Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией (стр. 4 из 5)
2) служебная информация записывается микроконтроллером по последовательной шине I2С.
Структурная схема СЧ АК9601 приведена на рисунке ниже. Назначение выводов схемы приведено в таблице 1.
Рис.2. Структурная схема синтезатора частоты АК9601
Таблица 1.
| № вывода | Обозначение | Назначение | Тип |
| 1 | Х0 | Выводы опорного генератора для подключения кварцевого резонатора (Fкв=6..10 МГц) | Выход |
| 2 | Х1 | Вход | |
| 3..10 | LCD…LCD7 | Выводы для управления сегментами мультиплексного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ) | Выход |
| 11,12 | СОМ1, СОМ2 | Выводы мультиплексации сегментов ЖКИ | Выход |
| 13 | Ucc | Вывод питания | - |
| 14 | ТХ/СЕ | Вывод для управления режимами работы «приём-передача» и «рабочий-хранение» | Вход |
| 15 | +/- | Вывод для изменения канала связи | Вход |
| 16 | TS/DEG | Вывод для перехода на дежурный канал связи | Вход |
| 17 | ZB | Вывод для одного из 2-х сигналов: служебного сигнала (для коммутации при переходе на другой диапозон) или сигнала признака «захвата» частоты системой ФАПЧ | Выход с открытым стоком |
| 18 | SMEM | Вывод для включения питания ЭППЗУ на время считывания информации | Выход с открытым стоком |
| 19 | VCO | Вход программируемого делителя системы ФАПЧ, на который подаётся сигнал с ГУНа | Вход |
| 20 | SDA | Вывод для подключения к линии данных шины I2C | Вход/выход с открытым стоком |
| 21 | SCL | Вывод для подключения к линии синхронизации I2C | Вход/выход с открытым стоком |
| 22 | ER | Вывод сигнала ошибки с ФД системы ФАПЧ и затвора встроенного N-канального транзистора для построения инвертирующего интегратора | Вход/выход с третьим состоянием |
| 23 | DRV | Вывод стока встроенного транзистора для построения инвертирующего интегратора | Вход/выход с открытым стоком |
| 24 | Uss | Общий вывод | - |
Кварцевый резонатор для синтезатора частот выберем на 10 МГц. Подключать его следует через конденсаторы, включенные на землю.
7. Выбор источника питания
Источником первичного питания является промышленная сеть напряжением 220В, частотой 50Гц. Источник вторичного электропитания должен обеспечивать постоянные выходные напряжения величиной 6В (для питания микросхем) и 17В (для питания транзисторных каскадов).
Схема вторичного источника должна содержать следующие элементы:
· понижающий трансформатор;
· диодный мост с фильтром;
· стабилизатор.
Стабилизатор напряжения выполним на микросхеме LM350 фирмы Motorola, которая обеспечивает выходное напряжение
В, нестабильность по напряжению 0.01%. Выходное напряжение регулируется переменным резистором R2 и вычисляется по формуле: 
где I - ток через резистор R2
Ниже приведена схема источника питания.
Рис.13. Источник вторичного питания
8. Расчет умножителя частоты
Для обеспечения рабочей частоты передатчика f = (180-190) МГц необходимо увеличить частоту автогенератора в восемь раз (fАГ = 22,5-23,25 МГц).
Используем два последовательно включенных однокаскадных удвоителя частоты для обеспечения небольшого значения коэффициента нелинейных искажений сигнала и повышения КПД всей схемы.
РАСЧЕТ ЦЕПИ СОГЛАСОВАНИЯ
Для расчета цепи согласования использовалась программа Rfsim99
Из всех видов (Г-, Т- и П-образный) согласующих четырехполюсников, лучше всего подходит Г-образная схема, т.к. она имеет меньше всего элементов и легко реализуемую индуктивность, при использовании же П- образной схемы получается лишком маленькая и поэтому сложно реализуемая индуктивность. Если взять Т-образную схему, то пришлось бы мотать вообще две катушки индуктивности, поэтому остановимся все же на Г-образной схеме.
