Комплекс измерения параметров обратного канала

4. Формирователь потока данных

4.1 Назначение формирователя

Разрабатываемый модуль является составной частью всего измерительного комплекса (рис. 4.1.1). Формирователь не выполняет никаких анализирующих и измерительных функции, а только формирует необходимый поток данных для трансляции в сеть на любом свободном диапазоне частот прямого канала, то ест

ь выполняет роль модема прямого канала.

Функции формирователя:

- ЧМ модуляция кодовой информации

- Генерация необходимой несущей частоты передачи

- Регулировка выходного уровня

Передаваемые данные содержат информацию об измеренных параметрах обратного канала и передаются в закодированном виде. Для обеспечения помехоустойчивости используется ЧМ модуляция, так как при этом сигнал наиболее защищён от внешних помех. При этом девиация частоты составит +50кГц, согласно техническому заданию. Так как необходимо генерировать сигнал в широком диапазоне частот (110 – 1000 МГц), то весь диапазон можно поделить между четырьмя генераторами, работающими на соответствующих частотах:

110 – 190 МГц

190 – 330 МГц

330 – 570 МГц

570 – 1000 МГц

Работа всех генераторов регулируется микроконтроллером. То есть одновременно 4 генератора работать не могут. В дальнейшем сигнал фильтруется от ненужных побочных частот, усиливается и передаётся в канал. А уже на стороне абонента прибором ИТ‑08 считываются и отображаются измеренные параметры.

Рисунок 4.1.1 – структурная схема измерительного комплекса

Формирователь состоит из 5 основных функциональных блоков (рис. 4.1.2):

Блок генераторов. Генераторы производят необходимую частоту из своего диапазона, а так же выполняют функции ЧМ модуляторов.

ФАПЧ – фазовая автоподстройка частоты. Служит для стабилизации частоты и разбиения диапазона на сетку частот.

Блок регуляторов выходного уровня. Позволяет управлять уровнем генерируемого сигнала путём усиления или ослабления в зависимости от требований сети.

Блок фильтрации. Отфильтровывает побочные частоты, возникающие в результате неидеальной генерации и нелинейности усиления.

Усилительный каскад. Усиливает сигнал до уровня 60 – 115 дБмкВ для трансляции в сеть.

Более подробно работа каждого блока описана ниже.

4.2 Блок генераторов

4.2.1 Принцип работы

Блок состоит из четырёх генераторов, каждый из которых работает в своём диапазоне частот. На принципиальной схеме они отличаются номиналами элементов в колебательном контуре. Поэтому достаточно рассмотреть принцип работы на примере одного.

Построен генератор на основе высокочастотного транзистора BFR93 и колебательного контура (С29, С37, С38, L1) с варикапом VD1 (см. рис. 4.2.1). Так как ёмкость варикапа зависит от приложенного к нему напряжения, то имеется возможность изменять резонансную частоту контура. Для подстройки частоты так же служит катушка индуктивности L1.

Рисунок 4.2.1 – Схема генератора

Таким образом, регулируя напряжение на входе «Tun», можно устанавливать необходимую резонансную частоту контура, то есть управлять генерацией частоты.

Если на вход «Mod» подавать какой-либо сигнал, то это вызовет смещение резонансной частоты контура, то есть происходит частотная модуляция. А рассчитав делитель (R17, R21), можно добиться смещения +/-50кГц. На схеме этим выводом генератор подключается к микроконтроллеру, который формирует кодовую последовательность из «1» и «0».

Рисунок 4.2.2 – Сигнал на входе «Mod» (сверху) и на выходе генератора(снизу)

Вход «Switch» предназначен для управления питанием генератора. Так программно возможно включать и выключать необходимый генератор.

4.2.2 Расчёт элементов контура

На рисунке 4.2.1 представлена схема первого генератора, работающего в диапазоне 110 – 190 МГц. Основным участком цепи является колебательный контур, образованный элементами L1, VD1, C29, C37, C38. Резонансная частота должна совпадать с средней частотой диапазона, то есть 150 МГц.

Значения ёмкостей выбираются согласно требованиям LC‑генераторов [1]. Для рассматриваемого генератора: 10пФ(C29) и два по 18пФ (C37, C38)

Ёмкость варикапа VD1 зависит от приложенного к нему напряжения (рис. 4.2.2.1).

Рисунок 4.2.2.1 – Вольт-фарадная характеристика варикапа ВВ131

Зная номиналы элементов, можно рассчитать резонансную частоту контура по формуле:

(4.1)

где = +++– сумма емкостей контура. – изменяемая ёмкость.

- индуктивность катушки

– резонансная частота контура

Совмещая формулу 4.1 и ёмкость при различных напряжениях на варикапе , получим таблицу генерируемых частот.

Таблица 4.1

 Скачать реферат