLE SERIAL BUS (3-х проводной шины) осуществляет управление синтезатором частот цифровой сигнальный процессор. Здесь вывод LE используется для получения доступа к 24-х битному регистру микросхемы. Вывод DATA предназначен для последовательной записи информации в регистр, а с помощью CLK осуществляется синхронизация передаваемой информации.

Рисунок 2.2.7 – Схема подключения ИС ADF4360-3

2.3 Расчёт усилителя мощности

В качестве усилителя мощности (УМ) будем использовать схему