2. Функциональная схема радиопередатчика

На рисунке представлена упрощенная функциональная схема радиопередатчика, на которой выделены следующие основные элементы:

• возбудитель — предназначен для формирования гармонических колебаний с постоянными параметрами; в состав возбудителя входят задающий генератор, вырабатывающий гармонический сигнал строго заданной частоты с высокой стабильностью, и синтезатор сетки частот, обеспечивающего получение набора гармонических сигналов с определенными частотами из сигнала задающего генератора

• модулятор — это устройство, осуществляющее процесс модуляции несущей полезным сигналом

• усилительно–умножительный тракт — позволяет понизить частоту возбудителя, что дает возможность получить более высокую стабильность частоты задающего генератора, ослабить влияние на него мощных каскадов и выполнить предварительное усиление мощности сигнала

• оконечный каскад — усиливает мощность промодулированного сигнала до мощности, требуемой на выходе устройства

• устройство связи, согласования и фильтрации — связывает оконечный каскад с излучающей антенной (производит согласование выходного сопротивления оконечного каскада с входным сопротивлением антенны) и осуществляет фильтрацию паразитных гармоник, присутствующих на выходе оконечного каскада

• источник вторичного электропитания — используется для обеспечения работы всех устройств передатчика в требуемых режимах

3. Синтезатор сетки частот

3.1. Описание синтезатора сетки частот

Для получения совокупности номинальных значений частот в заданном диапазоне, следующих друг за другом с заданным интервалом используется компенсационный синтезатор сетки частот, схема приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема компенсационного синтезатора сетки частот

Идея заключается в переносе спектра формируемого сигнала в область низких частот, его фильтрации с помощью неперестраиваемого фильтра и последующего возвращения в требуемый диапазон частот. Замена перестраиваемого фильтра или совокупности переключаемых фильтров одним узкополосным неперестраиваемым существенно упрощает подавление до требуемого уровня побочных составляющих, возникающх в процессе формирования выходного сигнала ССЧ .

3.2. Принцип работы компенсационного синтезатора сетки частот

В датчике опорных частот формируются гармонические сигналы с частотами f_ш, 10f_ш, 100f_ш, 1000f_ш, 10000f_ш. Затем данные сигналы поступают на умножители частот с переменными коэффициентами умножения, с помощью которых происходит задание необходимой частоты на выходе синтезатора (коэффициент умноженияn_i связан с числом, задающим значениеi–го разряда в числе килогерц задаваемой частоты). Так как заданный шаг в сетке частот равен 5 кГц, то коэффициент умножения частотыn₁будет принимать только следующие значения: 0, 5; а так как верхняя частота ограничена значением 52 МГц, то коэффициентn₅будет принимать значения: 0, 1...5

На выходе умножителей частот присутствует сигнал с частотой f_i= f_{i min}+ k_i·10^i-1·f_ш, гдеi— номер умножителя, k_i=0, 1, 2…9, а f_{i min}— минимально допустимое значение f_i , при котором в полосу пропускания полосового фильтра данного сумматора частот не проникают комбинационные составляющие порядка нижеp. То есть на выходе каждого умножителя выделяется одна из 10–ти гармоник частоты 10^i-1·f_шс возможными номерами от

n_{i min}= f_{i min}/(10^i-1·f_ш) до n_{i max}= n_{i min}+9.

Перестраиваемый генератор Gработает в диапазонеf_{пг min}доf_{пг max}, перекрывая полосу частот, равную ширине диапазона частот синтезатора. Затем в сумматорах частот из частотыf_пгпоочередно вычитаются сигналы с частотамиf₅,f₄,f₃,f₂ и получаются соответственно сигналы с частотамиf_IV,f_III,f_II,f_I. Выбираемые из условияf_{пф i} = 10^i-1·f_ш, 1im, полосы пропускания ПФ, включенных в каждом из сумматоров, убывают с уменьшением номера сумматора.

В первый сумматор включен узкополосный фильтр, полоса пропускания которого выбирается исходя из заданной фильтрации нежелательных комбинационных составляющих и требований к уменьшению паразитной фазовой модуляции в выходном сигнале, обусловленной нестабильностью частоты ПГ. После УПФ включен дополнительный СЧ, возвращающий выделенную спектральную составляющую в требуемом диапазоне частот. Частота колебаний на выходе синтезатора будет равна разности частот сигналов, поступающих на выходной сумматор f_вых=f_пг – (f_УПФ + f_доп), где f_доп выбирается из условия f_доп=. Если при этом частота сигнала ПГ выбрана таким образом, что выполняется равенствоf_УПФ= f_пг–, то получаемf_вых = f_пг – f_пг+–f_доп = . В противном случае сигнал на выходе будет отсутствовать.

Последнее равенство справедливо лишь при условии, что фазовые сдвиги между сигналами, поступающими на входы выходного сумматора частот, пренебрежимо малы. В этом случае нестабильность частоты ПГ не влияет на нестабильность частоты сигнала на выходе ССЧ. Таким образом, изменяя положения переключателей в умножителях с переменными коэффициентами умножения и перестраивая ПГ так, чтобы частота колебаний на выходе синтезатора равнялась разности частот сигналов, поступающих на выходной сумматор, на выходе синтезатора можно получить любую из частот формируемой сетки [4].

3.3. Расчет синтезатора сетки частот

Чтобы выполнить условие отсутствия на выходе фильтра сумматоров комбинационных составляющих порядка меньше p=7 необходимо выполнение следующего:

, где.

Данное выражение можно преобразовать следующим образом:

, а

Учитывая, что p=5 кГц,f_max=52 кГц, получаемf_УПФ=100кГц

Аналогично вычисляем остальные значения частот, округляя каждый раз в большую сторону до кратного значения :

Необходимо проверить условие:

0,88≥0,75

Условие выполняется.

4. Датчик опорных частот

Датчик опорных сигналов позволяет получить из одного гармонического сигнала от опорного кварцевого генератора с частотой f_ОКГ=2 МГц набор частот, используемых затем в синтезаторе сетки частот.

Рис. 3.2. Структурная схема датчика опорных частот