Въведение, Ние класифицираме разработения предавател, Компилация и изчисляване на блоковата схема
По предварителна уговорка: за радио комуникация.
По мощност: ниска мощност (3.100W).
По тип модулация: фазово модулиран.
Радиопредавателят за всякакви цели осигурява:
- генериране на високочестотни трептения с дадена честота и честотна стабилност;
- усилване на високочестотни трептения до необходимото ниво на мощност;
- управление на един или няколко параметъра на високочестотни трептения съгласно закона за изменение на предавания сигнал.
Изискванията към предавателя могат да бъдат изпълнени с различни опции за изграждане на неговата схема. Без извършване на цялостно електрическо изчисление е възможно, използвайки прогнозна информация и формули, да се сравнят структурните диаграми на тези опции и да се избере най-добрата.
В по-голямата част от случаите се изисква предавателите да имат стабилност с висока честота. Като правило това изискване се изпълнява чрез използването на кварцова стабилизация. Тъй като транзисторният автоколебател, честота стабилизирана от кварцов резонатор, има много ниска мощност, съвременните предаватели са изградени съгласно структурна многостепенна схема.
За да се определи броят на усилващите етапи, е необходимо да се изчисли вибрационната мощност, дадена от AE на изходния усилвател в максимален режим. Чрез избор на метод за генериране на даден тип модулация; след като определи принципа на конструиране на изходния каскад и вида на използваните в него транзистори; установяване, че предавателят трябва да е многостъпален; реши въпроса за възможността за използване на типичен патоген и необходимостта от разработване на автогенератор: беше определен броят на честотното умножение. Въз основа на тези данни е възможно да се състави функционална диаграма и да се определи общият брой усилватели и други степени, видовете транзистори в тях и необходимите захранващи напрежения. Изчисляването на контурната версия на структурната диаграма се извършва без подробно изчисляване на режима на всеки етап въз основа на референтните данни за транзисторите. Тези данни ви позволяват да изберете няколко вида транзистори, мощност и работни честоти, които са близки до необходимите за разглеждания етап.
За изпълнение на посочените технически данни предавателят може да бъде изграден по схемата с кварцов осцилатор и честотни умножители.
Кварцовият генератор е компонент на възбудители, честотни синтезатори на радиопредаватели и радиоприемници, както и оборудване за измерване на честота и време. Има голям брой AG вериги, стабилизирани от кварцов резонатор. Те се класифицират на едноетапни и многостепенни. Едноетапните АГ се изграждат най-често по триточкови схеми. Основното приложение беше намерено в капацитивната триточкова верига като най-надеждното и стабилно. Многостепенните AG съдържат два или повече активни елемента и RR обикновено се включва в схемата за обратна връзка, което дава възможност да се приложи режим с ниски стойности на Pkv мощност и дългосрочна честотна нестабилност. В осцилаторните вериги KR е елемент от KAG веригата и играе ролята на индуктивност в нея. В такива схеми RC работи на честоти над серийната резонансна честота, където еквивалентната му индуктивност достига големи стойности. Основното предимство на такива схеми е простотата на изпълнението на веригата и малките стойности на относителната нестабилност на честотата на трептене. За да осигурим неговата висока стабилност, ние избираме честотата на главния генератор от порядъка на (1 - 10) MHz. В осцилаторните вериги веригата KAG се изпълнява по такъв начин, че когато RC откаже, състоянието на самовъзбуждане на триточковата верига на осцилатора се нарушава. AG схема:
За да се намали дестабилизиращият ефект на непостоянен товар, AG трябва да бъде свързан с последващата верига - честотен умножител през буферен етап - излъчвател.
Последователят на излъчвателя е каскаден с OK. Този етап има висок входен и нисък изходен импеданс. Поради факта, че напрежението на изхода на каскада с ОК, „взето от излъчвателя“, е близко по стойност и полярност до тока на входа и като че ли го повтаря, поради което такава каскада се нарича последовател на излъчвателя. Коефициентът на трансфер на такава каскада е близо до единица.
