Радиопередатчик подвижной связи с угловой модуляцией

Структурная схема радиопередатчика подвижной связи с угловой модуляцией. Расчет полосового фильтра, опорного (кварцевого) генератора, ограничителя амплитуд, интегратора. Электрический расчет фазового модулятора. Принципиальная схема радиопередатчика.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

18

Содержание

Введение

1. Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства

2. Обоснование выбора типа элементов структурной схемы

2.1 Обоснование выбора типа преобразователя частоты

2.2 Обоснование выбора типа фазового модулятора

2.3 Обоснование выбора типа усилителей

3. Расчет структурной схемы

3.1 Расчет конечного фильтра нижних частот

3.2 Расчет оконечного усилителя мощности

3.3 Расчет полосового фильтра

3.4 Расчет умножителя частоты и фазового модулятора

3.5 Расчет опорного (кварцевого) генератора

3.8 Расчет ограничителя амплитуд

3.7 Расчет фильтра тональных частот

3.8 Расчет интегратора

3.9 Расчет усилителя звуковой частоты

4. Электрический расчёт отдельных блоков радиопередатчика

4.1 Электрический расчет фазового модулятора

4.2 Электрический расчет умножителя частоты

5. Принципиальная схема радиопередатчика

Заключение

Список литературы



Введение

Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные, спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего устройства (РПДУ).

Современный РПДУ представляет сложное устройство, состоящее из большого числа каскадов и цепей. Для генерирования и формирования радиосигналов используются различные приборы и активные элементы (АЭ): лампы, транзисторы и т.д. Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое качество модуляции.

Передатчики классифицируются по назначению, диапазону рабочих частот, излучаемой мощности, виду модуляции и условиям эксплуатации.

По назначению передатчики классифицируются на вещательные (радиовещательные, телевизионные), связные радиолокационные, навигационные, талеметрические и др.

По диапазону рабочих частот современные передатчики делятся в соответствии с классификационной таблицей диапазонов частот.

По средней излучаемой мощности передаваемых сигналов различают передатчики очень (менее 3 Вт), малой (3…100 Вт), средней (0,1…10 кВт), большой (10…100 кВт) мощности.

По виду модуляции сигнала передатчики делятся на устройства с амплитудной, фазовой, частотной, импульсной и другими видами модуляции.

По условиям эксплуатации различают стационарные, бортовые (космические, корабельные, самолетные, автомобильные и др.) и переносные (портативные) передатчики.

К основным параметрам передатчиков относятся: коэффициент полезного действия (КПД), нестабильность частоты несущего колебания, коэффициенты нелинейных и линейных искажений передаваемого сигнала и уровни внеполосного излучения.

Коэффициент полезного действия передатчика - отношение средней мощности, передаваемой к антенне к мощности, потребляемой устройством от всех источников питания.

Нестабильность частоты определяется отклонением частоты автогенератора. На стабильность частоты АГ влияют многие дестабилизирующие факторы, основными из которых являются: самопрогрев, изменение питающих напряжений и нагрузки, механические воздействия, изменение внешних условий (температуры, давления, влажности) и т.д.

Главной задачей курсового проектирования является выбор наиболее эффективных путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Обязательны требования по обеспечению электромагнитной совместимости - допустимые нестабильности радиочастоты и уровни побочных и внеполосных излучений. Передатчики с угловой модуляцией (УМ) получили широкое распространение в радиосвязи. Их используют в системах подвижных служб (сухопутной, морской, воздушной). Интенсивно изучается возможность использования УМ для радиовещания на УКВ и более коротком диапазоне длин волн. Проектирование современного РПДУ представляет сложную задачу, требующую внедрения новой элементной базы и схемных решений, широкого использования средств вычислительной техники, как на этапе проектирования, так и в качестве управляющих и функциональных элементов.

Цель курсового проекта - произвести расчет и проектирование радиопередающего устройства с угловой модуляцией, уяснить сущности, особенности угловой модуляции и преимущества её применения в системах связи по сравнению с амплитудной модуляцией.



1. Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства

Структурные схемы передатчиков с УМ весьма разнообразны. Они различаются числом каскадов, уровнем проведения модуляции, структурными схемами возбудителей. Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции.

Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда модулируется непосредственно частота автогенератора передатчика, или косвенным, когда в промежуточном каскаде передатчика производится фазовая модуляция.

Другими словами, прямую частотную модуляцию осуществляют: в полупроводниковых генераторах путём изменения параметров колебательного контура с помощью варикапов, варикондов, реактивного транзистора, нелинейной индуктивности, железоиттриевого граната (на частотах от нескольких сот мегагерц до десятков гигагерц); в диодных генераторах (на туннельном диоде, ЛПД, диоде Ганна) путём изменения напряжения смещения на диоде; в транзисторных RC-генераторах путём изменения режима работы транзистора (тока коллектора, напряжения смещения на переходе эмиттер-база).

В системах косвенного получения частотной модуляции используются фазовые модуляторы (ФМ). Косвенный метод состоит в преобразовании ФМ в ЧМ.

Основное различие между этими методами состоит в том, что в первом случае ЧМ осуществляется в автогенераторе, а во втором - в усилительных каскадах или умножителях частоты с резонансной нагрузкой.

Тот и другой способы получения ЧМ имеют свои недостатки и достоинства. Достоинство прямого метода - возможность получения глубокой и достаточно линейной частотной модуляции, недостаток - трудность обеспечения стабильности средней частоты колебания с ЧМ. Достоинство косвенного способа - высокая стабильность средней частоты, недостатки - неглубокая модуляция, с последующим многократным умножения частоты для получения требуемого значения девиации частоты; трудность передачи низких модулирующих частот.

Передатчики с использованием ФМ нашли широкое применение на практике из-за существенных преимуществ по сравнению с амплитудной модуляцией (АМ) и частотной модуляцией (ЧМ):

хорошая помехоустойчивость;

использование АЭ в выгодном энергетическом режиме.

Разнородный характер передаваемой информации (телефония, телеграфия, передача данных и т.д.) требует выполнения жестких ограничений на такие параметры передатчика, как стабильность частоты, нелинейные искажения, амплитудно - и фазочастотные характеристики.

Тракт формирования ФМ сигнала обычно является маломощным, т.к. к уровню вносимых искажений и стабильности характеристик предъявляются наиболее высокие требования. В настоящее время применяется почти исключительно фильтровой метод (метод повторной балансной модуляции), характеризуемый высокой стабильностью качественных показателей основных узлов тракта формирования. В данной курсовой работе я использовал структурную схему радиопередатчика с угловой модуляцией (рис. 1.1), осуществленной косвенно. Типовая структурная схема радиоприемника предоставлена ниже. Схема взята из [4].

Рисунок 1.1 - Структурная схема передатчика радиосвязи с косвенной угловой модуляцией



В целях достижения высокой стабильности частоты современные передатчики чаще всего строят как многокаскадные.

Модулирующий сигнал усиливается в усилителе звуковой частоты (УЗЧ) и подвергается частотной подкоррекции в интегрирующей цепи (И), затем производится ограничение его амплитуд в ограничителе (ОА).Фильтр тональных частот (ФТЧ) ограничивает спектр модулирующего сигнала приблизительно до 3,5 КГц.

В фазовом модуляторе (ФМ) осуществляется модуляция фазы несущего колебания, затем производится умножение частоты в блоке умножителя частоты (УЧ) и выделение полосовым фильтром (ПФ) полезного сигнала. ПФ ослабляет нежелательные спектральные составляющие (в том числе и субгармоники), возникающие при умножении частоты.

Усилитель мощности (УМ) обеспечивает необходимый уровень выходной мощности передатчика, конечный фильтр нижних частот (ФНЧ) - ослабление излучения высших гармоник до допустимого уровня (около - 40..60 дБ ) и согласование с антенной (А).

В задающем автогенераторе (ЗГ) создается несущее колебания, частота которого стабилизируется кварцевым резонатором, а буферный усилитель (БУ) уменьшает влияние последующих цепей на частоту ЗГ.

К передатчикам с ФМ предъявляются высокие требования к стабильности частоты. Для обеспечения требуемой стабильности поднесущие частоты вырабатываются синтезатором сетки частот. Усиление ФМ сигнала осуществляет...