Разработка радиопередающего устройства

3.1 Расчет цепи связи

В нашем передатчике  необходима трансформация эквивалентного сопротивления 4,9 Ом на выходе оконечного каскада усилителя в сопротивление фидера 75 Ом. Для этого мы используем трансформатор на линиях, так как, по сравнению с трансформаторами на LC элементах, он  имеет минимальные потери.

Чтобы определить количество линий N, необходимо найти отношение сопротивлений:

_{Отсюда  N=4.}

_{Схема трансформатора на N линиях при несимметричном включении трансформатора по входу и выходу с обозначениями токов и напряжений приведена на рисунке 1.}

_{Рисунок 1 – Трансформатор  на N линиях}

Требуемое волновое сопротивление  линии:

Амплитудные значения напряжения и  тока при  и

Напряжения и токи в линиях:

Продольные напряжения в линиях:

 

_{Последняя линия  является фазокомпенсирующей и устанавливается без феррита.}

Требуемые продольные индуктивность  проводников линии:

где

 

Выбираем полосковый коаксиальный кабель марки КВФ-25. Его параметры приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Параметры кабеля марки КВФ-25

Волновое сопротивление, Ом	Погонная емкость, пФ/м	Допустимое напряжение, В	Допустимый ток, А	, дБ/м	, МГц
25(+-0,2)	187	145	8	<0,4	60

 

Геометрическая длина линий:

где при - электрическая длина линии;

- скорость света;

- диэлектрическая проницаемость  диэлектрика (фторопласт).

КБВ : 25/25,28=0,967

Выбираем высокочастотный Ni-Zn феррит для слабых магнитных полей марки 9ВH.

Таблица 3 – Параметры феррита марки 9ВH

Диапазон рабочих частот, МГц		Температурный диапазон,	Удельное эл. сопр(Om *m)	Остаточная магнитная  индукция, mT
До 650	9	-60...+55	10^7	150

 

3.2 Расчет нагрузочного фильтра 

Основными параметры  фильтра, необходимыми для расчета  являются:

- частота среза ФНЧ;

- неравномерность АЧХ в полосе  пропускания;

- подавление гармоник вне  полосы пропускания;

- нормированная расстройка;

Реализуем ФНЧ Чебышева. В данном случае он более оптимальный, чем  фильтр Баттерворта, так как для удовлетворения заданных условий можно обойтись меньшим порядком фильтра и меньшим количеством индуктивностей.

На рисунке 2 представлены характеристики избирательности фильтров Чебышева 3, 5, 7 и 9-го порядков.

По данной характеристике и заданным параметрам определили количество LC-элементов – n=5.

 

Рисунок 2 - Характеристики избирательности фильтров Чебышева

Эквивалентная схема для расчета  представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 –  Эквивалентная схема ФНЧ Чебышева

Базовые значения определяются:

Формулы для расчета элементов  фильтра:

- коэффициенты, зависящие от  порядка фильтра.

В данном случае они равны 1,445; 1,306; 2,283; 1,306; 1,445.

Из ряда Е24 выбираем значения:

4. Выбор и расчет возбудителя
1. Выбор синтезатора частот

В качестве синтезатора  частот был выбран КФ1015ПЛ2А. Он предназначен для построения современных экономичных  цифровых ФАПЧ синтезаторов частот  КВ, УКВ, СВЧ диапазонов. Интерфейс  программирования – последовательный, 3-х проводный.

Он включает в себя:

ДПКД –  делитель частоты с программируемыми коэффициентами деления тракта ГУН;

ОД – опорный  делитель;

ЧФД — частотно-фазовый  дискриминатор; 

ОГ – опорный  генератор.

Синтезатор  подходит нам, так как выполняются  основные условия:

где - требуемый шаг перестройки по частоте.

Задаваясь и - получаем коэффициенты M=400, N=11000..14000.

Основные  параметры синтезатора приведены  в таблице 4.

Таблица 4- Электрические параметры  КФ1015ПЛ2А

Разрядность управляющего слова, бит	20
Диапазоны коэффициентов деления  ДПКД ( шаг1),  N, ед	961 – 131071
Коэффициенты деления  ОД,  M, ед	10, 20, 40, 100, 200, 400, 800, 1000
Диапазон рабочей частоты  ДПКД, МГц	100 – 900
Диапазон рабочей частоты ОД,  МГц	0,1 – 60
Чувствительность по ВЧ входу ДПКД, В эфф	0,3 – 0,8
Чувствительность по входу ОГ, В  эфф	0,08 – 0,12
Диапазон рабочих температур, 0С	– 60 … +70
Напряжение питания, В	3 – 6
Тип корпуса	MS-012AC

Структурная схема представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 –Структурная схема КФ1015ПЛ2А

Назначение выводов в таблице 5.

