Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГБПОУ МО "Подольский колледж имени А.В. Никулина"

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Приемо-передающие устройства»

на тему: Возбудители радиопередатчиков

Выполнил студент группы

Диланян Владимир Каренович

Проверила преподаватель:

Ильин Д. А.

Подольск

2022

ВОЗБУДИТЕЛИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ

Автогенераторы с колебательным контуром, определяющим частоту автоколебаний, а также кварцевые автогенераторы используются в качестве возбудителей только в простых радиопередатчиках. Первые - по причине невысокой стабильности частоты, вторые - из-за невозможности изменять частоту передачи в широком диапазоне.

Возбудители современных радиопередатчиков - это сложные устройства, в состав которых входят автогенераторы, усилители, умножители и делители частоты, системы автоматической подстройки частоты.

Стабильность частоты на выходе возбудителя определяется требованиями МККР (Международного консультативного комитета по радио) к данному классу радиопередатчиков. Как правило, относительная нестабильность генерируемых в возбудителе колебаний лежит в диапазоне 10-5 - 10-7.

При таких требованиях к стабильности частоты очень трудно создать возбудитель с плавной перестройкой рабочей частоты. По этой причине в качестве возбудителей используются синтезаторы сетки дискретных частот (СЧ). Синтезаторы сетки дискретных частот - это устройства, генерирующие высокостабильные колебания, частота которых изменяется в заданном диапазоне дискретно с определенным шагом - F. Шаг сетки F в коротковолновых передатчиках - от долей герца до сотен герц, в ультракоротковолновых - единицы или десятки килогерц. Стабильность частоты в синтезаторах обеспечивается эталонными кварцевыми автогенераторами.

Требования к синтезаторам

Возбудители РПУ должны обеспечивать:

-диапазон рабочих частот fМИН - fМАКС;

-шаг сетки частот F - минимальный интервал перестройки (переключения) рабочей частоты возбудителя;

- долговременную нестабильность частоты f/f = 10-5 - 10-9;

-заданное время перехода с одной рабочей частоты на другую;

-мощность колебаний на выходе возбудителя. Обычно РВЫХ = 1 - 10 мВт;

-коэффициент подавления побочных колебаний D = 10lg PВЫХ / PПОБ ,

где РВЫХ, РПОБ - мощности рабочего и побочного излучений на выходе возбудителя. Побочные излучения могут иметь сплошной спектр (тепловой шум) или дискретный. По существующим нормам D > 60 - 100 дБ.

По способу формирования выходного сигнала синтезаторы делятся на пассивные и активные. Иногда эти способы называют прямым и непрямым синтезом частот.

В синтезаторах активного типа выделение сигнала нужной частоты осуществляется обычно с помощью активного фильтра, например кольцом ФАПЧ, включающим в себя перестраиваемый автогенератор.

В синтезаторах пассивного типа выходной сигнал формируется путем многократного преобразования исходного опорного колебания и выделение нужного колебания пассивными фильтрами. Уровень побочных частот на выходе синтезатора этого типа зависит от качества фильтров. Как правило, чистота спектра у пассивного синтезатора хуже, чем у активного.

Пассивные некогерентные синтезаторы

Простейший пример пассивного синтеза колебаний повышенной стабильности частоты рассмотрим на примере интерполяционной схемы, изображенной на рис. 1.

рис. 1

радиопередатчик возбудитель синтезатор

В состав этого устройства входит кварцевый автогенератор G1, генерирующий колебания с частотой f1. Относительная нестабильность этих колебаний f1/f1 порядка 10-6 ч 10-7. Второй автогенератор G2 генерирует колебания с частотой f2. Это автогенератор, который перестраивается от f2 МИН до f2 МАКС. Относительная нестабильность f2/f2 порядка 10-4. Частота f2 выбирается примерно на порядок меньше частоты f1. Колебания этих генераторов подаются на балансный смеситель, на выходе которого появляются комбинационные частоты

- f1 + f2 и f1 - f2. Полосовым фильтром выделяется одна из комбинационных частот, как правило, верхняя. На выходе полосового фильтра получают сигнал, частота которого может изменяться в диапазоне от f1 + f2 МИН до f1 + f2 МАКС при перестройке второго автогенератора. Очевидно, что при этом должен перестраиваться и полосовой фильтр. Относительная перестройка выходной частоты мала, так как f2 << f1.

