Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией (стр. 3 из 5)
Рассчитаем значение коэффициента обратной связи:
(3.13)Напряжение обратной связи:
(3.14)Величина входного сопротивления автогенератора:
(3.15)Постоянная составляющая тока базы:
(3.16)Величина напряжения смещения на базе:
(3.17)где Е'Б – величина напряжения отсечки, равная 0,7 В.
5.2. Расчёт элементов колебательного контура
Элементы колебательного контура автогенератора рассчитываются так, чтобы обеспечить найденные ранее сопротивление нагрузки автогенератора RK и коэффициент обратной связи К.
Нагруженная добротность колебательного контура автогенератора определяется выражением:
(3.18)Тогда коэффициент включения колебательного контура в коллекторную цепь равен:
(3.19)Рассчитаем значения реактивных сопротивлений элементов колебательного контура, включённых между коллектором и эмиттером, между базой и эмиттером и соответствующих этим сопротивлениям ёмкостей:
(3.20) 
(3.21) 
Значение ёмкости С3 колебательного контура:
(3.22) 
Из номинального ряда выберем С1 = 270 пФ, С2 = 3,83 пФ.
Найдём значение индуктивности колебательного контура:
(3.23) 
Коэффициент включения нагрузки в контур автогенератора определяется формулой:
(3.24)Подставляя числовые значения величин, получаем значение рН = 0,049.
5.3. Расчёт цепи смещения транзистора
Цепь автоматического смещения транзистора предназначена для поддержания транзистора в открытом состоянии при отсутствии колебаний. После самовозбуждения автогенератора напряжение смещения автоматически должно принять значение, которое соответствует режиму с рассчитанным ранее углом отсечки.
Величина сопротивления R1 определяется соотношением: НАЧ
(3.25)Подставляя в (3.25) значения входящих величин, получаем R1 = 54,1 кОм. Выбираем и ряда номинальных значений R1 = 53 кОм.
Проверим невозможность прерывистой генерации. Для этого необходимо выполнение следующего условия:
(3.26)Подставляя в (3.26) числовые значения, делаем вывод, что прерывистая генерация отсутствует:
1,48•10-5 < 1,015•10-4.
5.4. Выбор варикапов
Для осуществления в автогенераторе частотной модуляции необходимо параллельно С3 включить варикап VD2. На этот же варикап подадим управляющее напряжение от ФАПЧ. Для осуществления перестройки частоты в рабочем диапазоне включим в контур автогенератора варикап VD1.
Значения девиации и перестройки частоты автогенератора с учётом умножения частоты в 8 раз будут составлять:
Величина обратного напряжения в зависимости от коэффициента нелинейных искажений по второй гармонике К2F определяется выражением:
(3.27)где UВ МОЛ – напряжение на варикапе в режиме молчания. Принимая
К2F = 0,05, а UОБР МОЛ = 4 В, получаем:
UW = 0,627 В.
Рассчитаем коэффициент включения VD1. Выберем из [ 4 ] варикап Д902, ёмкость которого СВ НОМ = 600 пФ при UОБР = 4 В. Т.к.
UОБР МОЛ = 4 В, ёмкость в режиме молчания СВ НОМ = СВ МОЛ = 600 пФ.
Изменение ёмкости VD2 под действием модулирующего напряжения UW = 0,627 В составляет:
(3.28)DСВ = 36,4 пФ.
Коэффициент включения VD2 в контур автогенератора:
(3.29)Подставляя в (3.29) числовые значения, получаем:
р2 = 0,379.
Аналогично рассчитаем коэффициент включения варикапа VD1. Выбирая варикап 2В105Б, ёмкость которого СВ НОМ = 600 пФ при
UОБР = 4 В, получаем:
DСВ = 0,364 пФ.
р2 = 0,076.
Рассчитаем цепи смещения варикапов. Значения максимальных обратных токов для них составляют: IОБР 1 = 20 мкА, IОБР 2 = 10 мкА. Значения токов через делители, которые устанавливают на варикапах смещения, должны значительно превосходить максимальные значения обратных токов. Пусть:
IД1 = 5 IОБР 1, IД2 = 5 IОБР 2.
Тогда сопротивления R3 и R6 равны:
Из номинального ряда выбираем R3 = 82 кОм, R6 = 39 кОм. Значения сопротивлений R4 и R5:
Из номинального ряда выбираем R4 = 160 кОм, R5 = 75 кОм.
Для того, чтобы произвести включение варикапов в контур с заданными коэффициентами включения пересчитаем значение ёмкости С3, которая при неполном включении варикапа VD2 разделяется на две – С3' и C3''.
Значение реактивного сопротивления индуктивности при подключении VD1:
(3.30)где ХL и ХВ1 МОЛ – значения реактивных сопротивлений индуктивности и VD1 соответственно.
Значение реактивного сопротивления ёмкости С3' можно вычислить так:
(3.31)С3' = 310,7 пФ.
Из ряда номиналов Е48 выберем значение 316 пФ.
Реактивное сопротивление ёмкости С3'':
(3.32)С3'' = 57,67 пФ.
Для обеспечения возможности настройки контура автогенератора в качестве ёмкости С3'' используем подстроечный конденсатор.
5.5. Выбор значений блокировочных элементов
Величины блокировочных ёмкостей С4, СБЛ выбираются из условия:
(3.33)Выберем величину С4 такой, что ХC4 = 0,01 XL. Получаем:
Из ряда номиналов выбираем С4 = 300 нФ, СБЛ = 300 нФ.
Индуктивность LБЛ предназначена для того, чтобы источник питания не шунтировал контур автогенератора. Её величина выбирается из условия:
(3.34)Пусть ХL БЛ = 100 XL. Вычисляя величину индуктивности LБЛ, получаем:
Такой же величины можно выбрать индуктивности L1 и L2.
Ёмкость С5 включена для блокировки постоянной составляющей, имеющейся на выходе усилителя сигнала передаваемого сообщения. Её величина выбирается из условия:
(3.35)где ХС5 – сопротивление ёмкости С5 на нижней частоте модулирующего напряжения FН, что для речевого сообщения составляет 300 Гц.
Из номинального ряда выбираем С5 = 130 пФ.
6. Выбор синтезатора частот
При выборе СЧ необходимо руководствоваться следующими соображениями:
- обеспечение синтеза частот с шагом сетки 50 Гц;
- контроль «захвата» частоты должен производиться системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ);
- осуществление быстрого перехода на дежурный канал связи;
- хранение номера последнего канала связи в режиме с низким током потребления;
- возможность программирования СЧ через последовательный канал и считывание служебной информации из внешнего электрически программируемого постоянного запоминающего устройства (ЭППЗУ);
- напряжение питания должно быть равно 6 В;
- для удобства пользователя необходимо обеспечить визуальное отображение номера канала связи на индикаторе.
Всем вышеуказанным требованиям удовлетворяет микросхема программируемого частотного синтезатора АК9601 [9], которая используется в системах связи с цифровым синтезом частот, может работать в 2-х режимах задания данных:
1) служебная информация считывается из ПЗУ с интерфейсом I2C типа КР1568РР1 (256х8), КР1568РР2 (1024х8) или им подобным (каждому каналу отводится 8 байт);