2. Выбор опорного генератора

Основным требованием к опорному генератору является достижение требуемой стабильности частоты. Кварцевые генераторы обладают хорошими свойствами в диапазоне 5-20 МГц. Номинал опорной частоты выберем, исходя из требуемых частот на выходе синтезатора. Итак, выбираем 5 МГц, т.к. при такой опорной частоте получится целый коэффициент делителей в петлях ФАПЧ.

3. Выбор синтезатора частоты

Для установления необходимых опорных частот f1и f2, и стабилизации частоты рабочего генератора. Используем синтезатор частот, получающий системный опорный сигнал от одного стабилизированного кварцевым резонатором генератора. Синтезаторы частот делятся на два вида - активного (косвенного) и пассивного (прямого) синтеза. В системах подвижной связи в основном используются синтезаторы частот активного косвенного синтеза, выполненные на основе петель фазовой автоподстройки частоты. (рис 3)

Рис 3.Система ФАПЧ

Выходная частота ГУН подается на делитель частоты с коэффициентом деления N, а затем на фазовый детектор, который является устройством сравнения. На второй вход фазового детектора подается сигнал ОГ, поделенный на К.Устройство сравнения вырабатывает управляющий сигнал, который подается через ФНЧ на вход ГУН и осуществляет подстройку частоты. В данном случае применяется сдвоенный СЧ, который содержит две петли ФАПЧ для получения двух частот, так как применяется архитектура со сдвигом частоты ГУН.

4 Общая архитектура приемопередатчика

Рис№4 Схема РЧ блока с прямой модуляцией в тракте передачи и одним преобразованием в тракте приёма

При использовании такой архитектуры для сохранения возможности одновременной перестройки трактов приёма и передачи одним генератором, мы должны задать ПЧ тракта приёма равной дуплексному сдвигу Tx/Rx =45 МГц . Тогда перестраиваемый генератор будт настроен на те же частоты что и тракт передачи. Необходимо провести проверку такого частотного плана, чтобы исключить возможность проникновения КС младших порядков в полосу фильтра за смесителем. Если это произойдёт, то процесс демодуляции станет невозможным в связи с тем, что от этих КС невозможно и збавится, а они не несут в себе полезной информации и ухучшают отношение с/ш на входе демодулятора. Проверку произведём, построив апертуры (области, соответствующие диапазонам перестройки генератора и принимаемых частот) на номгораммах КС. Номограмма – это набор прямых y=nx+m, где х – это частота принимаемого сигнала, нормированная к частоте гетеродина, y – промежуточная частота на выходе смесителя, нормированная к частоте гетеродина. Для построения апертур необходимо найти некоторые отношения:

Построения апертур на номограммах (Рис№5) проведём в программе Рамазанова А.Р. с разрешения автора. Апертура в большем масштабе см на Рис№6

Рис№5 Результат построения апертуры в программе Рамазанова А.Р. для архитектуры со смесителем в тракте приёма

Рис№6 Апертура в большем масштабе для архитектуры со смесителем в тракте приёма

Из рис5,6 видим, что аперетруру пересекает линия КС 4 порядка, т.е. такая архитектура РЧ блока не подходит в виду невозможности обеспечить отсутствие КС младших порядков в полосе фильтра за смесителем. Выбрать другую ПЧ нельзя, т.к. тогда придется добавить ещё один перестраиваемый генератор для настройки тракта передачи. Уточним результат построения с помощью программы SpurSearch (Табл№1)

Табл №1 Результат работы программы SpurSearch для архитектуры с одним преобразованием частоты в тракте приёма (FRxпч=45МГц)

Результаты работы программы SpurSearch подтверждают построения, сделанные на номограмме. Т.е. от такой архитектуры отказываемся.

