Радиопередатчик подвижной связи с угловой модуляцией - Курсовая работа

Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные, спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего устройства (РПДУ). Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое качество модуляции. Передатчики классифицируются по назначению, диапазону рабочих частот, излучаемой мощности, виду модуляции и условиям эксплуатации. По средней излучаемой мощности передаваемых сигналов различают передатчики очень (менее 3 Вт), малой (3…100 Вт), средней (0,1…10 КВТ), большой (10…100 КВТ) мощности. По виду модуляции сигнала передатчики делятся на устройства с амплитудной, фазовой, частотной, импульсной и другими видами модуляции.Они различаются числом каскадов, уровнем проведения модуляции, структурными схемами возбудителей. Существует несколько способов получения частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляции. Угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда модулируется непосредственно частота автогенератора передатчика, или косвенным, когда в промежуточном каскаде передатчика производится фазовая модуляция. Другими словами, прямую частотную модуляцию осуществляют: в полупроводниковых генераторах путем изменения параметров колебательного контура с помощью варикапов, варикондов, реактивного транзистора, нелинейной индуктивности, железоиттриевого граната (на частотах от нескольких сот мегагерц до десятков гигагерц); в диодных генераторах (на туннельном диоде, ЛПД, диоде Ганна) путем изменения напряжения смещения на диоде; в транзисторных RC-генераторах путем изменения режима работы транзистора (тока коллектора, напряжения смещения на переходе эмиттер-база). Основное различие между этими методами состоит в том, что в первом случае ЧМ осуществляется в автогенераторе, а во втором - в усилительных каскадах или умножителях частоты с резонансной нагрузкой.В курсовом проекте для получения фазомодулированных колебаний был предложен метод резонансной модуляции с помощью варикапов. Применяемые для этой цели преобразователи частоты (ПЧ) состоят из фазового модулятора (ФМ) и полосового фильтра (ПФ), не пропускающего колебание фазовых искажений, образующиеся на выходе модулятора. При проектировании и разработке ПЧ к ним предъявляют обычно следующие требования: 1) малый уровень нелинейных искажений; Первые два требования относятся фактически к ЧМ и удовлетворяются при выборе соответствующих элементов модулятора и их режимов. В высококачественных возбудителях и передатчиках с ФМ применяют, как правило, резонансные (РМ) и кольцевые резонансные (КРМ) модуляторы на дискретных варикапах или транзисторах; первые предпочтительнее изза использования линейной зависимости частоты колебаний fг автогенератора от резонансной fk контура.Модуляция называется угловой (УМ), если в высокочастотном колебании u(t) = Uнcos[wнt F(t)], где Uн - амплитуда колебания; wн - несущая (средняя) частота; F(t) - начальная фаза. В зависимости от модулирующего (управляющего) сигнала, изменяется полная фаза (фазовый угол) Y(t) = wнt F(t). Если пропорционально управляющему сигналу изменяется частота, то модуляция называется частотной (ЧМ). Если модулирующий сигнал воздействует на начальную фазу, то модуляция называется фазовой (ФМ). Термин “угловая модуляция” возник в связи с представлением модулированных колебаний по фазе и частоте в виде вектора, вращающегося с частотой w(t).Угловая модуляция обладает несколькими важными достоинствами. Усилитель мощности передатчика с угловой модуляцией работает при постоянной амплитуде сигнала, поэтому к его линейности не предъявляется никаких требований.Исходными данными для ориентировочного расчета структурной схемы передатчика являются: несущие частоты передатчика (F1, F2), коэффициент нелинейных искажений на выходе передатчика (Kf З общ, ДБ), максимальная мощность, отдаваемая передатчиком, измеренная на входе фидера антенны (Р1 Амах, Вт). Определим коэффициент усиления по мощности каждого блока дополненной структурной схемы (рис. Буферное устройство, для создания необходимого уровня мощности УЧ Определим коэффициенты передачи по мощности для каждого блока. Определим коэффициент передачи по мощности фазового модулятора, зная соответственно входное и выходное значение (см. п.Необходим для ослабления излучения высших гармоник до допустимого уровня(не менее-40…60 ДБ) и согласования с антенной. Максимальный коэффициент передачи в полосе пропускания равен 0.18 ДБ, что составляет ориентировочно К = 0.98.Гарантированное затухание в полосе задержание: as = - 80 ДБ.Обеспечивает необходимый уровень выходной мощности передатчика.Ослабляет нежелательные спектральные составляющие (в том числе и субгармоники), возникающие в результате умножения частоты.При осуществлении косвенного метода умножитель частоты и фазовый модулятор образуют так называемое модулирующее устройс

