5.8.1. Фазовый модулятор с параллельным lc контуром

Этот тип МФ представляет собой ГВВ с нагрузкой в виде параллельного LC контура, один из реактивных параметров которого, чаще всего емкость (варикап подключается параллельно контурной емкости ) изменяются в соответствии с модулирующим напряжением. При этом изменяются фаза и амплитуда выходного напряжения относительно входного. Поскольку фаза нелинейно зависит от емкости, а емкость в свою очередь нелинейно зависит от модулирующего напряжения, то фазовая характеристика линейна на небольшом участке (около +40 градусов). Глубина фазовой модуляции и линейность модуляционной характеристики зависят также от начальной расстройки контура относительно частоты входного сигнала. Нелинейность модуляционной характеристики приводит к искажениям модуляции и появлению гармоник модулирующего сигнала в выходном сигнале приемника. Уровень нелинейных искажений по второй и третьей гармонике (более высокими номерами как правило можно пренебречь):

где - амплитуда модулирующего напряжения;

- контактная разность потенциалов (0,7 В);

- напряжение смещения на варикапе;

- характеристическое сопротивление контура;

DС – пределы изменения емкости варикапа при модуляции.

При условии, что искажения по второй и третьей гармоникам равны, допустимый индекс фазовой модуляции:

.

Порядок расчета МФ с контуром следующий:

Задано:

- рабочая частота РПУ;

D - девиация частоты на выходе РПУ;

- минимальная частота модулирующего сигнала;

- допустимый уровень нелинейных искажений.

1) Определяем допустимый индекс фазовой модуляции:

.

2) Определяем девиацию частоты D на выходе МФ:

D =

3) Определяем необходимый коэффициент умножения частоты после МФ:

,

выбираем ближайшее большее целое число.

4) Определяем частоту, на которой будет работать МФ:

5) Определяем относительное изменение емкости варикапа:

По полученному отношению выбираем из справочника варикап, выписываем все его параметры.

6) Задаемся добротностью колебательного контура модулятора фазы (в пределах 80 … 120) и определяем характеристическое сопротивление контура:

7) Определяем индуктивность и емкость колебательного контура:

Если получилось отрицательное значение емкости, то необходимо уменьшить смещение на варикапе или выбрать варикап с меньшей емкостью.

5.8.2. Фазовый модулятор на связанных lc контурах

Система из нескольких связанных контуров часто используется в качестве полосового фильтра. Как известно, в полосе пропускания фаза коэффициента передачи изменяется в зависимости от частоты примерно по линейному закону, а входное сопротивление и модуль коэффициента передачи остаются примерно постоянными. Эти свойства системы связанных контуров сохранятся и в том случае, если частота колебаний остается постоянной, а изменяется частота настройки контуров. Для перестройки контуров, как и в предыдущей схеме, применяются чаще всего варикапы. Максимальное изменение фазы составляет 90°n , где n - число контуров. Для трех контуров пределы перестройки фазы равны ± 270°. За пределами этой области резко растет затухание, а кроме того изменяется входное сопротивление и коэффициент передачи фильтра. Определено, что коэффициент передачи, линейная область изменения фазы и входное сопротивление трехконтурного фазовращателя почти постоянны в пределах изменения фазы ±120°, если характеристические сопротивления контуров и сопротивления емкостных связей выбраны из соотношений:

где - конденсатор связи между LC контурами,

- сопротивление нагрузки модулятора фазы.

Максимальное отклонение емкости варикапа от номинального значения ограничивается появлением ПАМ:

При условии, что коэффициент нелинейных искажений МФ не превышает единиц процентов, максимальная амплитуда модулирующего напряжения не должна превышать значения:

.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

2. ГОСТ 7.32-91 ЕСКД. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

3. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

4. Стандарт предприятия. Проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к содержанию и оформлению. - Сургут: СурГУ, 1997 г.

5. Шумилин М.С. и др. Радиопередающие устройства. М.: Радио и связь, 1990 г.

6. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики. М.: Энергия, 1976 г.

7. Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебник для ВУЗов/ Л.А. Белов, В.М. Богачев, М.В. Благовещенский и др.; Под ред. Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова, М.В. Благовещенского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1994.

8. Радиопередающие устройства./ Под ред. Б.П. Терентьева.- М.: Связь, 1972 г.

9. Радиопередающие устройства/ Под ред. В.В. Шахгильдяна, 3-е издание. М.: Радио и связь, 1996 г.

10. Проектирование радиопередающих устройств/ Под ред. В.В. Шахгильдяна, 3-е издание. М.: Радио и связь, 1993 г.

11. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ/ Под ред. О.В. Алексеева. М.: Радио и связь, 1987 г.

12. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ/ Под ред. Г.М. Уткина. М.: Сов. радио, 1979 г.

13. Сиверс М.А., Зейтленок Г.А. и др. Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств. М.: Радио и связь, 1983 г.

14. Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987 г.