Архитектура РЧ блока с одним преобразованием частоты в тракте передачи и с прямой демодуляцией в тракте приёма

Рис№7 Упрощённая архитектура РЧ блока с одним преобразованием частоты в тракте передачи и с прямой демодуляцией в тракте приёма, необходимая для расчёта частотного плана

Проведём анализ частотного плана. При использовании такой архитектуры для сохранения возможности одновременной перестройки трактов приёма и передачи одним генератором, мы должны задать ПЧ тракта передачи равной дуплексному сдвигу Tx/Rx =45 МГц. Тогда перестраиваемый генератор будет настроен на те же частоты что и тракт приёма. Необходимо провести проверку частотного плана, чтобы исключить возможность проникновения КС младших порядков в полосу фильтра за смесителем. Если это произойдёт, то процесс демодуляции станет невозможным в связи с тем, что от этих КС невозможно избавится. Проникая в полосу фильтра, эти КС усиливаются вместе с полезным сигналом (Fгет +FпчTx) и излучаются в эфир. Это не позволит выполнить требований на внеполосные излучения, предъявляемые к передатчику. Построив апертуры (области, соответствующие диапазонам перестройки генератора и принимаемых частот) на номограммах КС.

Для построения апертур необходимо найти некоторые отношения:

Построения апертур на номограммах (Рис№8) проведём в программе Рамазанова А.Р. (с). Апертура в большем масштабе смотри на Рис№9

Рис№8 Результат построения апертуры для архитектуры со смесителем в тракте передачи

Рис№9 Апертура в большем масштабе для архитектуры со смесителем в тракте передачи

Из построений видно, что аперутры не пересекаются линиями КС до 20 порядка (по частоте гетеродина и по ПЧTx до 10 порядков). Уточним результаты построений в программе SpurSearch (табл №2)

Табл №2 Результат работы программы SpurSearch для архитектуры с одним преобразованием частоты в тракте передачи (FTxпч=45МГц)

Результаты работы программы подтверждают построения, произведенные на рис8,9. КС, проникшие в полосу фильтра, имеют минимальный порядок 19, а, следовательно, малую амплитуду. Это обстоятельство позволит выполнить требования стандарта по внеполосным излучениям. Остановим свой выбор на соответствующей архитектуре.

Описание и проработка архитектуры:

Произведём уточнение архитектуры, добавив к Рис№7 тракт синтеза частот, уровни мощности в каскадах усиления, типы транзисторов, цепи связи каскадов, ВКС. Также детализуем модулятор и демодулятор.

Принцип работы приёмного тракта:

В тракте приёмника используется архитектура с прямой демодуляцией несущей. Пришедший из эфира сигнал проходит через АФТ и полосовой фильтр дуплексера и направляется в сторону приёмного тракта, где происходит первоначальное усиление в МШУ. Затем сигнал проходит в демодулятор, на который также подаётся частота перестраиваемого гетеродина. После этого происходит квадратурная демодуляция сигнала, синфазная и квадратурная компоненты отправляются в baseband тракт.

Принцип работы передающего тракта:

В тракте передачи используется супергетеродинная архитектура с одним преобразованием частоты. Квадратурные составляющие сигнала из baseband тракта поступают в модулятор, туда же подаётся сигнал промежуточной частоты FпчTx= 45МГц. В модуляторе производится квадратурная модуляция. Промодулированный сигнал фильтруется ПФ, настроенным на полосу 44.9-45.1 МГц. После ПФ промодулированный и отфильтрованный сигнал промежуточной частоты поступает на один из входов смесителя. На другой вход смесителя подаётся одна из частот перестраиваемого гетеродина Fгет=824.2 – 848.8 МГц с шагом 200 кГц (в зависимости от рабочего канала). На выходе смесителя установлен ПФ, с полосой пропускания 869.2 – 893.8МГц (настроен на частоту FTx=Fгет+FпчTx. После фильтра сигнал усиливается в энергоэффективном усилителе класса В (так как огибающая сигнала GMSK постоянна). За УМ установлен ВФС на частоты передачи, который должен отфильтровать старшие гармоники выходного сигнала образующиеся из-за работы УМ с отсечкой тока. ВФС производит также согласование выходного сопротивления оконечного каскада со входным сопротивлением АФТ.