Разработка электрической принципиальной схемы, страница 2

Элементы СМ, ПФ и УПЧ будут взяты из принципиальной схемы современной радиостанции «Аметист» без изменений.

Смеситель и БУ выполним на маломощных малошумящих транзисторах BF998W. ПФ выполним на основе системы узкополосных фильтров типа MCF21K15B1. Вспомогательную частоту на смеситель будем подавать с программируемого синтезатора частоты (СЧ).

Динамический диапазон системы СМ-ПФ-УПЧ составляет 74 дБ с диапазоном входного сигнала от 0.4 мкВ до 2.0 мВ. Входное сопротивлени СМ составляет 50 Ом. Выходное сопротивление УПЧ определяется резистором R1 и в данной схеме включения составляет примерно 370 Ом. Выход СМ и вход УПЧ согласованы с ПФ. Центральная частота ПФ составляет 21.4 МГц, полоса пропускания по уровню –1.5 дБ составляет 18 кГц, ослабление при отстройке на 25 кГц составляет 30 дБ для каждого фильтра и соответственно 60 дБ для системы из двух фильтров. Напряжение питания составляет 3.3 В. Диапазон рабочих температур соответствует техническому заданию.

Рис 3.2 Принципиальная схема СМ, ПФ и УПЧ

Коэффициент передачи СМ составляет 9.5 дБ (усиливает в 3 раза); системы ПФ составляет -3 дБ (ослабляет примерно в 1.4 раза); УПЧ: 23.5 дБ (усиливает в 15 раз).

Общий коэффициент передачи К_п системы СМ-ПФ-УПЧ составляет

К_п = 9.5 – 3 + 23.5 = 30 дБ (усиление примерно в 31.5 раза).

Для обеспечения минимального уровня сигнала на входе МС AD9874 величиной 31 мкВ на входе системы СМ-ПФ-УПЧ должен присутствовать сигнал уровнем не ниже U_вх:

U_вх = 31 / 31.5 = 0.99 мкВ.

С учетом того, что коэффициент передачи системы УРЧ составляет не менее 9.5 дБ получаем расчетную чувствительность приемной части радиомодема на уровне U_mi:

U_min = 0.99 / 3 = 0.33 мкВ,

что несколько лучше указанной в техническом задании (0.5 мкВ).

Выберем внешние электрические радиокомпоненты, необходимые для нормальной работы МС AD9874. Все электрические характеристики МС AD9874 приведены в главе 2.2.

Типовая схема включения МС AD9874 приведена на рис. 3.3.

Рис 3.3 Типовая схема включения МС AD9874

На рисунке 3.3 приняты следующие обозначения:

·  Uвх – напряжение входного сигнала;

·  Ufref – напряжение опорной частоты;

·  +Ulo, -Ulo – напряжение вспомогательной частоты смесителя;

·  +Uclk, -Uclk – напряжение частоты внутренних часов;

·  +Еп – напряжение питания;

·  к УС – выход к управляющей схеме.

Поскольку МС AD9874 будет работать на фиксированной рабочей частоте 21.4 МГц, то остается подобрать рабочую частоту для смесителя и внутренних частов, а также элементы L1, L2 и C1. В этом случае не требуется подавать напряжение на выводы VDDQ и VDDP.

Выберем режим работы МС AD9874 без опорной частоты, поскольку в этом случае становится возможным использование двух внешних высокостабильных генераторов, задающих частоту для встроенного смесителя и внутренних часов.

Сначала выберем частоту для смесителя f_LO таким образом, чтобы промежуточная частота находилась в пределах от 1.625 до 3.25 МГц. Возьмем f_LO=19.2 МГц и рабочую гармонику f_ПЧ:

f_ПЧ = 21.4 - 19.2 =2.2 МГц,

что удовлетворяет требованию выбора промежуточной частоты.

Потом выберем частоту генератора для внутренних часов f_CLK таким образом, чтобы f_CLK /8= f_ПЧ, т.е.

f_CLK = f_ПЧ * 8 = 2.2 * 8 = 17.6 МГц.

Теперь становится возможным выбрать элементы L1, L2 и C1 по формулам (2.1) и (2.2). Выбираем L1 = L2 = 10 мкГн и C1 = 250 пФ с допустимой погрешностью 20%.