Комплекс измерения параметров обратного канала (стр. 3 из 8)
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 контураСовмещая формулу 4.1 и ёмкость
при различных напряжениях на варикапе 
, получим таблицу генерируемых частот.Таблица 4.1
| , В | , пФ | , МГц |
| 0 | 3,60 | 96,90 |
| 1 | 3,31 | 101,04 |
| 2 | 3,04 | 105,42 |
| 3 | 2,83 | 109,39 |
| 4 | 2,65 | 113,01 |
| 5 | 2,43 | 117,89 |
| 6 | 2,25 | 122,47 |
| 7 | 2,11 | 126,62 |
| 8 | 1,94 | 131,84 |
| 9 | 1,84 | 135,67 |
| 10 | 1,72 | 140,20 |
| 11 | 1,59 | 145,68 |
| 12 | 1,50 | 150,01 |
| 13 | 1,41 | 155,05 |
| 14 | 1,36 | 157,89 |
| 15 | 1,28 | 162,65 |
| 16 | 1,22 | 166,21 |
| 17 | 1,17 | 170,14 |
| 18 | 1,11 | 174,50 |
| 19 | 1,02 | 182,05 |
| 20 | 0,94 | 189,17 |
| 21 | 0,93 | 191,14 |
| 22 | 0,91 | 193,19 |
| 23 | 0,86 | 198,33 |
| 24 | 0,85 | 199,90 |
| 25 | 0,80 | 205,80 |
| 26 | 0,78 | 208,54 |
| 27 | 0,76 | 211,42 |
| 28 | 0,75 | 212,42 |
| 29 | 0,74 | 213,43 |
| 30 | 0,74 | 214,46 |
| 31 | 0,73 | 215,51 |
| 32 | 0,72 | 216,59 |
| 33 | 0,71 | 217,68 |
Исходя из данных таблицы, видно, что генерируемая частота пропорциональна напряжению на варикапе на заданном участке зависимости. Требуемый диапазон частот перекрывается.
Рисунок 4.2.2.2 – Зависимость резонансной частоты контура от напряжения на варикапе BB131
4.3 Регулировка выходного уровня
Рисунок 4.3.1 – Схема регулировки выходного уровня
На выходе каждого генератора установлены схемы регулировки выходного уровня (рис. 4.3.1). В зависимости от того какое напряжение (0…5 В) подать на базу (gate2) транзистора VT13, будет изменяться режим его работы-либо усиление, либо ослабление сигнала с генератора (база транзистора gate1). Это напряжение задаётся через цифро-аналоговый преобразователь DAC7513 микроконтроллером.
Рисунок 4.3.2 – схема транзистора BF904
Для отключения или включения схемы регулировки, когда работает другой генератор, используется вход «Switch», который так же, как и в схеме генератора, управляется микроконтроллером.
4.4 Фильтрация основной частоты
В выходном сигнале присутствуют побочные частоты, от которых необходимо избавиться. Следовательно, установим фильтры. Но так как частота сигнала изменяемая, то полосу пропускания фильтра необходимо менять в процессе работы. Это достигается путём изменения параметров элементов фильтра, то есть в схему фильтра следует включить варикапы с переменной ёмкостью (рис. 4.4.1 и 4.4.2).
Рис. 4.4.1 – Управляемый фильтр на диапазон 110–330 МГц
Рис. 4.4.2 – Управляемый фильтр на диапазон 330–1000 МГц
Регулировка полосы пропускания осуществляется по входу «Freq». На этот вход подаётся напряжение от 0 до 30 В, которое задаётся микроконтроллером через ЦАП и драйвер.
Далее при помощи ключа на микросхеме HMC545 производится выбор рабочего фильтра. Сигнал пропускается через усилители и фильтр для наилучшего качества. На выходе стоит аттенюатор для согласования с сетью.
5. Безопасность жизнедеятельности
В дипломном проекте разрабатывается техническое устройство, поэтому в данном разделе необходимо рассмотреть вопросы, связанные с охраной труда как на этапе производства, так и при проведении экспериментов.
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
В процессе изготовления спроектированной системы выполняются такие операции как сборка печатных плат (пайка, нанесение защитных покрытий) и их испытание. При проведении этих работ возникают опасные и вредные производственные факторы (ОВПФ).
Классификация опасных и вредных факторов
В соответствии с ГОСТ 12.0.003–80 «Классификация опасных и вредных производственных факторов», исходя из характера технологического процесса можно выделить следующие группы ОВПФ:
Физические:
– повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;
– повышенная или пониженная влажность воздуха;
– недостаточная освещенность рабочей зоны;
– опасный уровень напряжения;
– статическое электричество.
Психофизиологические:
- ограниченная подвижность во время работы;
- неправильная рабочая поза.
Химические:
– выделение паров следующих веществ: олова, свинца, канифоли, клея, растворителей.
5.2 Характеристика воздействия выявленных ОВПФ на организм человека и окружающую среду
Рассмотрим характер воздействия и возможные пути проникновения в организм человека каждого из выявленных ОВПФ.