Расчет частотного модулятора

Рисунок 5.3.1. Принципиальная схема частотного модулятора.

Методика расчёта и теоретические сведения взяты из [3, гл. 8].

Частотная модуляция в радиопередатчике осуществляется путём изменения частоты автогенератора с параметрической стабилизацией. К контуру автогенератора подключается модулятор — управляемый реактивный элемент — варикап. Для эффективного управления частотой автоколебаний необходимо чтобы емкость варикапа была соизмерима с емкостью С₁ в контуре автогенератора (С₁=100 пФ). Выберем варикап КВ122А.

Зададимся величиной коэффициента γ=0.5.

   Величина емкости варикапа при Е₀=2.5 В, С₀ = 12 пФ.

   Коэффициенты связи:

.                                    (5.3.1)

   Так как варикап соединен с автогенератором через С₁, то

.

Коэффициент влияния транзистора                  (5.3.2)

.       (5.3.4)

   Отношение девиации частоты к рабочей частоте

                       (5.3.5)

.

       

 

Заключение

 

В результате выполнения расчетно-графической работы был спроектирован высокостабильный возбудитель радиостанции 11Р32Н-16с техническими характеристиками, удовлетворяющими требованиям задания на проектирование. Требования к автогенератору и к частотному модулятору удовлетворены полностью. Малая относительная нестабильность рабочей частоты обеспечивается использованием опорного генератора на кварце.

 

Список литературы

 

1. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Уч. Пособие для вузов/ Уткин Г.М., Благовещенский М.В., Жуховицкая В.П. и др. Под ред. Г.М. Уткина. М.:Сов. Радио 1979. - 320 с.

2. Проектирование радиопередатчиков: Уч. Пособие для вузов/ В.В. Шахгильдян, М.С.Шумилин, В.Б. Козырев и др. Под ред. В.В. Шахгильдяна. 4е изд. М.: Радио и связь, 2000. - 656с.

3. Транзисторные радиопередатчики. /В.И. Каганов М., Энергия 1970. - 328 с.

4. Волгов В.А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.:Энергия, 1977. - 656 с.

5. Радиопередающие устройства: Учебник для ВУЗов/ Л.А.Белов, М.В.Благовещенский, В.М.Богачев и др.; Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина. М.; Радио и связь, 1982. - 408 с., ил.

6. ADF4001 Datasheet [Электронный ресурс] URL: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADF4001.pdf

7. ADIsimPLL REQUEST FOR SOFTWARE [Электронный ресурс] URL: https://form.analog.com/Form_Pages/RFComms/ADISimPll.aspx

 

 

                                                          

 

                                                          

 

 

 

 

обози.		Наименование	Кол.	Примечание
		Стандартные изделия
		Транзисторы
VT1		КТ316Б	1
		Варикапы
VD1,VD2		КВ122А	2
		Резисторы
R1		С2-29В-1-5.1 кОм ±0.5%	1
R2		МЛТ-1-11.3 кОм ±5%	1
R3		С2-29В-0.125-51 Ом ±5%	1
R4		С2-23-0.125-2.2 кОм ±5%	1
R5		БЛП-0.25-700 Ом ±1%	1
R6		С2-23-2-24 Ом ±5%	1
R7		СП5-16ВА-0.25-178 Ом ±5%	1
r8		С2-29В-0.125-450 Ом ±5%	1
r9		С2-29В-0.125-250 Ом ±5%	1
Rio		02-23-2-68 Ом ±5%	1
R11-13		С2-29В-0.125-18 Ом ±5%	3
		Конденсаторы
C1, С2,Сз		К71-7-250-100 пФ ±0.5%	3
C15,C16		К71-7-250-100 пФ ±0.5%	2
С4		КД2-50-4.7 мкФ ±10%	1
С5		К73-11-500-1 нФ ±10%	1
С6		К10-19-50-0.47 нФ ±10%	1
С7		КТ4-25Б-250-2.6 нФ ±10%	1
С8		CL11-100-10 мкФ ±5%	1
С9		К73-11А-160-20 пФ ±10%	1
С10		К71-7-250-2.5 нФ ±5%	1
С11		СТС 05-06RA-25-6.2 пФ ±10%	1
С12		КД2-16-100 пФ ±10%	1
С13		КД2-50-150 пФ ±5%	1
С14		КД2-50-10 мкФ ±5%	1
С17		К73-11А-160-22 пФ ±10%	1
С18-19		КД2-16-56 пФ ±10%	2
С20		К73-11А-160-30 пФ ±10%	1

 

 

		Микросхемы
DA1-DA3		ALM7809	1		Линейный стабилизатор
DA4		ADF4002	1		Приложение 2
		Опорные генераторы
ОГ		О 5.0-JO32H-F-3.3-1	1		Приложение 3
		Прочие изделия
		Катушки индуктивности
l1, l3		21.1  мкГн	2		Конструктив
l2		47.53 нГн	1		Конструктив
l4		93.32 нГн	1		Конструктив
l5, l6		47.7 нГн	2		Конструктив

 

Приложение 2

 

Рис. П2.1. Функциональная блок-схема 1IMC ADF4002

Микросхема ADF4002 используется для реализации гетеродинов в каскадах повышения и понижения частоты беспроводных приемников и передатчиков. Она включает в себя:

• малошумящий цифровой фазочастотный детектор (PFD, Phase Frequency Detector); • прецизионную схему накачки заряда (СНЗ, charge pump) напряжения управления ГУН;

• программируеммый 14-битный делитель опорной частоты (R) (для управления частотой сигнала REFIN на входе фазочастотного детектора);

• программируемый 13-битный делитель выходной частоты (N).

Для реализации полнофункционального синтезатора с ФАГТЧ на основе данного компонента необходимо использовать внешние петлевой фильтр и ГУН. Кроме того, запрограммировав значения делителей R и N равными 1, компонент можно использовать как автономную комбинацию фазочастотного детектора и схемы накачки заряда.

Рис П2.2 Конфигурация выводов ADF4002

Таблица П2.1 Функции и обозначение основных выводов ИМС МС

 

№ вывода	Обозн-е	Выполняемая функция
1	RSET	Подключение резистора между этим выводом и CPGND устанавливает максимальный выходной ток заряда насоса. Номинальный потенциал напряжения на RSET штифтом составляет 0,66 В. Отношения между МСП и RSET является
2	CP	Выход СНЗ. Если эта функция включена, это обеспечивает      ± IСНЗ к фильтру внешнего контура, который, в свою очередь, приводит в действие внешний ГУН.
3	CPGND	Заземление СНЗ
4	AGND	Заземление аналоговой части ИМС
5	RFINB	Комплементарный вход для сигнала ГУНа. Необходимо соединить с шиной заземления с помощью небольшого проходного конденсатора (обычно емкостью 100 пФ).
6	RFINА	Вход сигнала ГУНа (подключается к выходу).
7	AVDD	Питание аналоговой части ИМС. Может варьироваться от 2.7 до 3.3 В. развязывающие конденсаторы к шине аналоговой «земли» необходимо разразмещать как можно ближе к этому выводу. Величина AVdd должна быть равна величине DVdd.
8	REFin	Вход опорной частоты. Это КМОП-вход с порогом VDdd/2 и эквивалентным опротивлением 100 кОм. Входной сигнал может быть ТТЛ/КМОП-уровней или синусоидальным, через конденсатор.
9	DGND	Заземление цифровой части ИМС.
10	CE	Принимает  высокие мощности до устройства, в зависимости от состояния отключения питания Бит F2
11	CLK	Данные защелкиваются 24-разрядный регистр сдвига на CLK переднему фронту. Этот вход обладает высоким входным импедансом CMOS.
12	DATA	Последовательный ввод данных. Последовательные данные загружают MSB. Этот вход обеспечивает высокий импеданс CMOS входа.
13	LE	Когда LE переходит на высокий уровень, данные, сохраненные в регистрах сдвига загружается в один из четырех защелок; защелка выбирается с помощью управляющих битов
14	MUXOUT	Мультиплексорный выход. Масштабируется опорной частотой для доступа извне.
15	DVDD	Питание цифровой части ИМС. Может варьироваться от 2.7 до 3.3 В. Развязывающие конденсаторы к шине цифровой «земли» необходимо размещать как можно ближе к этому выводу. Величина DVdd должна быть равна величине АVрр.
16	VP	Питание СНЗ. Должно быть больше или равно Vpp. В системах с Vpp=3 В. Vp может быть установлено равным 5.5 В и использоваться для управления ГУН диапазоном управления до 5 В.

 

 

Таблица П2.2. Характеристики ИМС ADF4002

 

 

 

Основные характеристики ADF4002:

• опорная частота: 20...300 МГц;

• ширина полосы 400 МГц;

• диапазон рабочих частот фазового детектора 200 МГц;

• рабочая частота: 5...400 МГц;

• напряжение питания от 2.67 В до 3.33 В;

• нормализированный уровень шума: -222 дБ/Гц (относительно несущей);

• программируемые токи схемы накачки заряда;

• трехпроводной последовательный интерфейс;

• аналоговое и цифровое обнаружение входа в синхронизм;

• программное и аппаратное управление режимом пониженного энергопотребления;

• температурный диапазон: от -55°С до +125°С;

                                                 

                                               

                                

 

 

Рис. П2.3. Типовая схема включения

 

 

Приложение 3

 

Высокостабильный кварцевый опорный генератор О 5.0-JO32H-F-3.3-1. Фирма-производитель Jauch Quartz Gmbh.

Основные характеристики:

Кратковременная нестабильность частоты, отн. единиц: ±10*10'⁶;

 Долговременная нестабильность частоты (за год), отн. единиц: ±2*10'⁶;

Напряжение питания, В: 3.3 ±10%;

Диапазон рабочих температур, °С: -20.. +70;