За предавателя е допустимо да се използват само стандартни напрежения, когато се захранват от мрежата чрез токоизправители, както и стандартни галванични батерии и акумулатори, в зависимост от условията на работа. Особено важно е да изберете захранващото напрежение за изходния етап, което определя ефективността на целия предавател. Ако Ek е избран равен на най-високия максимално допустим за даден тип транзистор, тогава трябва да се очаква значително намаляване на неговата надеждност поради опасността от повреда. Ако обаче транзисторът е значително недостатъчно използван по отношение на Ek, тогава ефективността на колекторната верига ще намалее, ще е необходимо по-интензивно охлаждане. Междинните стъпала са проектирани или с очакване на същото захранващо напрежение като в изходния етап, или за по-ниско, което ще трябва да бъде получено от друг източник.
Осцилаторите и техните буферни каскади изискват стабилизирано захранващо напрежение. Тъй като мощността на тези етапи е малка, могат да се използват стабилизатори на микросхеми.
Силовите вериги на предавателя се опростяват чрез използване на транзистори от същия тип проводимост.
Процесът на управление на вибрациите се нарича модулация. Основните видове модулация са амплитуда, честота и фаза. Мястото на модулация в радиопредавателя се определя в зависимост от вида на модулацията. Амплитудната модулация се извършва в изхода или в един от междинните усилватели на предавателя. Модулацията в изходния усилвател изисква повече мощност на модулатора, но осигурява по-малко изкривяване на предаденото съобщение. Честотна модулация (директен метод) се извършва в главния осцилатор, което влошава стабилността на честотата на трептене. Следователно е необходимо да се въведе система за автоматичен контрол на честотата в блоковата схема на предавателя. Фазовата модулация се извършва в един от междинните етапи на предавателя, което осигурява висока честотна стабилност, но поради малката стойност на фазовото отклонение изисква използването на голям брой честотни множители. Фазовата модулация може да се използва не само за получаване на FM трептения, но и за получаване на FM трептения (непряк метод) чрез преобразуване на FM във FM.
При проектирането на предаватели с FM е необходимо преди всичко да се реши въпросът за мястото на модулатора в структурната схема на предавателя. Известни са четирите най-често срещани блок-схеми на предавателя:
- c FM на изхода на предавателя;
- c PM в предфиналните етапи с последващо усилване на мощността на сигнала PMK;
- с PM в началните етапи, последвано от умножение на честота и усилване на мощността на сигнала PMK;
- с PM при честотата на подносенето с последващо транспониране и усилване на PM сигнала.
Предимството на първата схема е отсъствието на линейни и нелинейни изкривявания в пътя зад модулатора. Мощността на изхода на модулатора обаче е равна на мощността на предавателя, така че проектирането на мощни полупроводникови фазови модулатори е трудно и не винаги осъществимо. Освен това загубите в модулатора значително влияят върху ефективността на предавателя. Посочените недостатъци на първата схема се елиминират във втората. Предимството на третата схема е, че фазовият модулатор изисква N пъти по-малък индекс на модулация; N е коефициентът на умножение на честотата в пътя зад модулатора. Въпреки това, за дадена относителна нестабилност на модулационния индекс на изхода на предавателя, изискванията за неговата абсолютна стабилност са по-строги (с N пъти); за стабилизиране на параметрите на фазовия модулатор е необходимо да го отделите от съседни възли с помощта на резистивни атенюатори или феритни клапани. Четвъртата версия на веригата на FM предавателя се използва в предаватели на обхват или в предаватели на междинни радиорелейни станции. Често срещан недостатък на последните три схеми е увеличаването на линейни и нелинейни изкривявания в пътя зад модулатора, поради ограничената честотна лента и нелинейността на фазовия отклик на етапите на усилване, преобразуване или умножение на честотата. Преминаването на FM сигнала през тези етапи е придружено от неговото изкривяване, по-специално преобразуване на амплитуда-фаза.
