Разработка функциональной схемы радиопередатчика (частота рабочего диапазона - 1893,8 МГц, ширина канала - 1,728 МГц)

3 Разработка функциональной схемы

В ходе разработки функциональной схемы дополняется, уточняется и конкретизируется структурная схема, раскрываются до уровня схемотехнической реализации её основные узлы.

3.1 Разработка синтезатора частот

Так как после модулятора в данном радиопередатчике реализуется утроитель частоты, то на выходе синтезатора частот, генерирующего модулируемые колебания, необходимо получить сигнал со следующими частотами:

f_n=[f₀+f_k(n-1)]/3                                          (3.1)

где f_n – частота n-го канала, f₀ – частота рабочего диапазона (1893,8 МГц), f_k – ширина канала (1,728 МГц), n – номер канала.

f₁=631,267 МГц;

f₂=631,843 МГц;

f₃=632,419 МГц;

f₄=632,995 МГц;

f₅=633,571 МГц;

f₆=634,147 МГц;

f₇=634,723 МГц;

f₈=635,299 МГц;

f₉=635,875 МГц;

f₁₀=636,451 МГц;

f₁₁=637,027 МГц;

f₁₂=637,603 МГц.

Учитывая особенности гауссовой частотной манипуляции с минимальным сдвигом, описанные в разделе «Обзор литературы и патентные исследования», а так же частоту модулирующего сигнала  (0,576 МГц), получаем величину защитной полосы:

f_зп=864 кГц

В качестве синтезатора частот в заданном на расчёт радиопередатчике будет использоваться микросхема ADF4360-7 фирмы Analog Device. Основные характеристики этой микросхемы следующие:

1) частота опарного колебания: 10-250 МГц;

2) напряжение питания логической части микросхемы: 3,3 В;

3) напряжение питания аналоговой части микросхемы: 3,3 В;

4) потребляемый ток логической части микросхемы: 2,5 мА;

5) потребляемый ток аналоговой части микросхемы: 10 мА;

6) частота выходного сигнала: 350-1800 МГц;

7) выходной ток: 3,5-11 мА (задаётся программно);

8) выходная мощность: 0,32-0,04 Вт (задаётся программно);

9) максимальная тактовая частота: 20 МГц.

Рис.3.1

Принцип работы данного синтезатора частот заключается в следующем. Внешним кодом программируются предделитель (Р/Р+1), А и В счётчики и R счётчик. Сигнал входной опорной частоты подаётся на предделитель и счётчики. С А и В счётчиков и R счётчика сигналы подаются на вход фазового дискриминатора, где вырабатывается постоянное напряжение, которое подаётся на генератор, управляемый напряжением (ГУН). На ГУНе вырабатывается сигнал с частотой, пропорциональной выходному сигналу фазового дискриминатора.

Зависимость частоты выходного сигнала от чисел, записанных в регистры (P/P+1), A, B, R выражается следующей формулой:

f₀=[(P/P+1)B+A]f_оп/R                                           (3.2)

Рис.3.2

          Вольт-амперная характеристика генератора, управляемого напряжением имеет вид, показанный на рис.3.2 и содержит 8 перекрывающихся полос. Необходимая полоса выбирается автоматически. Коэффициент чувствительности по напряжению (К_в) зависит от внешних индуктивностей. Изменяя их номиналы, можно получить выходной сигнал с центральной частотой, варьирующейся в пределах 350…1800 МГц. Зависимость центральной частоты от внешних индуктивностей имеет следующий вид:

Рис.3.3

и выражается формулой:

(3.2)

откуда, зная необходимую центральную частоту, находится номинал внешней индуктивности.

В выходном устройстве посредством использования дифференциальной пары транзисторов осуществляется регулировка выходной мощности. Мультиплексор и блоки Lock Detect и Mute позволяют отслеживать состояния внутренних узлов синтезатора.

Режим работы синтезатора частот задаётся тремя 24-разрядными регистрами. Для корректной работы синтезатора регистры необходимо программировать в следующей последовательности: R счётчик, контрольный регистр и N счётчик. Временные диаграммы управляющего кода имеют следующий вид:

Рис.3.4

Пришедшее кодовое слово записывается вначале в 24-разрядный регистр данных, а далее, исходя из значения 2-х контрольных битов, пересылается в программируемый регистр.

Для задания работы синтезатора с выходной мощностью 0,32 Вт на частотах f₁…f₁₂ необходимо сгенерировать и передать на синтезатор следующий код:

1 канал