Анализ функциональной схемы, получение ЧМ колебаний.

Рассмотрим особенности узлов функциональной схемы, изображенной на рис. 2.1.

Под информационным сигналом понимается уже преобразованный в электрическую форму сигнал, занимающий полосу частот 50 – 15 000 Гц. Отметим, что амплитуда такого сигнала мала и может составлять от долей до единиц Вольт, в зависимости от того, имеет, например микрофон (источник сигнала) встроенный усилитель, или нет.

К задающему генератору (автогенератору – АГ), вырабатывающему несущую частоту 91.5 МГц, предъявляются жесткие требования по стабильности частоты. Согласно ГОСТ, для стационарных радиопередатчиков монофонического и стереофонического вещания, работающих с частотной модуляцией в диапазонах от 65, 9 до 74, 0 МГц и от 87, 5 до 108, 0 МГц, допустимое относительное отклонение частоты составляет 0, 5´ 10^-6. Такие требования говорят о том, что следует использовать кварцевый автогенератор.

Из информационного сигнала и сигнала с несущей частотой в формирователе радиосигнала генерируется ЧМ сигнал.

Это означает, что частота излучаемых антенной радиопередающей станции электромагнитных колебаний во времени изменяется по закону изменения информационного сигнала во времени. Занимаемую полосу частот можно оценить по формуле

где - верхняя частота информационного сигнала, 15 000 Гц, - девиация частоты при модуляции. Приняв стандартное значение , получим рабочую полосу частот 130 кГц. Для того, чтобы иметь некоторый запас, примем

Таким образом, обрабатываемый сигнал на оси частот занимает полосу, отмеченную на рис. 3.1 и является узкополосным, следовательно все каскады тоже должны быть узкополосными.

91.50

91.65

91.35

f, МГц

рис. 3.1

Существует 2 способа получения частотной модуляции – прямой и косвенный.

При прямом способе модулирующий сигнал непосредственно воздействует на автогенератор. Под воздействием модулирующего сигнала (низкой частоты) изменяется частота настройки избирательной системы АГ путём подключения к ней управляемой реактивности, например, варикапа. Достоинство прямого способа - возможность получения глубокой и достаточно линейной частотной модуляции (ЧМ), недостаток - трудность обеспечения стабильности средней частоты колебания с ЧМ. Структурная схема для прямого способа изображена на рис. 3.1. (ИП – источник питания, АГ –автогенератор, УМ – усилитель мощности).

рис. 3.1.

При косвенном частотная модуляция получается через фазовую. Структурная схема изображена на рис. 3.2. Колебания от автогенератора подаются на фазовый модулятор, на управляющий вход модулятора сигнал подается через интегрирующую цепь (ИЦ). Достоинство косвенного способа - высокая стабильность частоты из-за отсутствия непосредственного воздействия модулятора на АГ, недостатки – малая глубина модуляции, трудность передачи низких модулирующих частот. Для получения требуемой девиации частоты обычно в тракте передатчика включается один или несколько умножителей частоты. Заданный передатчик должен иметь девиацию частоты 50 кГц, максимальная частота модулирующего сигнала 15кГц, индекс фазовой модуляции m=3.3 Отметим, что при m больше 1 основная часть мощности приходится на долю боковых составляющих, которые несут информацию, в чем в частности заключается преимущество ЧМ перед АМ. При выборе вида получения ЧМ необходимо рассматривать следующие параметры: высокая стабильность средней (несущей) частоты, уровень нелинейных искажений. В данном случае можно использовать прямой метод получения модуляции, например осуществляемый с помощью варикапа в LC-автогенераторе. Стабильности средней частоты можно добиться с помощью системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) по опорному кварцевому генератору и легче достигается необходимая девиация частоты и малые нелинейные искажения, кроме того отпадает необходимостью многократном умножении частоты.

рис. 3.2.

Амплитуда информационного сигнала мала, и сигнал на выходе формирователя радиосигнала (ФРС) имеет амплитуду порядка единиц Вольт, поэтому, чтобы возбудить оконечный каскад (ОК), выполняющий усиление по мощности (ГВВ – генератор с внешним возбуждением), необходимо сначала усилить сигнал до некоторого уровня, для чего предназначен предварительный усилитель (ПУ). Следует отметить, что ЧМ сигнал выходит из ФРС по кабелю с волновым сопротивлением 50 Ом, и нужно решить вопрос согласования с каскадом предварительного усиления.

Оконечный каскад выполняет усиление по мощности. Входная согласующая цепь ОК служит для согласования с ПУ, активный элемент (АЭ) – усилитель, работает на пересчитанное от нагрузки сопротивление, которое он чувствует, выходная согласующая цепь обеспечивает согласование с нагрузкой.

Реальной нагрузкой передатчика является антенна. Ее параметры могут сильно изменяться в зависимости от частоты и других факторов. Поэтому фидер, соединяющий оконечный каскад ВЧ тракта передатчика с антенной, работает на рассогласованную нагрузку с КБВ_Ф < 1. При этом входное сопротивление R_{вх ф} отличается от β _ф. К тому же к нему добавляется реактивная составляющая Х_{вх ф} (в частности, при Х_{вх ф} = 0, R_{вх ф} = β _ф · КБВ_Ф, а ). Это обстоятельство, а также то, что η _ф < 1, необходимо учитывать при определении значения мощности, требуемой от оконечного каскада. Разумно принять для расчетов следующие дополнения к ТЗ:

- Волновое сопротивление фидера ρ _{ф =} 75 Ом и коэффициент бегущей волны в нём КБВ_ф=0.85;

- Коэффициент полезного действия фидера η _ф=0.9.

Согласно ТЗ, так как выходная мощность радиопередатчика составляет 6 кВт, что не предполагает мобильности устройства. Следовательно, при выборе, в частности, активного элемента ОК можно не обращать особого внимания на габаритно-массовые характеристики.

После усиления по мощности при наличии внеполосных гармоник сигнал должен пройти через фильтр гармоник, чтобы подавить все гармоники, лежащие вне полосы 91.35- 91.65 МГц. Фильтр может и отсутствовать, если его функции выполненными другими узлами функциональной схемы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