Най-широко използваните са два метода за получаване на FM. Един от тях се състои в разстройване на веригата на усилвателя и е забележителен със своята гъвкавост: мощността се усилва в модулатора едновременно с PM. Вторият начин е да се използват вериги с фазово изместване.
Следващият етап в нашия предавател е фазов модулатор, при който РМ се осъществява във веригите на усилващ етап чрез контролиране на неговото разстройване с помощта на модулиращ сигнал. Тук се използва варикап като контролиран реактивен елемент. За да се увеличи индексът на модулация, варикапите са свързани към всички усилвателни вериги. Промяната на резонансната честота на усилвателната верига променя фазата на високочестотните трептения във веригата в съответствие с нейната фазова характеристика. Схемата изглежда така:
След фазовия модулатор поставяме честотни умножители. Работата на транзисторните честотни умножители с ниска мощност обикновено се основава на принципа на разделяне на хармоника на желаната честота от токовите импулси на колектора. При високи честоти режимът и параметрите се влияят от реакцията на натоварване и това трябва да се вземе предвид.
При достатъчно висок Q-фактор на умножителните вериги неговите входни и изходни напрежения имат форма, близка до хармоничната. Но в общия случай токът и напрежението на входа на транзистора в режим на изключване имат нехармонична форма и това усложнява изчислението.
Трудността при създаването на резонансни честотни множители се крие в ниските стойности на коефициентите на Берг с голям коефициент на умножение. Следователно трябва да бъдат избрани гранични ъгли, които максимизират съответните коефициенти на Берг. Известно е също, че коефициентът на усилване намалява с увеличаване на коефициента на умножение. Умножителните вериги се предлагат паралелно или последователно. Умножителна схема:
Взехме серийна верига за захранване. За да намалим влиянието на товара върху параметрите на веригата и да свържем веригата с VT, ние свързваме товара частично. Можете да добавите филтър "plug" към колекторната верига, за да намалите влиянието на първата хармоника върху параметрите на веригата.
След мултипликатора поставяме изходния етап - GWG с резонансна съвпадаща верига в колекторната верига. Генераторът с външно възбуждане принадлежи към класа на високочестотните усилватели. За разлика от високочестотните усилватели с малък сигнал, GWG се справя с големи нива на сигнала, действащи на неговия вход и изход и работи както в линеен, така и в нелинеен режим. В тази връзка горещата вода обикновено се характеризира с редица енергийни показатели. Те включват изходната трептяща мощност, консумираната мощност от източника на енергия, разсейването на мощността на изходния електрод, ефективността на изходния електрод, усилването на мощността и редица други. Качеството на генератора до голяма степен зависи от нивото на постигната ефективност и Kp при дадено ниво на изходна мощност. Следователно, GWG може да се разглежда като устройство, което преобразува енергията на източника на енергия в RF енергия с достатъчно висока ефективност и се управлява от външен RF сигнал. В GVV със схеми за селективно съвпадение могат да се реализират три възможни режима на работа: понижено напрежение, критично, пренапрежение. Ако напрежението на захранващите устройства, пристрастията и амплитудата на възбуждане са непроменени, тогава необходимият режим на работа на GWG се постига чрез избор на товара по изходния електрод.
Когато се изчислява GWW в критичния режим при дадена мощност, един от параметрите, който трябва да бъде зададен, е ъгълът на прекъсване. Стойността му може да бъде избрана от диапазона от 0 до 180 градуса. При различни стойности на ъглите на прекъсване обаче се получават такива важни характеристики на GWG като електронна ефективност, Kp, насищане на изходния ток с по-високи хармоници и редица други. Известно е, че усилващите свойства на AE са най-високите в клас А. Когато ъгълът на прекъсване е избран от интервала 120 - 180, усилващите свойства на AE намаляват, но незначително. Електронната ефективност на SHG обаче е ниска и само малко надвишава 50%. При избора на ъгъл на отрязване