Рассчитаем цепи питания усилителя.

1. Определяем напряжение на стоке транзистора:

(2.2.47)

2. Рассчитывается сопротивление нагрузки по постоянному току R_C:

(2.2.48)

3. Для полевого транзистора в рабочей точке с координатами I_OC, U_O3, U_0C определяется крутизна по характеристике i_c=f(U₃):

13 (Ом). (2.2.49)

4. Рассчитывается сопротивление нагрузки:

(2.2.50)

5. Находиться коэффициент усиления:

k=S*R_CH=1078. (2.2.51)

6. Определяется сопротивление в цепи истока:

(2.2.52)

7. Задаёмся сопротивлением в цепи затвора R_И=1 Мом.

8. Определяется частота верхнего среза выходной цепи:

10 ГГц. (2.2.53)

9. Определяем разделительную емкость в выходной цепи:

(2.2.54)

где (2.2.55)

10. Рассчитаем входную разделительную емкость

(2.2.56)

11. Определяем емкость шунтирующую сопротивление в цепи истока:

(2.2.57)

где (2.2.58)

15. Рассчитаем выходное сопротивление каскада:

. (2.2.59)

Расчёт цепи согласования с антенной.

За основу расчета выходной согласующей цепи возьмем методику из [1]. Выходная колебательная система обеспечивает ослабление в нагрузке передатчика до уровня, определяемого международным стандартом, высших гармоник тока или напряжения, образованных в результате работы транзисторов в нелинейном режиме.

Определим коэффициент перекрытия по частоте:

(2.2.60)

Так как К_п 1,9, то работаем в диапазоне частот рассчитываемого передатчика: 1912…1898 МГц. В данном диапазоне включаем ФНЧ.

По таблице определим эквивалентную неравномерность затухания фильтра в полосе пропускания а_экв=0,1374 дБ и входное сопротивление фильтраR_ф=1 Ом.

Определим необходимое минимальное затухание а_ф, которое должен обеспечивать фильтр:

(дБ) (2.2.61)

где:

а_доп=-35 дБ – значение допустимого излучения на гармониках из технического задания;

а_су=1.25 дБ – дополнительное затухание;

а_гп– относительная величина высших гармоник напряжения на выходе ГВВ, и для нашего типа ГВВ а_гп=-15 дБ.

Принимаем =30 (дБ) .

Нормированная частота, на которой необходимо обеспечивать затухание а_ф, обусловленная фильтрацией высших гармоник, определяется так:

( приn= 1 ) (2.2.62)

По полученным значениям наиболее подходит фильтр Кауэра пятого порядка, схема которого представлена на рисунке 2.2:

Рисунок 2.2 – Схема фильтра Кауэра

Из таблицы определим нормированные значения элементов фильтра:

Для преобразования нормированных величин в искомые умножим их на соответствующие коэффициенты преобразования:

(2.2.63)

(2.2.64)

В итоге рассчитываем номиналы элементов:

(Гн) (2.2.65)

(Гн) (2.2.66)

(Гн) (2.2.67)

(Гн) (2.2.68)

(Гн) (2.2.69)

(Ф) (2.2.60)

(Ф) (2.2.61)

2.3 Выбор микросхемы модулятора и обеспечение её функционирования

Как уже было сказано, для осуществления GMSK-модуляции необходим соответствующий модулятор. Для его синтеза мА используем реально существующие микросхемы. В частности в качестве квадратурного модулятора выберем микросхему TRF3702, производителем которой является компания Texas Instruments. Микросхема TRF3702 – квадратурный модулятор, который предназначен для работы на частотах 1,5…2,5 ГГц.

Рисунок 2.3.1 – Корпус ИС TRF3702

Модулятор спроектирован в виде двойного балансного смесителя (перемножителя). Внутренняя функциональная структура ИС TRF3702 представлена на рисунке 2.3.2. Назначение выводов микросхемы приводится в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 – Выводы микросхемы TRF3702

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
GND	1,2,3,5,9,11,12		Общий (земля)
IREF	15	вх	Синфазное опорное напряжение / дифференциальный вход
IVIN	14	вх	Синфазный сигнальный вход
LO	4	вх	Вход генератора
PWD	7	вх	Power down
QREF	16	вх	Квадратурное опорное напряжение / дифференциальный вход
QVIN	13	вх	Квадратурный сигнальный вход
RFOUT	8	вых	Выход радиочастоты
VCC	6,10		Напряжение питания

Рисунок 2.3.2 – Функциональная блок-диаграмма микросхемы TRF3702

Синфазный (I) и квадратурный (Q) сигналы поступают на модулятор от цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Каждый сигнал передаётся по двум линиям (сигнальной и опорной) в дифференциальной форме. На информационных входах квадратурного модулятора стоят дифференциальные усилители, они и предназначены для усиления разницы между сигнальной и опорной линиями. Такая схема используется для повышения помехоустойчивости. Схема соединения модулятора и цифро-аналогового преобразователя приведена на рисунке 2.3.3

В нашем случае используется ЦАП DAC5686 того же производителя (Texas Instruments) что и сам модулятор. МикросхемаDAC5686 представляет собой двухканальный 16-битный цифро-аналоговый преобразователь. Данная микросхема была специально спроектирована для применения в качестве связующего звена между низкоскоростными устройствами и высокочастотными аналоговыми устройствами. Она получила широкое применение в беспроводных системах связи. В нашем случае микросхемаDAC5686 используется для преобразования информации сигнального контроллера в форму приемлемую квадратурным модулятором.