Содержание

Введение

1. Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства

2. Обоснование выбора типа элементов структурной схемы

2.1 Обоснование выбора типа преобразователя частоты

2.2 Обоснование выбора типа фазового модулятора

2.3 Обоснование выбора типа усилителей

3. Расчет структурной схемы

3.1 Расчет конечного фильтра нижних частот

3.2 Расчет оконечного усилителя мощности

3.3 Расчет полосового фильтра

3.4 Расчет умножителя частоты и фазового модулятора

3.5 Расчет опорного (кварцевого) генератора

3.8 Расчет ограничителя амплитуд

3.7 Расчет фильтра тональных частот

3.8 Расчет интегратора

3.9 Расчет усилителя звуковой частоты

4. Электрический расчет отдельных блоков радиопередатчика

4.1 Электрический расчет фазового модулятора

4.2 Электрический расчет умножителя частоты

5. Принципиальная схема радиопередатчика

Заключение

Список литературы

Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные, спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего устройства (РПДУ).

Современный РПДУ представляет сложное устройство, состоящее из большого числа каскадов и цепей. Для генерирования и формирования радиосигналов используются различные приборы и активные элементы (АЭ): лампы, транзисторы и т.д. Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое качество модуляции.

Передатчики классифицируются по назначению, диапазону рабочих частот, излучаемой мощности, виду модуляции и условиям эксплуатации.

По назначению передатчики классифицируются на вещательные (радиовещательные, телевизионные), связные радиолокационные, навигационные, талеметрические и др.

По диапазону рабочих частот современные передатчики делятся в соответствии с классификационной таблицей диапазонов частот.

По средней излучаемой мощности передаваемых сигналов различают передатчики очень (менее 3 Вт), малой (3…100 Вт), средней (0,1…10 КВТ), большой (10…100 КВТ) мощности.

По виду модуляции сигнала передатчики делятся на устройства с амплитудной, фазовой, частотной, импульсной и другими видами модуляции.

По условиям эксплуатации различают стационарные, бортовые (космические, корабельные, самолетные, автомобильные и др.) и переносные (портативные) передатчики.

К основным параметрам передатчиков относятся: коэффициент полезного действия (КПД), нестабильность частоты несущего колебания, коэффициенты нелинейных и линейных искажений передаваемого сигнала и уровни внеполосного излучения.

Коэффициент полезного действия передатчика - отношение средней мощности, передаваемой к антенне к мощности, потребляемой устройством от всех источников питания.

Нестабильность частоты определяется отклонением частоты автогенератора. На стабильность частоты АГ влияют многие дестабилизирующие факторы, основными из которых являются: самопрогрев, изменение питающих напряжений и нагрузки, механические воздействия, изменение внешних условий (температуры, давления, влажности) и т.д.

Главной задачей курсового проектирования является выбор наиболее эффективных путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Обязательны требования по обеспечению электромагнитной совместимости - допустимые нестабильности радиочастоты и уровни побочных и внеполосных излучений. Передатчики с угловой модуляцией (УМ) получили широкое распространение в радиосвязи. Их используют в системах подвижных служб (сухопутной, морской, воздушной). Интенсивно изучается возможность использования УМ для радиовещания на УКВ и более коротком диапазоне длин волн. Проектирование современного РПДУ представляет сложную задачу, требующую внедрения новой элементной базы и схемных решений, широкого использования средств вычислительной техники, как на этапе проектирования, так и в качестве управляющих и функциональных элементов.

Цель курсового проекта - произвести расчет и проектирование радиопередающего устройства с угловой модуляцией, уяснить сущности, особенности угловой модуляции и преимущества ее применения в системах связи по сравнению с амплитудной модуляцией.