Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 110
Текст из файла (страница 110)
В модуляторе нз рис 6.16 цифровои сигнал с АЦП 1 подводится к трансформатору Гильберта (ТГ) 3, на выходах которого получается исходный сигнал (соз) и сопряженный (з!и) сигнал, все составляющие которого повернуты по фазе на 90'. С помощью инверторов 5 и 6 получаются колебания с противоположными фазами и все четыре колебзния подводятся к коммутатору 4. Движок коммутатора обегает в ту или другую сторону контакты. Один оборот движка выполняется за четыре такта, и вследствие этого на входе ЦАП 7 получается дискретный однополосныи сигнал, исходная несущая частота которого в четыре раза ниже тактовои частоты. Выбор нижней или верхней боковой полосы производится изменением направления движка коммутатора.
Проектирование такого модулятора состоит из следующих операций, 1 В соответствии с желательной выходной частотой устанавливается частота тактового генератора. Проектируется тактовый генератор или используется вывод с соответствующеи частотой от синтезатора. 2. В соответствии с тактовой частотой выбирается элементная база Имеется богатыи ассортимент интегральных схем (ИС) на частоты от 10 до 400 МГц (133, 533, 155, 555 и тд, для 10...50 МГц; 100, К500, К! 500 для 200... 400 М Гц) .
Ги 3. Проектируются и рассчитываются АЦП, ЦАП, трансформатор ильберта ТГ. Необходимые начальные сведения можно получить в [6.18), а также в списке литературы к этой книге. Цифровой однополосный модулятор, реализующий алгоритм фазофильтрового метода, описан довольно подробно в [6.18, 1 6.3, 1 7 9], На рис. 6.15 приведена структурная схема такого модулятора. На ней не показаны АЦП, ЦАП в начале и в конце схемы и генераторы, вырабатывающие частоты иу и п9. Частота дискретизации Гд выбирается выше, чем двойная наивысшая частота модулирующего сигнала.
Для телефонных каналов с полосой Ле = 300 Гц и Ке = 3400 Гц частоту Гд принимают обычно равной 8 кГц. Относительные частоты краев полосы модулирующего сигнала И'1 = Ре~ Гд и И'з = Ез,Г)д. Первая частота преобразования выбирается так же, как и при фазофильтровом методе, с таким расчетом, чтобы спектр модулирующего сигнала смещался влево на половину полосы, т,е Ц = 0,25. При этом автоматически выполняются два условия: интервалы между ближайшими спектрами оказываются наибольшими, что облегчает условия конструирования фильтров ФИ; перемножители 1 и 2 на рис 6 13 можно заменить коммутаторами, поскольку з1п(2хиу) и соз(2хиу) принимают при у = 0,25 значения (1, О, — 1).
После перемножитзлей 1 и 2 реальный и мнимый сигналы поступают на экспандеры частоты дискретизации (ЭЧД) 3 и 4, в которых в промежутки между отсчетами с первоначальной частотой вставляется Ь вЂ” 1 отсчет, вследствие чего частота отсчетов после ЭЧД увеличивается в б раз. В интерполяционных фильтрах (ФИ) 5 и 6 устанавливаются новые величины для введенных ранее отсчетов, причем спектр нового сигнала с новой частотой дискретизации сохраняет параметры исходного спектра, хотя и транспонирован в область более высоких частот.
На выходе сумматора 9 получается цифровои однополосный сигнал с частотой дискретизации в Е раз больше первоначальной, т.е., например, 8Е кГц, если первоначальная частота дискретизации равнялась 8 кГц При проектировании модулятора ОМ колебаний по схеме рис. 6.15 вся работа разделяется на следующие этапы. 1 В соответствии с параметрами модулирующего сигнала устанавливается частота дискретизации и выБирается элементная база по частоте дискретизации выходного сигнала. 2. Определяются параметры структурной схемы (показатель интерполяции Ц параметры интерполяционного фильтра, элементы связи с синтезатором). 3. Выбираются схемы перемножителей — переключателеи (1, 2, Т, 8).
4. Проектируются и рассчитываются АЦП, экспандер частоты дискретизации (ЭЧД), интерполяционный фильтр, сумматор и ЦАП на выходе модулятора. 5. Производится оценка параметров модулятора (нелинейные искажения, уровень шума квантования, энергетические показатели).
Основные пособия при изучении цифровых модуляторов — [6.18], список литературы, приведенный в этой книге, а также пособие по цифровой обработке сигналов. 498 6.6. Отрицательная обратная связь в передатчиках с ОМ Для снижения нелинеиных искажений в передатчиках с ОМ наряду с использованием оптимальных режимов электронных приборов применяются различные виды отрицательной обратной связи (ООС).
Эти виды ООС прежде всего можно разделить на две группы: ООС по высокой частоте; ООС по огибающей модулированного сигнала. Наиболее часто применяется ООС по радиочастоте (ООС РЧ), охватывающая один усилитель. Она реализуется либо за счет падения напряжения на незашунтированном резисторе в цепи эмиттера (или истока) транзистора или катода лампы (последовательная ООС), либо подачей части выходного напряжения на вход усилителя с отрицательнои фазой (параллельная ООС).
Коэффициент глубины модуляции этих видов ООС можно сделать достаточно большим (особенно в широкополосных усилителях с малой задержкой) и получить уменьшение нелинейных искажений в децибелах, примерно равное глубине ООС. Рассмотрим способы реализации этих видов ООС на примере транзисторного усилителя, схема которого приведена на рис. 6.9. Для последовательной ООС благодаря резисторам Лб, Лб коэффициент усиления каскада уменьшается приблизительно в (1+ ЛзЯ) раз, где Я вЂ” крутизна характеристики коллекторного тока транзисторов; Лв = Ле, и во столько же раз уменьшается коэффициент нелинейных искажений.