15. Каганов В.И. СВЧ полупроводниковые передатчики. М.: Радио и связь, 1981 г.

16. Бордус А.Д., Ильин А.Г., Казанцев Г.Д., Пороховниченко А.М. Проектирование радиопередающих устройств на транзисторах. Методические указания к курсовому проектированию.- Томск: ТИАСУР, 1987 г.

17. Гусев Б.В., Булатов Л.И., Харитонов Ф.В. Радиопередающие устройства. Методические указания по курсовому проектированию.- Екатеринбург: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1992 г.

18. Гусев Б.В., Булатов Л.И., Лучинин А.С., Плотников Б.Н. Радиопередающие устройства. Методические указания по курсовому проектированию. Часть 2.- Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1987 г.

19. Гусев Б.В., Булатов Л.И., Киршин С.К., Харитонов Ф.В. Расчет и проектирование схем связи генераторов высокой частоты. Методические указания по курсовому проектированию радиопередающих устройств.- Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1982 г.

20. Самарин М.С Проектирование широкополосных усилителей. Учебное пособие М.: МИС, 1988 г.

21. Справочник по радиоэлектронным системам: В 2-х томах. Т. 1. /Под ред. Б.Х. Кривицкого.- М.: Энергия, 1979 г.

22. Справочник по радиоэлектронным системам: В 2-х томах. Т. 2. /Под ред. Б.Х. Кривицкого.- М.: Энергия, 1979 г.

23. Справочник радиолюбителя-конструктора.- М.: Радио и связь, 1983 г.

24. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1987 г.

25. Дворников А.А., Коптев Г.И., Панина Т.А. Генераторы с внешним возбуждением и автогенераторы диапазона высоких частот/ Под ред. Г.М. Уткина.- М.: Изд. МЭИ, 1990 г.

26. Дворников А.А., Коптев Г.И., Панина Т.А. Генераторы с внешним возбуждением и автогенераторы высоких частот/ Под ред. Г.М. Уткина.- М.: Изд-во МЭИ, 1990 г.

27. Дворников А.А., Уткин Г.М. Автогенераторы/ Под ред. В.И. Огурцова.- М.: Изд-во МЭИ, 1993 г.

28. Аналоговая схемотехника. М.: Радио и связь, 1997 г.

29. Шитиков Г.Т., Цыганков П.Я., Орлов О.М. Высокостабильные кварцевые автогенераторы/ Под ред. Г.Т. Шитикова.- М.: Сов. радио, 1974 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Образец титульного листа к курсовому проекту

Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

Сургутский государственный университет (СурГУ)

Кафедра радиоэлектроники

РАСЧЕТ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА С АМПЛИТУДНОЙ

МОДУЛЯЦИЕЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Радиопередающие устройства»

Студент гр. 292

(подпись) И.О. Фамилия

(дата )

Руководитель проекта

(должность)

(подпись) И.О. Фамилия

(дата )

2002

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Бланк задания к курсовому проекту

Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

Сургутский государственный университет (СурГУ)

Кафедра радиоэлектроники

РАСЧЕТ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА С _________ МОДУЛЯЦИЕЙ

ЗАДАНИЕ

к курсовому проекту по дисциплине

«Радиопередающие устройства»

1. Студенту гр.____ ИФФ_____________________________________________

2. Срок сдачи студентом законченного проекта ________________________

3. Исходные данные к проекту

3.1. Назначение _____________________________________________

3.2. Мощность на выходе передатчика ____________________________ Вт

3.3. Рабочая длина волны (диапазон длин волн) ______________ м

3.4. Полоса частот модулирующего сигнала _____________________ Гц

5. Параметры модуляции ______________________________________

6. Параметры антенны ______________________________________

3.7. ____________________________________________________________

________________________________________________________________

4. Содержание пояснительной записки

4.1. Выбор и обоснование структурной схемы радиопередатчика.

4.2. Расчет режима модуляции и модуляционной характеристики.

4.3. Расчет принципиальных схем каскадов высокой частоты.

4.4. Конструктивный расчет элементов выходного каскада.

4.5. Определение параметров источников питания.

4.6. ____________________________________________________

5. Графические материалы

5.1. Радиопередатчик. Схема структурная электрическая.

5.2. Радиопередатчик. Схема принципиальная электрическая.

5.3. ___________________________________________________________

Дата выдачи задания _____________________________________________

Руководитель ____________________________________________________

Задание принял к исполнению ______________________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ТРЕБОВАНИЯ К ВЫХОДНОМУ СИГНАЛУ РПУ

Используемые в радиотехнике диапазоны частот разделены на интервалы, предназначенные для работы различных радиотехнических средств. Для обеспечения электромагнитной совместимости при разработке РПУ следует руководствоваться государственными нормами и рекомендациями на ограничение уровня взаимных помех. Эти нормы предъявляют единые требования к параметрам выходных сигналов передающих устройств (уровню внеполосного излучения и стабильности средней частоты).