Относительная нестабильность частоты выходного сигнала в этой схеме определяется соотношением:

Отношение f2/f1 называют интерполяционным числом n. Значение n выбирается равным 8 ч 10. Из соотношения (15.1) следует, что относительная нестабильность выходной частоты в этом устройстве получается равной 10-5, то есть на порядок лучше относительной нестабильности частоты плавного диапазона f2.

Недостатками этого способа стабилизации частоты являются низкий уровень подавления побочных частот на выходе устройства (около - 30 дБ), малый диапазон перестройки по частоте и относительно невысокая стабильность выходной частоты.

Синтезатор с идентичными декадами

На рис.2 изображена структурная схема синтезатора когерентных колебаний со сколь угодно малым шагом сетки дискретных частот. Шаг сетки зависит от количества совершенно одинаковых «декад», в состав которых входит переключатель каналов, преобразователь частоты, полосовой фильтр и делитель на 10.

рис. 2

Стабильность выходной частоты синтезатора определяется стабильностью эталонного генератора, входящего в структуру датчика опорных частот (ДОЧ). Путем операций деления, умножения частоты эталонного генератора в ДОЧ формируются вспомогательная частота f и десять опорных частот, которые подаются на десять шин синтезатора. На верхней шине частота равна 9f на соседней отличается на величину f и так далее. На нижней, десятой сверху частота колебаний равна 9f + 9Дf. Сигнал с каждой из шин с помощью переключателей n1, n2…..nm можно подать на вход балансных модуляторов.

На входы первого балансного модулятора подаются сигналы с частотами f и 9f + n1 f. Полосовой фильтр выделяет, как правило, верхнюю комбинационную частоту 9f + n1 f + f = 10f + n1 f. После деления на 10 сигнал с частотой, равной f + 0,1n1 f , поступает на один из входов балансного модулятора второй декады. На другой вход подается со второго переключателя частота 9f + n2 f. После обработки сигналов во второй декаде на ее выходе частота получается равной

Наращивая число декад, можно получить сколь угодно малый шаг сетки частот. В схеме рис. 15.2 шаг сетки равен 0,01 f.

Пример. Пусть синтезатор состоит из пяти декад k = 5. Последняя декада, как и на рис. 15.2, неполная. Пусть также все переключатели находятся в последнем десятом положении: n5 = n4 = n3 = n2 = n1 = 9. Частота f = 1МГц, f = 10 кГц.

fВЫХ = (10+ 0,1n5 + 0,01n4 + 0,001n3 + 0,0001n2 + 0,00001n1)МГц = 10,99999МГц

Если все переключатели установлены в нулевое положение, fВЫХ = 10МГц .

Нижняя частота синтезатора равна fН = 10f. Верхняя частота равна fВ ? 10f+10 f. Коэффициент перекрытия по частоте можно определить из соотношения (9f + 9 f)/10f. Шаг сетки - 1 Гц.

Недостатком синтезаторов, построенных по методу идентичных декад, является необходимость применения большого числа преобразователей частоты и фильтров, что усложняет фильтрацию побочных колебаний. Подавление их в таких синтезаторах не более 60 - 80 дБ.

Синтезаторы с использованием косвенного метода синтеза сетки дискретных частот

Лучшими характеристиками в сравнении с синтезаторами, в которых используется «прямой метод» синтеза, обладают синтезаторы, где используется цифровая техника совместно с системами фазовой подстройки частоты («косвенный» метод синтеза сетки дискретных частот). Эти синтезаторы на выходе обеспечивают подавление побочных колебаний до уровня 100 - 120 дБ, просты в управлении, менее энергоемки.

