Проектирование принципиальных электрических схем канала радиосвязи. Расчёт кривой наземного затухания напряженности поля радиоволны при радиосвязи дежурного по станции с машинистом поезда. Разработка синтезатора частоты, обслуживающего радиоканал.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Кафедра «Радиотехника»

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«КАНАЛООБРАЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛОВ РАДИОСВЯЗИ

Реферат

ТРАНЗИСТОР, УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, ЦЕПЬ СОГЛАСОВАНИЯ, БУФЕРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, РАДИОСВЯЗЬ, КАНАЛ СВЯЗИ, МОДУЛЯЦИЯ, ПЕРЕДАТЧИК, ПРИЕМНИК, АВТОГЕНЕРАТОР, СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТЫ, МИКРОСХЕМА.

Целью данного проекта является проектирование радиоканала, которое включает в себя:

а) выбор варианта проекта;

б) выбор структурной схемы;

в) выбор и обоснование функциональной схемы канала радиосвязи;

г) предварительный расчёт основных параметров передающей части канала;

д) предварительный расчёт основных параметров приемной части канала;

е) расчёты режимов узлов и разработки принципиальных схем передающей части канала радиосвязи;

ж) расчёт кривой наземного затухания напряженности поля радиоволны при радиосвязи дежурного по станции с машинистом поезда;

з) разработка синтезатора частоты, обслуживающего радиоканал.

Введение

Приемопередающее устройство - это источник и приемник радиочастотных колебаний в системах радиосвязи, телевидения, радиолокации и др. Назначение приемопередатчика - сформировать и принять радиосигнал в соответствии с требованиями, установленными при разработке системы.

Радиосигналом называют колебание радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяются (модулируются) в соответствии с передаваемым сообщением (информацией).

Частотная модуляция (ЧМ) применяется в высококачественном радиовещании, в радиорелейных линиях с большим числом каналов, в радиолокационных системах непрерывного излучения. При любых видах модуляции энергия сигнала локализована в узкой полосе частот радиоспектра. Это означает, что радиосигнал представляет собой колебание, близкое к гармоническому. Поэтому основным сигналом, для которого рассчитываются режимы каскадов приемопередатчика, является гармонический.

Системы радиосвязи на железнодорожном транспорте делятся на: поездные, станционные, ремонтно-оперативные, индивидуальные по специально выделенным каналам и др. Железнодорожная радиосвязь осуществляется в нескольких диапазонах радиоволн: гектометровые волны КВ (f0 = 2,13 МГц), метровые волны УКВ1 (f0 = 151,725 - 156 МГц) и дециметровые - УКВ2 (f1 = 457,4 - 458,45 МГц и f2 = 467,4 - 468,45 МГц). Наибольшее использование в поездной и станционной радиосвязи получил диапазон метровых радиоволн, поэтому парк радиостанций этого диапазона самый обширный. Задачей учебного курсового проектирования является разработка канала радиосвязи метрового диапазона, включающего в себя передающую и приемную части.

При разработке радиоканала производятся расчёт и проектирование следующих принципиальных электрических схем, входящих в передающую часть канала:

- генератор, управляемый напряжением, ГУН1 в качестве задающего автогенератора;

- режим частотной модуляции в ГУН1;

- буферный каскадный усилитель напряжения ГУН1;

- предварительные усилители мощности;

- оконечный усилитель мощности,

Исходные данные

Исходные значения для выполнения задания:

а) рабочие частоты возбудителя и первого гетеродина:

fВ = 152,600 + 0,025 • (n - 1), Мгц;

fГ1= 174,000 + 0,025 • (n - 1), МГц;

где n - номер фамилии по групповому журналу;

n=4;

fВ =152,600 + 0,025 • (4 - 1) = 152,675 Мгц;

fГ1= 174,000 + 0,025 • (4 - 1) = 174,075 МГц;

б) выходная мощность передающего устройства на нагрузке 50 Ом составляет:

РВЫХ = (15 - к), Вт.

Здесь к - номер группы: группа 21Б - 2.

РВЫХ = 15 - 2 = 13 Вт.