Таблица 5 - назначение выводов ИМС  MC3367

1	Общий	9	Питание
2	Выход ЧФД	10	Вход данных
3	Выход ЧФД	11	Выход ОГ
4	Выход контроля захвата ФАПЧ	12	Вход ОГ
5	ВЧ вход ДКПД	13	Вход отключения ОГ
6	Выход ДКПД (N)	14	Выход ОД (M)
7	Выход перезаписи	15	Общий тракта ОГ и ОД
8	Вход тактов записи данных	16	Контрольный выход приемного регистра

Типовая схема включения ИМС с ФНЧ  на аналоговых элементах представлена рисунке 5.

Рисунок 5 - Типовая схема включения  КФ1015ПЛ2А

4.2 Выбор генератора, управляемого  напряжением

В качестве входного каскада РПДУ используем интегральную микросхему (ИМС) производства фирмы  Motorola MC100EL1648 в корпусе с двухрядным расположением выводов. ИМС работает с частотами до 1100 МГц, осуществляет частотную модуляцию и используется в качестве генератора, управляемого напряжением. ИМС сохраняет работоспособность в расширенном диапазоне рабочих температур от -40 до +85 С.

Основные  параметры ИМС приведены в  таблице 6.

Таблица 6 – Основные параметры  микросхемы MC100EL1648

Функции	МШУ, Смеситель
Максимальная выходная частота, МГц	до 1100
Мощность рассеяния, мВт	95
Рабочая температура, 0С	-30. . . +85
Напряжение питания, В	-5.2...5
Ток потребления, мА	19
Тип корпуса	DIP

Структурная схема ИМС MC100EL1648 представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Структурная схема ИМС  MC100EL1648

Назначение выводов в таблице 7.

Таблица 7 – Назначение выводов  ИМС MC100EL1648

1	Питание	8	Земля
3	Выход	10	Вход
5	АРУ	12	Опорное напряжение
7	Земля	14	Питание

Остальные выводы не используются.

Типовая схема включения ИМС представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Типовая схема включения  ИМС MC100EL1648

В качестве управляющего элемента будем использовать варикап КВ105А, имеющий

4.3 Выбор стабилизатора  напряжения

Чтобы обеспечить питание микросхем на 5В от общего источника на 24В, используем стабилизатор напряжения, выполненный на микросхеме LM7805. Его принципиальная схема приведена на рисунке 8.

Особенности:

• Широкий диапазон входного напряжения: от 0.5 до 40 В
• Фиксированное (5 В) выходное напряжение
• Максимальный выходной ток до 1 А

 КПД до 94 %  

• Защита от перегрева и КЗ

 

Рисунок 8 – Принципиальная схема включения  стабилизатора напряжения

 

 

Заключение

В ходе курсовой работы был разработан передатчик ЧМ сигналов, реализующий следующие  параметры:

•   диапазон принимаемых частот: 275-350 МГц;
•   мощность, подводимая к антенне: 30 Вт;
• Волновое сопротивление фидера: 75 Ом;
•   КБВ на выходе передатчика: 0,967;
•   Подавление гармоник вне полосы пропускания: 40 дБ;
• коэффициент усиления по мощности 8,32 дБ;
• напряжение питания 24В;
• низкие массогабаритные показатели;
• Шаг перестройки частоты 25 кГц;

Полученные  параметры удовлетворяют техническому заданию. В качестве элементной базы были использованы интегральные микросхемы MC100E1648, КФ1015ПЛ2А, МС34063А, каскады выполнены на транзисторах 2Т930Б, 2Т925А, 2Т907А, 2Т934Б.

Структурная схема приемника приведена в  приложении А.

Электрическая принципиальная схема приемника  приведена в приложении Б.

 

Приложение Г (справочное)

Библиографический список

5. Проектирование радиопередатчиков: Учеб. пособие для вузов / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь,  2000.  - 656 с:   ил.

6. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы. Основные параметры. Технические требования. Методы измерений.
7. Радиопередающие  устройства.  Учебник  для  вузов связи/ Под ред. В.В.Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1996. -560с.: ил.

4. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. – М.: Мир, 1990. -256с.:ил.

5. Нефедов А.В. Интегральные  микросхемы и их зарубежные  аналоги. Том 2: Справочник. М.: Радио  и связь, 1993 – 240 с.