Структурная схема одного из вариантов этого типа синтезатора приведена на рис. 3.

рис. 3

Основные элементы этой схемы:

-генератор, управляемый напряжением G2 (ГУН) - автогенератор с параметрической стабилизацией частоты. С помощью варикапа он перестраивается

врабочем диапазоне частот fМИН - fМАКС,

-делитель с переменным коэффициентом деления частоты (ДПКД) - цифровой делитель частоты, коэффициент деления которого можно изменять через единицу в диапазоне NМИН - NМАКС,

-опорный генератор G1 (ОГ) - эталонный генератор с кварцевой стабилизацией частоты f1, определяющий стабильность частоты на выходе синтезатора,

-делитель частоты с постоянным коэффициентом деления m,

-фазовый детектор (ФД),

-фильтр нижних частот,

-управитель частоты ГУНа (варикап).

Частота колебаний генератора, управляемого напряжением, делится в N раз с помощью ДПКД и импульсная последовательность с частотой fВЫХ/N поступает на один из входов импульсно-фазового детектора (ФД). На второй вход ФД подается импульсная последовательность с частотой эталонного генератора, предварительно деленной в m раз - f1/m. На выходе фазового детектора напряжение пропорционально разности фаз этих импульсных сигналов. Через фильтр нижних частот, который подавляет помехи в системе ФАПЧ, напряжение ошибки подается на варикап, который изменяет частоту ГУНа так, чтобы свести к минимуму разность фаз импульсных последовательностей.

В синхронном состоянии частоты сигналов, которые сравниваются на фазовом детекторе, равны:

Меняя коэффициент деления N, можно изменять частоту на выходе синтезатора fВЫХ. Шаг сетки дискретных частот в этом устройстве равен f1/m.

Синтезаторы этого типа просты в реализации, так как ГУН, ДПКД и элементы ФАПЧ объединены в одной микросхеме. Достаточно только подключить к ней колебательную систему, определяющую диапазон рабочих частот синтезатора, и устройство, управляющее коэффициентом деления ДПКД.

Фазовые шумы синтезатора с ФАПЧ

Из структурной схемы (рис. 3) следует, что на входах ФД суммируются фазовые шумы ОГ и ГУНа, продукты детектируются, фильтруются, усиливаются и управляют частотой ГУНа, то есть определяют его спектр. Этому соответствует структурная схема по фазовым шумам (рис.4)

рис. 4

Здесь К1 - коэффициент передачи ФД; К2 - коэффициент передачи ФНЧ;

К3 - коэффициент передачи управителя ГУН; UШ0 - шумы на выходе ГУНа;

UШОГ - шумы опорного генератора.

Для шумов, спектр которых лежит в полосе ФНЧ, можно записать UШ 0 = (UШ ОГ ? UШ 0 )К1 К 2( р) Кр3.

Знак «-» означает, что обратная связь в кольце ФАПЧ отрицательная. Из соотношения следует

Если К1 = К2 = К3, что возможно при отсутствии ФНЧ, то

Это уравнение ФНЧ первого порядка или интегратора.

Выводы:

1. Фазовые шумы синтезатора в полосе пропускания петли ФАПЧ определяются фазовыми шумами опорного генератора.

2. Если частота ГУНа в n раз выше частоты ОГ (или частоты сравнения), то фазовые шумы синтезатора на 20lgn выше фазовых шумов ОГ. То есть медленные изменения частоты ОГ полностью отрабатываются кольцом ФАПЧ, увеличиваясь на выходе в n раз.

Для шумов, лежащих выше полосы фильтра, в частности для шумов ГУНа, запишем

Следовательно, за полосой пропускания петли ФАПЧ шумы определяются только собственными шумами ГУНа.

Размещено на Allbest.ru