Для параллельной ООС определим приблизительно сопротивление между базой и эмиттером. Л'„= ЛехЛ~/(Льх+ Л1), где Л' — входное активное сопротивление транзистора ЧТ1 (или ЧТ2), см. рис. 6.9. Коэффициент усиления по напряжению усилителя А = ГГ„./Ув, где о'„и Ц; — амплитуды напряжении на входе и на нагрузке транзистора ЧТ1.
Коэффициент усиления цепи обратной связи: 13 = Ггзй',ЛУк(Ле» + Л1), где Уз — половина напряжения на обмотке СЗ трансформатора Тр2 (Уз/ьгх — — И''з/Иа, Иге —— И'з). Коэффициент усиления усилителя с включенной ООС равен Аооо — — А/(1+ 13А). И если коэффициент нелинейных искажении усилителя без ООС был равен Куз, то при наличии ООС коэффициент нелинеиных искажений Будет равен К~з = КузАооо/А. Следует отметить, что поскольку во всех цепях содержатся паразитные реактивные параметры, то даже в широкополосных усилителях глубину обратнои связи ограничивают во избежание самовозбуждения. Для усилителя по схеме рис.
6.9 глубина оБратной связи т = 1+ )Зу. Величину т обычно не принимают больше 10 (т.е. 20 дб). В мощных ламповых передатчиках (" Молния-3 и др.) применяется ООС, охватывающая несколько (обычно нечетное число) каскадов. Однако из-за заметных задержек радиочастотного сигнала глубина ООС ограничена 18...20 дб, а снижение коэффициента нелинейных искажений не превышает 8...10 дБ. 499 У 4 7 Рис. В.эт г 4 7 Рис.
в.зв 600 501 Обычно этот вид ООС реализуется следующим образом. С анодной цепи мощного каскада 1рис. 6.5) через небольшой конденсатор напряжение с искажениями, возникшими в основном в выходном каскаде, подается на вход третьего, если считать с конца, каскада. Здесь обычно для ' независимого сложения сигналов возбуждения и ООС устанавливается сбалансированныи емкостный мост (см., например, (1.1, рис, 7.37)). В тех случаях, когда нелинейные искажения велики и предприняты все меры по оптимизации режимов каскадов, а время задержки радиочастотных сигналов в линейном усилителе сравнимо с периодом РЧ, применяют ООС по огибающей.
Структурная схема передатчика, охваченного такой ООС, приведена на рис. 6.17. Каскады 1-5 образуют классический ОМ передатчик с возбудителем 1 и линеиным усилителем 2-5. Для организации ООС по огибающей реализуется дополнительная цепь, содержащая РЧ ответвитель 6, аттенюатор 7, детекторы огибающей 8 и 10 и компаратор — устроиство, сравнивающее выходные сигналы детекторов и образующее сигнал ошибки, который подается на один из предварительных каскадов ДУ и управляет его коэффициентом усиления. Проектирование такого передатчика не отличается от проектирования классического передатчика. Наибольший выигрыш от такого вида ООС получается тогда, когда амплитудные характеристики элементов 8-10 наиБолее линейны, а у каскада 2 линейны и амплитудная, и модуляционная характеристики.
Более сложная схема ООС по огибающеи и по фазе РЧ колебания приведена на рис. 6.18. Здесь элементы 13 — 16 полностью повторяют элементы 2-5 на рис. 6.17. Элементы: 1 — возбудитель с ОМ, 4 — фазовый детектор, 8 — синтезатор частоты, 10 — низкочастотный фильтр, 11 — усилитель постоянного тока и 12 — генератор, управляемый на- 1, пряжением (ГУН), составляют систему фазовой автоподстройки частоты колебании в тракте 17 по фазе колебаний возбудителя. Элементы 2 и 3, 5 и 6 представляют собой детекторы огибающих колебаний от возбудителя (неискаженного) и колебаний с выхода передатчика. В компараторе 14 выходные сигналы с детекторов огибающих сравниваются, вырабатывается сигнал ошибки, который и подается на усилитель-модулятор 13 для компенсации амплитудных искажений огибающей.
В отличие от вида ООС, реализованного в передатчике по схеме рис. 6.17, где компенсируются только искажения огибающей, в передатчике по схеме рис. 6.18 компенсируются и амплитудные, и фазоВые искажения. А поскольку однополосная модуляция — это амплитудно-фазовая модуляция и искажения модуляционных амплитудной и амплитудно-фазовой характеристик приводят к одинаковой величине нелинейных искажений, то компенсация и амплитудных, и фазовых искажений должна дать существенно лучшие результаты. Эксперименты показали, что в передатчике по схеме рис.
6.18 можно получить уровень нелинейных искажении порядка Куз — — — 45 дБ. При этом оказалось, что передатчик с этим видом обратной связи существенно лучше противостоит влиянию соседних по частоте передатчиков. Проверка показала, что уровень комбинационных искажений от другого передатчика снижается на 15...20 дБ, 6.9. Расчет промышленного КПД передатчика с ОМ Промышленным КПД передатчика называется отношение отдаваемой полезной мощности в фидер антенны к общей мощности, потребляемой от источника питания (сеть, аккумуляторы и др,). Если КПД найден при работе передатчика в режиме максимальной мощности 1например, при одноканальной работе с ЧМ), то его называют КПД максимального режима г1ер если же КПД определен для режима средней мощности при каком-то конкретном виде загрузки (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