При этом коэффициент усиления постоянного тока в оконечном и в предоконечных каскадах, выполненных на транзисторах КТ909А, КТ907А и КТ606, определяется по формуле:

в0 = 20 + n,

где n - номер фамилии;

в0 = 20 + 4 = 24

в) высота стационарной антенны Н = (12 + n) м, локомотивной - h = 6 м, где n - номер фамилии;

Н = 12 + 4 = 16 м

г) чувствительность приёмного устройства по системе СИНАД 12 дБ составляет при входном сопротивлении приёмника 50 Ом UВХ.МИН = 0,5 мкВ, при этом все каскады усиления и преобразования рекомендуется выполнить на транзисторах ГТ311Е, которые имеют коэффициенты усиления по постоянному току:

в0 = 40 + n,

где n - номер фамилии;

в0 = 40 + 4 = 44;

д) параметры девиации частоты модулятора:

ДfНОМ = 3,5 кГц; ДfМАКС =4кГц;

е) избирательность приемника:

1) по зеркальному каналу Se З.К. = 60 дБ;

2) по соседнему каналу Se С.К. = 50 дБ;

ж) стабильность частоты генераторов возбудителя и гетеродинов

дf = 10•10 -6;

з) коэффициент нелинейных искажений сигналов в радиоканале составляет КГ ? 0,08 (8 %);

и) материальная база разработки: транзисторы, микросхемы;

к) номиналы напряжений питания: +25, +15, +12, +9, +5 В.

1. Выбор функциональной схемы радиопередающей части канала

Проектирование радиопередающей части канала начинается с разработки функциональной схемы. В настоящее время на железнодорожном транспорте внедрена система аналоговой ЧМ радиосвязи на основе приемопередатчика диапазона метровых волн УПП - 2МВ стационарной радиостанции "Транспорт РС - 46М". Система выполнена на современной микроэлементной базе с применением микропроцессорной технологии обслуживания с программным обеспечением, позволяющим конфигурировать режимы радиостанции применительно к конкретным условиям эксплуатации на используемой сетке частот, при т.н. симплексе (работает передатчик - выключен собственный приемник и - наоборот).

На рисунке 1 приведена структурная схема такого канала, в состав которой входят:

- блок коммутации К симплексного режима работы ;

- передающая часть канала, включающая усилитель мощности УМ, синтезатор-возбудитель, опорный генератор и модулятор, обеспечивающий оптимальный режим частотной модуляции в канале;

- приемная часть канала, включающая тракт усиления радиочастоты УРЧ, синтезатор первого гетеродина и сам гетеродин, первый смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, завершающую часть приёмника, выполненную на одной микросхеме МС3371Р. Микросхема включает в себя: второй смеситель, второй гетеродин, усилитель второй промежуточной частоты, частотный детектор и предварительный усилитель звуковой частоты. После микросхемы следует тракт дополнительного усиления сигнала, который подается затем в блок автоматики. Приведённая схема значительно упрощена по сравнению с оригиналом, но вполне приемлема для задачи учебного курсового проектирования.

Для разрабатываемой функциональной схемы передающей части канала из структурной схемы выбираются: коммутатор К, усилитель мощности, который может состоять из двух каскадов предварительного усиления ПОК1 и ПОК2 и оконечного усилителя мощности ОК. Схема синтезатора-возбудителя предназначена для формирования высокочастотного ЧМ колебания с амплитудой не менее 0,5 В, которое используется для возбуждения предварительного усилителя мощности ПОК1.

Диапазон частот возбудителя 151,725 - 156,000 МГц, шаг сетки частот 25 кГц . В состав возбудителя входят: ГУН1 на транзисторе ГТ311Е и варикапах КВ121А, буферный усилитель на двух транзисторах того же типа, включенных по каскодной схеме ОЭ - ОБ, большая интегральная схема синтезатора частоты типа КФ1015ПЛ4Б или КР1015ХК2. Опорный сигнал частотой 10 МГц для передающего и приёмного синтезаторов вырабатывает высокостабильный генератор "Топаз - 03", выпускаемый на Российских предприятиях по техническим условиям ШИ3.423.009ТУ в виде малогабаритного конструктивного устройства, питаемого стабилизированным напряжением +9 В. В проекте его можно использовать, как функциональный блок без представления принципиальной схемы.

На вход синтезатора частоты поступает сигнал с ГУН1 через развязывающее устройство в виде буферного усилителя. Входом является включённый в синтезатор делитель частоты с переменным коэффициентом деления ДПКД, с выхода которого сигнал поступает на один из входов частотно-фазового детектора ЧФД. На второй вход детектора подается высокочастотный сигнал опорного генератора ОГ, прошедший через делитель опорной частоты ДОЧ. ЧДФ формирует сигнал ошибки, пропорциональный разности фаз входных сигналов. Это напряжение ошибки по цепи фазовой автоподстройки ФАПЧ через фильтр низких частот ФНЧ подаётся на управляющий вход ГУН1, что приводит к изменению его частоты до требуемого, определяемого коэффициентом ДПКД значения. Синтезатор имеет выход сигнала детектора захвата частоты петлёй ФАПЧ.



Рисунок 1 - Структурная схема канала радиосвязи

На ГУН1 одновременно осуществляются частотная модуляция и автоподстройка его частоты. Чтобы не происходило снижения девиации частоты за счёт схемы ФАПЧ, пос...