Разработка передатчика спутниковой связи, страница 2

Необходимое усиление сигнала по частоте и мощности будет получено за счет включенных в схему УБ2. В данном усилительном блоке будет находиться основной усилитель мощности и умножители частоты, которые позволят получить на выходе нашего передающего устройства сигнал , удолетвояющий ТЗ.

3.  Разработка функциональной схемы РпдУ

В ходе разработки функциональной схемы мы будем дополнять, уточнять и конкретизировать структурную схему. На рис.2  представлен общий вид функциональной схемы.

Рис.2. Функциональная схема РпдУ

Целью этого раздела является разработка функциональной схемы передатчика, расчёт основных энергетических соотношений схемы, выбор схем реализации функциональных блоков передатчика.

Энергетический расчёт передатчика следует производить исходя из заданной в техническом задании выходной мощности передатчика. Выходная мощность оконечного усилителя мощности:

,                                          (3.1)

где - выходная мощность передатчика,

- КПД усилителя мощности ().

 Вт;

Для варакторных умножителей частоты коэффициенты полезного действия имеют следующие значения: η_3f ≈ 0,4 – для умножителя на 3, и  η_5f ≈ 0,2 – для умножителя на 5. Исходя из этого, оценим мощности на входе оконечного каскада , на входе третьего и второго умножителей частоты , .

;                                         (3.2)

 Вт;

;                                           (3.3)

 Вт;

;                                            (3.4)

Вт;

                                      Вт;                                  (3.5)

                                     Вт;                                 (3.6)

        Кварцевый генератор будет формировать сигнал с частотой 85 МГц. Из ТЗ следует, что на выходе мы должны сформировать сигнал с частотой 6 ГГц. Для выполнения данного условия мы включили в структурную схему умножители частоты УЧ1 на 5, УЧ2 на 5 и УЧ3 на 3.

4.  Разработка схемы электрической принципиальной

4.1.  Оконечный усилитель мощности

Принципиальная электрическая схема выходного каскада усилителя мощности и методика расчёта выбраны из [2]. Схема приведена на рисунке 4.1.

Рис. 4.1 Принципиальная схема усилителя мощности

Из технического задания, в котором сказано что выходная мощность равна 630 Вт, следует что в оконечном усилители мощности дожжен стоять такой элемент, который обеспечит нам достаточное усиление. Включим в состав передатчика многорезонаторный клистрон, мы можем достигнуть необходимого нам усиления.

4.2.  Цепь согласования

Для согласования оконечного каскада с антенной применяем согласующую цепь, которая представлена на рисунке 4.2

Рис.4.2 Принципиальная схема цепи согласования

В качестве согласующей цепи примем применим П-образную инвертирующую цепь.

4.3.  Умножители частоты

Для увеличения частоты несущего колебания используются варакторный умножитель частоты. Он собран по схеме с параллельным включением варактора (рисунок 4.3) и имеет кратность умножения 5.

Рисунок 4.3 Варакторный умножитель частоты.

Схема умножителя частоты содержит  пассивный  нелинейный элемент (Варактор), входную (С1, L1) и выходную колебательные (С2, L2) системы, настроенные  соответственно  на  частоту  возбуждения и  частоту 2 гармоники, и  цепь   смещения. Такой   умножитель  является пассивным, поскольку   единственным  источником, определяющим   энергию выходных  колебаний  на  частоте  , является  источник  входного  сигнала на частоте .

4.4.  Модулятор

В качестве модулятора будем использовать микросхему AD8349. Основные параметры данной микросхемы приведены в приложении 1. Структурная схема модулятора и схема подключения обвесочных элементов представлены на рисунке 4.4.

Рис.4.4. Структурная схема модулятора

4.5.  Каскад предварительного усиления

В качестве каскада предварительного мы будем использовать усилительный каскад, реализованный на микросхеме типа AD8367.

Структурная схема каскада предварительного усиления и подключение обвесочных элементов представлена на рисунке 4.5.

Рис.4.5 Структурная схема каскада предварительного усиления

Основные характеристики данной микросхемы будут приведены в приложении 2.

4.6.  Автогенератор

В качестве автогенератора возьмем кварцевый автогенератор, который будет генерировать сигнал с частотой 85 МГц. Структурная схема такого кварцевого автогенератора представлена на рисунке 4.6.