Результат работы программы:
 |
Принципиальная схема цепи согласования
РАСЧЕТ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА
Для расчета фильтра также использовалась программа Rfsim99. Для частотного анализа фильтра использовали программу PSpice, потому что анализ, предложенный разработчиками Rfsim99 неудобен для представления. Задали неравномерность в полосе пропускания равной 0.1 дБ и затухание на 360 МГц 40 дБ. Зная, что только фильтры с нечетным порядком не трансформируют сопротивление, методом подбора выбрали порядок фильтра, он оказался девятым:
Принципиальная схема фильтра
АЧХ фильтра, полученная в программе PSpice:
КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
Главной задачей конструктивного расчёта является расчёт геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра и цепи согласования. Это необходимо для выполнения помимо требований к заданной индуктивности, высокой добротности, определённой стабильности, также и требований к электрической прочности, допустимого нагрева, механической прочности и т.д.
Следует уточнить расчетное значение индуктивности с учетом влияния экрана катушки. Экран уменьшает индуктивность в соответствии с законом Лоренца. Если диаметр экрана по крайней мере вдвое больше диаметра катушки, то его влияние невелико и следует принять расчетное значение индуктивности катушки Lрасч» (1,1 … 1,2) L. (возьмем 0,2)
Диаметр провода катушек выберем, исходя из соображений её допустимого нагрева. Воспользуемся эмпирической формулой для определения диаметра цилиндрических однослойных, с естественным (конвекционным) охлаждением катушек.
,где d – диаметр провода, мм I – радиочастотный ток, А (действующее значение); f – частота радиочастотного тока, МГц; DT – разность температур провода и окружающей среды (возьмём DT= 40 °С).
Зададимся соотношением длины намотки катушки l к её диаметру D, а именно l/D = 0,6, т.к. D очевидно меньше 50 мм.
Число витков спирали катушек рассчитывается по формуле:
,где F(l/D) определяется по графику, если l/D = 0,6, то F» 0,01.
Подставив вычисленные значения для индуктивностей, получаем количество витков каждой катушки:
Рассчитаем ток в последней индуктивности фильтра ( в дальнейшем будем говорить LФ):
,где Rн – входное сопротивление фидера.
Рассчитаем диаметр провода катушки индуктивности:
Рассчитаем количество витков:
Зададимся диаметром катушки: D = 20 мм. Сейчас можно посчитать длину катушки и шаг её намоток ( g ):
Определим такие же параметры для индуктивности в схеме согласования. Ток, протекающий через эту индуктивность – это ток Iк1 и все остальные гармоники, поэтому возьмем ток, больший первой гармоники коллекторного тока на 10%. Следовательно, ток этот будет равен
Iк1×1,1 = 1,743×1,1 = 1,917 А
Дроссель в цепи питания выберем по таблице, представленной в методических указаниях к курсовому проектированию. Через эту индуктивность будет проходить постоянная составляющая коллекторного тока Iк0 = 1,109 А. Lбл = 7,86 мкГн . Исходя из этих данных по таблице нашли дроссель ДМ – 1,2 – 8 , у которого
lk= 13,5 мм, d = 0,6 мм, D = 4 мм.ВЫБОР СТАНДАРТНЫХ НОМИНАЛОВ
Поскольку расчётные значения номиналов получаются очень разные, то требуется подбор наиболее подходящего номинала из стандартных значений. Прежде всего при подборе элемента стандартного номинала нужно учитывать мгновенные амплитудные значения токов и напряжений, протекающих через элементы, мощность, проходящую через элементы, рассеиваемую мощность на элементах, электромагнитную совместимость и диапазон рабочих частот. Отметим также, что поскольку выходной фильтр должен иметь значения номиналов входящих в него элементов в соответствии расчётными, то точность подбора каждой ёмкости обеспечивается посредством параллельного включения двух конденсаторов, один из которых выбирается чуть меньше рассчитанного номинала, а другой подстроечный – для точной настройки. Для нашего усилительного каскада номиналы элементов получились следующими:
Резисторы:
| Обозначение | Расчетное значение, Ом | Стандартный номинал, Ом |
| Rдоп | 23.5 | 22 |
| R1 | 292 | 270 |
| R2 | 12.57 | 12 |
Конденсаторы: