2. Выбор структурной схемы и разработка функциональной схемы передатчика

1. Выбор структурной схемы передатчика

Проектирование передатчика начинается с выбора структурной схемы, при этом исходят из назначения передатчика, условий его работы и заданных параметров. На основании приведенного выше анализа структурная схема проектируемого передатчика имеет вид:

Рис. 2. Структурная схема проектируемого передатчика.

В качестве задающего генератора (ЗГ)используется частотно-модулированный автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты. После каждого умножителя частоты из-за ослабления сигнала необходимо ставить усилитель высокой частоты(УВЧ). Генератор с высокой стабильностью частоты имеет малую мощ­ность, поэтому для получения заданной мощности коле­бания автогенератора приходится усиливать. Число усилителей мощности(УМ)определяется требуемым коэффициентом усиления и вы­ходной мощностью. Для того чтобы гар­моники рабочей частоты и иные побочные составляющие не попали в антенну и не мешали работе других радиолиний, на выходе передатчика уста­навливают выходной фильтр, образованный несколькими резонансными колебательными контурами, пропускающий рабочие и ослабляющий неосновные составляющие спектра выходного тока полупроводникового прибора.

2. Расчет функциональной схемы передатчика

Задача разработкифункциональной схемы состоит в том, чтобы определить рациональное число каскадов высокой частоты между автогенератором и выходом передатчика, обеспечивающее выполнение заданных технических требований при минимальных затратах средств на изготовление при достаточно высоком КПД. Расчет функциональной схемы проводится без детального расчета режима каждого каскада на основе справочных данных о транзисторах.

Как отмечалось ранее возможность получения глубокой и линейной частотной модуляции делает прямой способ получения частотной модуляции, когда модулируется непосредственно частота автогенератора передатчика, более предпочтительным [1]. Поскольку относительная нестабильность рабочей частоты составляет 2·10^-6, при выборе транзистора для автогенератора нужно учитывать необходимость кварцевой стабилизации частоты. Для автогенератора следует выбрать высокочастотный маломощный транзистор, например, КТ315А с f_гр=250МГц [9].

Буферный каскад (БК) служит для согласования по сопротивлению. Он имеет высокое входное сопротивление и низкое выходное (меньшее, чем сопротивление последующей за ним нагрузки), таким образом, потери в мощности сигнала меньше. В качестве буферного каскада используется эмиттерный повторитель на транзисторе КТ3157А [10].

Для обеспечения заданной частоты в схеме используется тракт умножения. Коэффициент умножения частоты n = f_р/f_зг = 1000*10⁶/10*10⁶ =100=2*2*5*5, где f_р – заданная рабочая частота, f_зг – частота кварцевого задающего генератора. Исходя из этого, выбираем умножители частоты с коэффициентами умножения два и пять. Наиболее распространены транзисторные удвоители. Принаиболее часто умножители частот выполняются на варакторах. Для большинства схем, работающих в режимеумножения, можно считать, что выходная мощность и коэффициент усиления по мощности транзистора падают в n раз, поэтому после каждого каскада умножения частоты необходимо ставить усилитель. При построении функциональной схемы важным с точки зрения унификации является применение по возможности однотипных транзисторов. В качестве активного элемента в удвоителях частоты и усилителях высокой частоты можно использовать транзистор КТ336А [9] с f_гр=250МГц. УВЧ строится по схеме с общим эмиттером на транзисторе КТ336A[4], а в диапазоне СВЧ предпочтительнее схема с общей базой. В качестве нелинейного элемента умножителя с коэффициентом умножения пять используется варактор КА613А [4].Особенность варактора по сравнению с другими нелинейны­ми элементами состоит в том, что активные потери в нем малы, в первом приближении это чисто реактивное нелинейное сопротивление. Коэф­фициент полезного действия варакторного преобразователя частоты определяется в основном значением КПД фильтров, входящих в его состав.

Таким образом, на выходе тракта умножения частоты мы имеем сигнал заданной частоты. Далее необходимо усилить его до заданного уровня мощности. Это обеспечивает выходной (оконечный) каскад передатчика. Нам необходимо сигнал мощности 50 мВт довести до уровня 12,5 Вт. Это осуществляется последовательно с помощью трех усилителей мощности. Исходя из заданной частоты и мощности, выбираем транзисторы 2П905А, 2П907, 2П918Б [6]. Данные усилители строятся по однотактной схеме с использованием полевых транзисторов, так как они работают вблизи граничной частоты.

Между каскадами усиления расположены цепи согласования [3]. Несмотря на то, что они выполняются на реактивных элементах (конденсаторах, катушках индуктивности), в них всегда теряется часть энергии. На начальном этапе проектирования об этих фильтрующих и согласующих цепях еще ничего неизвестно, поэтому приходится учитывать их свойства ориентировочно, основываясь на обобщенных параметрах имеющихся передатчиков [2,3].

Функциональная схема имеет вид:

Рис. 3.Функциональная схема передатчика.

Таким образом, функциональная схема проектируемого передатчика дает полное представление о структуре радиопередатчика и его элементной базе.

Если Вы не приводите детальный расчет числа каскадов УМ, а ограничились указанием типов транзисторов, то в функциональной схеме надо вместе с типом транзистора указать его коэффициент усиления по мощности K_P. Тогда специалисту будет понятно, как вы считали число каскадов.