Расчет передатчика базовой станции транкинговой системы связи (мощность в фидере - 10 Вт, фиксированная рабочая частота - 170 МГц)

ВВЕДЕНИЕ

В следствии, развития средств связи в мире, в том числе транкинговой, появляется необходимость разрабатывать, и производить отечественные системы связи.

Транкинговые системы связи, находят все большее применение в России, как ведомственные радиосети , основной задачей которых является оперативная доставка коротких сообщений внутри корпоративной группы.

Разработка передатчиков для транкинговых систем связи ведомственных сетей и их производством отечественными производителями резко уменьшает себестоимость сети.

1.  Разработка технических требований к передатчику.

ГОСТ 12252-86

1.1. Назначение.

Передатчик базовой станции транкинговой системы связи.

1.2. Мощность в фидере. Рвых ант = 10 Вт.

1.3. Допустимое отклонение мощности от номинала по диапазону 3 Дб.

1.4. Фиксированная рабочая частота fo = 170 МГц.

1.5. Допустимая нестабильность частоты  5*10е-6

1.6. Вид модуляции ЧМ.

1.7. Качественные показатели:

- полоса модулирующих частот 300 - 3400 Гц;

- допустимые нелинейные искажения 10%;

- девиация частоты 5 КГц при шаге сетки 25 КГц;

- ширина полосы частот на уровне -30 Дб равна 18.8 КГц;

-40 Дб равна 23.1 КГц;

-50 Дб равна 28.8 КГц;

-60 Дб равна 35.2 КГц;      

- паразитная амплитудная модуляция 3%

1.8. Допустимый уровень внеполосных излучений -70 Дб.

1.9. Сопротивление нагрузки 50 Ом.

1.10.Вид источника питания - местная электросеть.

1.11.Технические решения позволяющие получить максимальный КПД.

2. Анализ методов получения заданных требований.

2.1. Получение заданной мощности на выходе передатчика. Для получения заданной мощности можно использовать: ламповые, транзисторные и квантовые усилительные элементы.

На заданную мощность и частоту наиболее подходящим является          использование транзисторов т.к. их надежность много больше чем у других типов усилительных элементов и, следовательно, для обслуживания передатчика не требуется много затрат. 

Создание транзисторного  усилителя мощности передатчика на мощность   15Вт возможно несколькими способами, рассмотрим два:

- "классический" метод много ступенчатого построения т.е. путем усиления высокостабильных колебаний маломощного

          возбудителя.

Рис.1

УМ 1 , УМ 2 - усилители мощности;

ВКК - выходная колебательная система;

А - антенна.

- сложение нескольких усилительных цепочек при помощи моста или фразированной антенной решетки.

Рис.2

УМ 1 , УМ 2  ,УМ 3- усилители мощности;

ВКК - выходная колебательная система;

< , > схемы деления и умножения мощности.

2.2.Получение заданной нестабильности частоты.

Нестабильность частоты 5*10е-6 может быть получена с использованием          высокостабильного, кварцевого, опорного генератора с системой автоподстройки частоты. Иные способы получения высокостабильной частоты (без использования ИМС) более дороги и менее надежны.

Рис.3

ОГ   - опорный генератор;

Дел. - делитель частоты;

ФД   - фазовый детектор;

Ф.    - фильтр (ФНЧ);

ПГ    - подстраиваемый генератор;

ДПКД - делитель с переключаемым коэффициентом деления.

2.3 Модуляция ЧМ реализуется с помощью подстраиваемого генератора генератора в интегральном исполнении и цепи коррекции. 

Рис.4

Цепь коррекции предназначена для повышения линейности и широкополосности частотных и фазовых модуляторов. Нелинейные искажения

В частотных модуляторах возникает из-за нелинейности варикапа.

Методы повышения линейности:

-  применение встречно-последовательного или встречно-параллельного включения варикапов;

-  подключив к варикапу RLC - цепочки ( f к ц  = (1,06..1,3)*fo ;

Q = (1,1...1,3)

-  применение линейного предыскажения (уменьшение коэффициента передачи в один из полупериодов);

Рис.5

Рис. 6

3. Выбор обоснования и расчет структурнрой схемы.

Усилитель мощности построим по “классической” схеме так как один транзистор в выходном каскаде может выдать мощность 14,3 Вт, при этом мы не потеряем мощность в схеме деления и в схеме сложения мощности. (Рис.1)

4. Электрический расчет.

4.1 Расчет усилителя мощности.

Выберем транзистор для оконечного каскада с учетом заданных требований:

Р=14.3 Вт; fраб=170МГц. Из нескольких наиболее подходящих транзисторов табл.1 выберем транзистор 2Т916A т.к. он обеспечивает заданные параметры и наиболее дешев.

Выберем транзистор для предоконечного каскада с учетом заданных требований: Р=1.5-3 Вт; fраб=170МГц.Из нескольких наиболее подходящих транзисторов табл.2 выберем транзистор 2Т911A т.к. он обеспечивает заданные параметры

Принципиальную схему выберем в виде двухкаскадного усилителя мощности, с транзисторами включенными по схеме с ОЭ. Отказ от двухтактной схемы обусловлен трудностью симметрии плеч (Ск) при резонансной нагрузке, а схема с ОЭ обеспечивает максимальный коэффициент усиления по мощности.

Принципиальная схема каскада усилителя мощности.

4.2 Расчет  выходной коллебательной системы.

Назначение ВКС ослабление гармоник  ЧМ-сигнала на заданную

Величину (70дБ).

ВКС выберем в виде цепочки из N П-образных звеньев.

Рассчитаем колличество П-звеньев

Необходимое число звеньев m=2

ВКС обеспечивает необходимый уровень фильтрации гармоник, это подтверждаеться результатами моделирования в программе micro-cap V.

ФЧХ ВКС

АЧХ и ФЧХ в рабочем диапазоне частот.