Радиопередающее устройство, работающее в режиме однополосной модуляции

Задаём значение ёмкости C4 = 470 пФ и определяем величину индуктивности L

а) для БС с f = 500 кГц:

Lк = 1 / 4 · p 2 · f 2 · Cк = 1 / 4 · p 2 · (500 · 10 3 ) 2 · 470 · 10 -12 = 1,06 мкГн.

б) для БС с f = 20 МГц:

Lк = 1 / 4 · p 2 · f 2 · Cк = 1 / 4 · p 2 · (20,5 · 10 6 ) 2 · 470 · 10 -12 = 0,14 мкГн.

В качестве широкополосных усилителей, в данном случае, можно также использовать интегральные микросхемы. Для нашего изделия подходит микросхема К175УВ1А. Микросхема представляет собой широкополосный усилитель высокой частоты с регулируемым коэффициентом усиления. Данный усилитель предназначен для применения в качестве антенных усилителей, усилителей промежуточной частоты телевизионных и радиотрансляционных приемников, буферных каскадов, предварительных усилителей и усилителей-ограничителей. Содержит 12 интегральных элементов, масса не более 1 г. Типовое включение микросхемы в качестве балансного смесителя, согласно документации, показано на рис. 8.

Рис. 8. – Вариант включения микросхемы К175УВ1А.

Основные электрические параметры микросхемы:

Номинальное напряжение питания.6 В ± 10 %

Ток потребления при Un = 6 В.< 15 мА

Коэффициент усиления напряжения при

Un = 6 В, f вx = 10 МГц, не менее 10

Верхняя граничная частота при Un = 6 В:

К175УВ1А, не менее 45 МГц

К175УВ1Б, не менее 60МГц

Входное сопротивление при Un = 6 В, не менее 1 кОм

Коэффициент нелинейности амплитудной характеристики при Un = 6 В,

f = 40 МГц, не менее 5 %

Коэффициент шума при Un = 6 В, f вx = 20 МГц < 12 дБ

Входное напряжение на выводах 4, 6, 10, 11 0,01 В

Ток нагрузки (постоянный) по выводу 6, не более 6 мА

Сопротивление нагрузки по выводу 6 > 1 кОм

Температура окружающей среды – 60…+ 125 °С

3.3 Выбор и расчет фильтров

Первое преобразование в однополосных передатчиках выполняется на частоте 500 кГц, что обусловлено широким применением стандартизованных электромеханических фильтров (ЭМФ). При весьма малых габаритных размерах они имеют высокую избирательность, узкую, и достаточно стабильную полосу пропускания с некоторой незначительной неравномерностью в полосе пропускания.

Для работы на первой поднесущей частоте 500 кГц выберем фильтр ФЭМ4 - 0,31. Полоса пропускания этого фильтра составляет 3,1 кГц. Это соответствует стандартной полосе модулирующих частот 300 .3400 Гц.

Параметры фильтра ФЭМ4 – 031:

f = 500 кГц - несущая частота;

Df = 300…3400Гц - полоса пропускания (верхняя);

Dа = 0,3 дб - неравномерность АЧХ в полосе пропускания;

а = 60 дб - затухание вне полосы;

Rвх = Rвых = 3,3 кОм - входное и выходное сопротивление;

Cвх = Cвых = 56 пФ - входная и выходная емкости.

- Зададим среднюю величину входного напряжения сигнала Uc на выходе УНЧ микрофона – 100 мВ.

- Найдём напряжение на входе фильтра после балансного модулятора:

Определим коэффициент передачи фильтра и найдём значение напряжения на выходе фильтра:

В результате первого преобразования спектр модулирующих частот оказывается перенесенным в область 500 кГц. При дальнейшем формировании однополосного сигнала на рабочей частоте снимается проблема разделения фильтрами близко расположенных составляющих, следовательно необходимо применять вышеуказанный фильтр с высокой избирательностью.

В результате второго преобразования спектр модулирующих частот оказывается перенесенным в область 20 МГц, причем спектральные составляющие сигнала оказываются разнесены на 500 кГц относительно поднесущей. В этом случае высокой избирательности не требуется, следовательно можно применить избирательную систему на основе колебательных контуров, обеспечивающие достаточную избирательность в рабочей полосе, осуществляя подавление нерабочих составляющих спектра за пределами частот рабочего диапазона. В связи с узким рабочим диапазоном достаточно избирательной системы на основе трёх колебательных контуров (рис. 9.)

Рис.9 .Избирательная система на основе трёх колебательных контуров.

Определяем значение индуктивности контура:

Примем неравномерность АЧХ в полосе пропускания Dа = 2 дб

Определим коэффициент передачи цепи и найдём значение напряжения на выходе балансного модулятора 2:

Выберем схему фильтра нижних частот для третьего балансного модулятора таким образом, чтобы обеспечить заданную рабочую полосу частот, при этом подавить частоты в области 500 кГц, и выше 20 МГц (рис. 9). Расчет элементов фильтра и его принципиальную схему смоделируем в среде OrCad 9.2, построив АЧХ (рис. 10).

Рис. 9. Принципиальная схема фильтра нижних частот.

Рис. 10. АЧХ фильтра нижних частот.

Номинальное значение сигнала на входе фильтра зададим равным 1 В. Т.к. фильтр пассивный, то его коэффициент передачи меньше 1, что и получилось в результате моделирования АЧХ.

4. РАСЧЕТ ЛИНИИ СВЯЗИ

В соответствии с ТЗ разрабатываемый передатчик должен обеспечивать работу на нагрузку (фидер) сопротивлением WФ = 50 Ом. Для выполнения этого требования в состав передатчика (а именно на выходе усилителя мощности) необходимо включить согласующую цепь.

Выбор типа цепи связи зависит от коэффициента перекрытия по частоте:

Kf = fверх / fниж = 16 МГц / 10 МГц = 1,6; следовательно ПРД – широкополосный.

Исходя из значения Kf применяем трансформатор на длинных линиях. Данный способ согласования не обеспечивает необходимого подавления внеполосных искажений, поэтому необходимо применить дополнительную цепь подавления – фильтр.

Расчет цепи согласования

Выбор схемы соединения и значение коэффициента трансформации обусловлен значениями согласуемых сопротивлений, при которых обычные широкополосные трансформаторы имеют низкий КПД из-за влияния индуктивности рассеяния.

Исходные данные для расчета:

- RН = WФ = 50 Ом – сопротивление нагрузки трансформатора

- RВЫХ = RЭК = 8,5 Ом – выходное сопротивление оконечного каскада

- N = RН / RВЫХ ≈ 6 – коэффициент трансформации сопротивлений

- диапазон рабочих частот от fН = 10 МГц до fВ = 16 МГц

- Запас по мощности в нагрузке трансформатора (на входе фильтрующей цепи ) PН = РФ МАКС / hФ » 24 Вт

 Скачать реферат