ПЕРЕДАТЧИК ВОЗДУШНОЙ СЛУЖБЫ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ ПУНКТОВ УПРАВЛЕНИЯ С САМОЛЕТАМИ

Только в этом случае на его выходе появляется постоянной напряжение, пропорциональное разности фаз входных сигналов. В установившемся режиме имеет место соотношение:fГУН = fГОЧ · (NДПКД/NДФКД)Заданный диапазон частот ГУН составляет fГУНmin - fГУНmax – (12 – 20) МГц. Сетка частот составляет fс = 0.1 кГц. Выберем частоту ГОЧ равной fГОЧ = 1 МГц, не попадающей в рабочую полосу излучаемых частот. Находим диапазон коэффициентов деления NДПКД:NДПКДmin = fГУНmin/fс = 12000/0.1 = 120000;NДПКДmax = fГУНmax/fс = 20000/0.1 = 200000.Находим коэффициент деления NДФКД:NДФКД =fГОЧ/fс = 1000/0.1 = 10000Таким образом, в предложенном синтезаторе можно получать частоты 12, 12.0001, 12.0002 ….. 19.9999, 20Мгц, путем переключения коэффициента деления NДПКД.Делитель с переменным коэффициентом деления проще всего построить на основе цифровых счетчиков. Но счетчики имеют ограничения по быстродействию на уровне сотни мегагерц, тогда как в создаваемом радиопередатчике частота ГУН находится на достаточно высоком уровне ~ 1 ГГц. Для такой задачи известен делитель с переключаемым коэффициентом деления, схема которого приведена на рисунке 5 [6].Рис. 5. Делитель с переключаемым коэффициентом деления.Работает делитель следующим образом. Сначала делители А и В установлены в первоначальное состояние, а делитель (N+1)/N находится в состоянии деления на N+1. После обнуления делителя А его выходной сигнал через триггер управления переключает счетчик (N+1)/N в состояние деления на N, в конце которого обнуляется делитель В, сигнал с которого восстанавливает исходное состояние триггера и готовит устройство к новому циклу деления. Дело в том, что любое целое число можно представить как произведение N·(N+1). Результирующий коэффициент деления равен:NДПКД = (N+1)·A + N·(B-A) = N·(B+A)Начальную установку значений А и В производит, как сказано в работах [МУ] – микроконтроллер, управляющий синтезатором. Импульсно – фазовый детектор (ИФД) может быть построен на принципе преобразование длительности в амплитуду [1-3, 6], как показано на рисунке 6. Рис. 6. Диаграмма работы ИФД.Импульсы с опорного генератора и с делителя частоты, имеющие одинаковую частоту следования, но разные фазы (графики а) и б) на рисунке), поступают на входы ИФД. На графике в) рисунка показаны интервалы времени Δt, когда сигналы на обоих входах ИФД совпадают (схема «И»). Далее аналоговый интегратор со сбросом преобразует длительность Δt в амплитуду Uф, которые являются прямо пропорциональными величинами. Выходное напряжение ИФД, пропорциональное величине Uф, будет отражать фазовый сдвиг между входными сигналами. МодуляцияПо заданию требуется реализовать частотную модуляцию непосредственно в синтезаторе частот с ФАПЧ. Причем, модуляция – F1A – частотная одноканальная телеграфия. Частотная модуляция, применяемая для передачи информации на высокочастотной несущей частоте, используется как в аналоговых, так и в цифровых форматах. В данном случае одноканальная частотная телеграфия применяется для передачи цифровой информации от удаленных летательных аппаратов к наземным диспетчерским пунктам. Для модуляции используются возможности петли ФАПЧ, имеющейся в синтезаторе частот, описанном выше. Существуют разные варианты выполнения частотной модуляции в кольце ФАПЧ. Можно подать аналоговый цифровой сигнал непосредственно на управляющий вход ГУН, например, на дополнительный варикап, смещающий частоту настройки управляемого генератора. Другой способ заключается в модулировании сигнала опорного кварцевого резонатора таким же варикапом, управляемым входным цифровым сигналом. Наконец, можно быстро изменять коэффициент деления управляемого делителя между двумя значениями, синхронно с приходом аналогового телеграфного сигнала, реализующего стандартную частотную манипуляцию. В настоящей работе выбран первый способ – воздействие аналоговым модулирующим сигналом на генератор, управляемый напряжением, как показано на рисунке 4, где внешний модулирующий сигнал поступает непосредственно на управляемый генератор [7]. В этом случае при любом из двух уровней модулирующего телеграфного сигнала петля ФАПЧ будет автоматически компенсировать фазовые сдвиги на входах ИФД до нуля, что будет соответствовать стабильной частоте излучения, соответствующей уровню модулирующего сигнала. Расчет промышленного КПД передатчикаПод промышленным КПД передатчика принято понимать отношение отдаваемой полезной мощности в фидер антенны к общей мощности, потребляемой от источника питания [1-3]. Так как величина КПД зависит от режима работы радиопередатчика, то принято энергетическую эффективность передатчика оценивать по среднему значению промышленного КПД, вычисленному как отношение средних значений отдаваемой и потребляемой мощностей. Формально формула для КПД выглядит следующим образом [2, 3]:или.