Микросхема DAC5686 показана на рисунке 2.3.4 а назначение её выводов приводится в таблице 2.3.2.

Рисунок 2.3.3 – Схема подачи синфазной и квадратурной составляющих сигнала на модулятор от АЦП

Таблица 2.3.2 – Выводы микросхемы DAC5686

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
AGND	1, 4, 7, 9, 12, 17, 19, 22, 25		Аналоговая земля
AVDD	2, 3, 8, 10, 14, 16, 18, 23, 24		Питание
DA[15:0]	34-36, 39-43, 48-55	вх	Канал-А – биты данных от 0 до 15 DA15 – старший бит DA0 – младший бит
DB[15:0]	92-90, 87-83, 78-71	вх	Канал-В – биты данных от 0 до 15 DB15 – старший бит DB0 – младший бит
DGND	27, 38, 45, 57, 69, 81, 88, 93, 99		Цифровая земля
DVDD	26, 36, 37, 44, 56, 68, 82, 89, 100		Цифровое питание
IOUTA1	21	вых	Выход-А
IOUTA2	20	вых	Комплиментарный выход-А
IOUTB1	5	вых	Выход-B
IOUTB2	6	вых	Комплиментарный выход-B

В таблице приводятся выводы которые участвуют в передаче информации от DSPк квадратурному модулятору. Остальные каналы АЦП не описываем, они применяются для управления преобразователем.

Рисунок 2.3.4 – Расположение выводов на корпусе микросхемы DAC5686

Для формирования несущего колебания в схеме передатчика будет использоваться автогенератор, частота которого повышается при помощи синтезатора частот со встроенным генератором, управляемым напряжением (ГУН). Будем использовать в качестве такого синтезатора частот микросхему Analog Devices ADF4360-3. Частота выходного колебания на выходе ADF4360-3 может принимать значения в диапазоне частот 1600…1950МГц. Как видим данная частота вполне подходит для нашего случая. Согласно документации на микросхему, она применяется в беспроводных сетях и таких стандартах передачи информации как GSM, DECT, WCDMA. Микросхема представляет собой полностью интегрированный синтезатор частот и генератор управляемый напряжением. Контроль всех регистров микросхемы осуществляется при помощи простого 3-х проводного интерфейса. Функциональная структура микросхемы ADF4360-3 представлена на рисунке 2.3.5.

Рисунок 2.3.5 – Функциональная блок-диаграмма ИС ADF4360-3

Микросхема производится в 24-выводном корпусе (Рисунок 2.3.6) назначение выводов которого описано в таблице 2.3.3.

Таблица 2.3.3– Выводы микросхемы ADF4360-3

Обозначение	Номер вывода	вх/вых	Назначение
AGND	3, 8-11, 22		Аналоговая земля
AVDD	2		Питание (3 - 3,6 В) AVDD=DVDD
RFoutA	4	вых	Выход ГУН
RFoutB	5	вых	Выход ГУН (комплиментарный)
DGND	15		Цифровая земля
DVDD	21		Цифровое питание
Vvco	6		Питание ГУН
Vtune	7	вх	Контроль ГУН (определяет выходную частоту ГУН)
Cc	12		Внутренняя компенсация
Сn	14		Внутренняя компенсация
REFin	16	вх	Вход опорного генератора
CLK	17	вх	Синхронизация
DATA	18	вх	Последовательный ввод данных
LE	19	вх	Последовательный ввод разрешён
СЕ	23	вх	Доступ микросхемы

Рисунок 2.3.6 – Конфигурация выводов ИС ADF4360-3

Обвеска микросхемы ADF4360-3 необходимая для её работы представлена на рисунке 2.3.7. На вывод AV_DDподаётся напряжение питания микросхемы 3…3,6 В, такое же напряжение должно быть подведено к выводуDV_DD,V_VCOмикросхемы. ВыводC_Cдолжен быть разделён с общей линией при помощи ёмкости в 10 нФ. ПинC_Nсоединяется с питаниемV_VCOчерез конденсатор 10мкФ.

С помощью последовательного интерфейса SPICOMPATIBLESERIALBUS(3-х проводной шины) осуществляет управление синтезатором частот цифровой сигнальный процессор. Здесь выводLEиспользуется для получения доступа к 24-х битному регистру микросхемы. ВыводDATAпредназначен для последовательной записи информации в регистр, а с помощьюCLKосуществляется синхронизация передаваемой информации.

Рисунок 2.3.7 – Схема подключения ИС ADF4360-3