курсач / 00_Курсовая_Работа_БРВ2201_Бригада6_ОПРПУдТВ

Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

__________________________________________________________________

Кафедра «РОС»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине "Основы построения радиопередающих устройств для

телерадиовещания"

на тему:

"Разработка передающего тракта ЧМ радиовещания"

Москва, 2025

1. Глава 1. Расширенное техническое задание

1.1 Системные требования:

Вид модуляции: Частотная модуляция (далее ЧМ);

1.2 Нормы ЭМС

Нестабильность частоты: не хуже 10-7.

Уровень побочных излучений: не выше -40 dB

На рисунке 1.2.1 представлена маска спектральных пределов для ОВЧ ЧМ звукового радиовещания [1, с. 25].

Рисунок 1.2.1 – Маска спектральных пределов для передатчиков ОВЧ ЧМ звукового радиовещания

2. Глава 2. Разработка маломощного тракта передатчика

2.1 Выбор структурной схемы

Выбор типа структурной схемы зависит от многих требуемых параметров передатчика. Рассмотрим два основных вида структурных схем: схема без переноса частоты (рис. 2.1.1) и схема с переносом частоты (рис. 2.1.2).

Ниже представлена структурная схема без переноса частоты:

Рисунок 2.1.1 – Структурная схема без переноса частоты

На схеме сокращениями обозначены:

ОГ – Опорный Генератор;

БУ – Буферный Усилитель;

СЧ – Синтезатор частоты;

М – Модулятор;

У – Усилитель;

ОК – Оконечный Каскад;

ВФС – Выходная Фильтрующая Система;

СУ – Согласующее Устройство.

Основными достоинствами схемы на рисунке 2.1.1 можно выделить простоту конструкции, меньшую стоимость и простую фильтрацию, так как паразитных составляющих в спектре не возникает. Однако у нее есть недостаток в виде невозможности модуляции на высоких частотах (выше

1 GHz). [2]

Рисунок 2.1.2 – Структурная схема с переносом частоты

На схеме сокращениями обозначены:

ПРЧ – Преобразователь Частоты;

ПФ – Полосовой Фильтр;

Основными достоинствами схемы на рисунке 2.1.2 можно выделить возможность использования качественной модуляции на низкой ПЧ и большую гибкости настройки (несущая может быть любой). Однако из-за наличия преобразователя частоты появляются комбинационные составляющие в спектре, что приводит у усложнению фильтрации. [2]

Поскольку разрабатываемый тракт передатчика ограничен диапазоном 87.5–108 MHz, использование схемы с переносом частоты не является необходимым. На таких частотах возможно качественное формирование частотно-модулируемого сигнала непосредственно на рабочей частоте. Поэтому было принято решение выбрать схему без переноса частоты как более простую, дешевую и надежную.

2.2 Выбор опорного генератора

Опорный генератор – источник стабильной опорной частоты, от которой синтезируется рабочая несущая. Наиболее стабильными являются кварцевые (обозначение XO ) опорные генераторы. Основные типы: TCXO (температурно-компенсированный), OCXO (термостатированный), а также рубидиевый и GPSDO. Если требование по стабильности/долговременной точности высокое, тогда выбирают OCXO, рубидиевый или GPSDO, в то время как TCXO – экономичнее, но хуже по стабильности.

Так как основным требованием к опорному генератору является стабильность его частоты в качестве типа был выбран OCXO, поскольку рубидиевый заметно дороже, даже в сравнении с OCXO, а GPSDO требует приема GPS.

В качестве опорного генератора был выбран OCXO20S10M5E94C5A [6] со следующими характеристиками:

1.Номинальная частота: 10 MHz;

2.Нестабильность частоты: 5 10-9 или 5 ppb;

3.Диапазон рабочих температур: от -40 °C до +70 °C.

4.Напряжение питания: 3.3-5 V.

5.Размеры: 20x20x10 mm

Рисунок 2.2.1 – Опорный генератор OCXO20S10M5E94C5A

Рисунок 2.3.1 – Буферный усилитель LMH6321

Таблица 2.3.1 – Технические характеристики БУ LMH6321

Ниже представлена схема подключения для буферного усилителя

LMH6321.

Рисунок 2.3.2 – Схема усилителя LMH6321

Таблица 2.3.2 – Описание выходов LMH6321

2.4 Выбор метода синтеза частот

Есть три основных метода синтеза частот:

1.DAS (DirectAnalog Synthesis) или прямой аналоговый;

2.Косвенный аналоговый синтез, чаще называемый фазовой автоподстройкой частоты (ФАПЧ, на англ. PLL);

3.DDS (Direct Digital Synthesis) или прямой цифровой.

Прямой аналоговый синтез основан на непосредственном преобразовании сигналов одного или нескольких высокостабильных опорных генераторов с помощью умножителей. Данный метод отличается малым выбором частот, поэтому данный вариант можно сразу выделить как неподходящий. [2]

Косвенный аналоговый синтез предполагает формирование выходного сигнала синтезатора частоты отдельным перестраиваемым генератором, частота которого автоматически подстраивается специальной схемой по эталонному колебанию другого генератора, как правило, высокостабильного. Главные достоинства – широкий диапазон перестройки, низкая стоимость и стабильность, равная стабильности ОГ. Недостатки: относительно медленная перестройка частоты, наличие собственного фазового шума петли. Типовая схема СЧ на PLL [2] представлена ниже:

Рисунок 2.4.1 – Типовая схема синтезатора частоты PLL

На схеме сокращениями обозначены:

ДФКД – Делитель с Фиксированным Коэффициентом Деления; Д – Детектор; ДПКД – Делитель с Переменным Коэффициентом Деления; ГУН – Генератор, Управляемый Напряжением; ФНЧ – Фильтр Нижних Частот.

Прямой цифровой синтез это метод синтеза частот, используемый для создания произвольных сигналов из одного опорного тактового сигнала с фиксированной частотой. Метод обеспечивает высокое разрешение по частоте и практически мгновенную перестройку, а также позволяет гибко формировать сложные виды модуляции. Основной недостаток – это невысокий верхний предел генерируемой частоты (макс. 1-2 GHz).

Типовая схема для синтезатора DDS [2]:

Рисунок 2.4.2 – Типовая схема синтезатора DDS

На схеме сокращениями обозначены:

БФ – Блок Фазы; БПА – Блок Получения Амплитуды; ЦАП – ЦифроАналоговый Преобразователь.

Для проектируемого ЧМ передатчика выбран косвенный аналоговый синтез (PLL), так как он обеспечивает баланс между стабильностью и чистотой спектра. Данный подход позволяет использовать высокостабильный опорный генератор 10 MHz для получения требуемого диапазона 87.5–108 MHz с низкой нестабильностью частоты.

2.5 Выбор синтезатора частоты

В качестве синтезатора частоты был выбран ADF4110 [8].

Рисунок 2.5.1 – Схема синтезатора частоты ADF4110