Однако, так как величина КПД зависит от режима работы радиопередатчика, то принято энергетическую эффективность передатчика оценивать по среднему значению промышленного КПД, вычисленному как отношение средних значений отдаваемой и потребляемой мощностей, определенных для усиления и излучения специального тестового сигнала. В связных передатчиках, например, используют двухтоновый сигнал (загрузка усилителя B = P1ср/P1max = 0.5; среднее значение относительной амплитуды X = 0.637, средний квадрат относительной амплитуды X2 = 0.5). В таком случае средний КПД усилителя вычисляется по формуле:ηср= P1ср / P0 ср = ηаmaxX2/(X + βп),где: ηаmax – КПД в режиме максимальной мощности, βп – относительное значение тока покоя, равное нулю для двухтактного каскада в режиме «В». Тогда получаем для рассматриваемого случая: ηср= P1ср / P0 ср = ηаmaxX2 /X = 0.625 · 0.5 / 0.637 = 0.491,что является совершенно нормальной величиной для передатчиков связного типа. Главным потребителем электроэнергии во всех случаях является выходной каскад, в данном случае – линейный усилитель. Для передатчиков с фазовой модуляцией излучаемая и потребляемая мощности постоянны во времени, что соответствует m = mср = 1. Результирующее значение КПД линейной цепи ЛЦ есть произведение КПД отдельных элементов цепи: ЛЦ = K · СФ · МС · Ф · РУ = 0.95·0.95·0.9·0.9·0.9·0.95 = 0.625где: K= 0.9 – КПД контура;СФ = 0.95 – КПД соединительных фидеров;МС = 0.9 - КПД моста сложения;Ф = 0.9 – КПД фильтров;РУ = 0.95 – КПД развязывающих устройств. Тогда, располагая полученными выше данными, получаем в окончательном виде:пр = (0.85 · 0.625 · 0.625 · 1)/(1 + 1/40 + 1/(10·40)) = 0.32 – хуже, чем у связных передатчиков. Таким образом, полученная величина КПД = 0.32является отправной точкой для дальнейшей оптимизации телеметрического спутникового радиопередатчика с указанными параметрами. Обсуждение результатов проектирования. Заключение и выводы по проектуВ учебных целях самостоятельно верифицирована концепция связного радиотелеграфного передатчика диапазона коротких волн. Знания, полученные в ходе квалификационной разработки, могут оказаться полезными для последующего участия автора в создании такой, или подобной отечественной техники. Комплексный подход, проявленный в процессе работы, безусловно расширил горизонты знаний автора настоящей работы. Выполненная работа является достойной практикой учебного процесса для закрепления теоретических знаний, полученных в ходе слушания курса «Радиопередатчики».Список литературы:Радиопередающие устройства. Учебник для вузов. В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев и др. Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2003. Проектирование радиопередатчиков. Учебное пособие для вузов / В.В.Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др. - М.: Радио и связь, 2000.М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов. Проектированиетранзисторных каскадов передатчиков. Уч. Пособие для техникумов. М.Радио и связь. 1987.- 320 с.В.М. Петухов Полевые и высокочастотные биполярные транзисторысредней и большой мощности и их зарубежные аналоги – Справочник Т.3В.М. Петухов Биполярные транзисторы средней и большой мощностисверхвысокочастотные и их зарубежные аналоги – Справочник Т.4 – М:КубК-а 1996 г. Левин В.А., Малиновский В.Н., Романов С.К. Синтезаторы частот с системой импульсно – фазовой автоподстройки. М.: Радио и связь. 1989 г. Электронный ресурс – модуляция АФПЧ:http://www.elcomdesign.ru/netcat_files/File/50(2).pdf] – дата доступа 24.04.2018 г. .Конденсаторы: справочник под ред. И.И. Четверткова и М.Н. Дьяконова.М: "Радио и связь" 1993 г.Резисторы: справочник под ред. И.И. Четверткова. М: "Радио и связь"Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. М.: Связь 1977.