Дипломная работа: Конструкция генератора с фазовой автоподстройкой частоты для диапазонов ОВЧ-УВЧ
Работает устройство следующим образом. Сигнал ГУН поступает на делитель частоты, а с его выхода после усиления - на ФД. Микросхема DD2 делит частоту ГУН на N, поэтому на один из входов ФД поступает сигнал с частотой f 1 = f гун /N. На второй вход поступает сигнал генератора образцовой частоты f ог . Выходное напряжение ФД через пропорционально интегрирующий фильтр (ПИФ) R5R7С8, конденсатор С11 и резистор R10 поступает на варикап ГУН VD1 и подстраивает его. Система ФАПЧ работает таким образом, что частота f 1 подстраивается под f ог и они становятся равными. Таким образом, частота ГУН будет равна f гун = N х f ог . В данной конструкции использован делитель частоты с N = 129; f ог = 10.0 МГц, а частота ГУН будет равна f гун = 129 х 10 = 1290 МГц.
Таким образом, выходную частоту генератора можно изменять за счет изменения коэффициента деления N или частоты образцового генератора (кварцевого резонатора). Регулировка уровня выходного сигнала осуществляется в пределах от -15 до +5 дБ/мВт за счет изменения тока транзистора VT1 с помощью переменного резистора R16.
5. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
Поверочный расчет схемы электрической принципиальной АН468.757.001Э3 заключается в определении параметров пропорционально-интегрирующего фильтра (ПИФ) представленного на рис. 5.1.
Рис. 5.1 - Пропорционально интегрирующий фильтр
Применение фильтра в цепи ФАПЧ изменяет динамические свойства системы. Полином системы (многочлен в знаменателе передаточных функций) определяет порядок, вид аппроксимации и частотный диапазон фильтрации, а член или многочлен в числителе определяет вид фильтрации (нижних, верхних частот или полосовой фильтрации) и коэффициент передачи.
В разрабатываемом генераторе с ФАПЧ используется один ПИФ-фильтр 1-го порядка, показанный на рис. 5.1 (необходимо отметить, что общепринятое название “фильтр” в данном случае является условным; правильнее было бы считать его цепью частотной коррекции).
Пропорционально-интегрирующий фильтр может быть охарактеризован передаточной функцией (5.1):
KФ (p) = Uвых /Uвх = (1 + Ф1 )/(1 + Ф ), (5.1)
где Rо C8 – “физическая” постоянная времени цепи ПИФ;
Ф1 = 2Rо C8 – условная постоянная времени;
Rо = R7 + R5 ;
Если учесть, что KФ = 1, т. е. Uвых = Uвх , в цепи генератора, то получим выражение (5.2) для определение номиналов элементов:
1 = 1+2 (R7 +R5 )C8 /1+(R7 +R5 )C8 .(5.2)
R7 = 200 Ом;
R5 = 10 кОм;
C8 = 30 пФ;
;
1 = 1.
Таким образом, видно, что элементы принципиальной схемы выбраны правильно и расчетное значение передаточной функции соответствует теоретическому, обусловленному функциональным назначением ПИФ в схеме устройства.
6. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
Генератор с ФАПЧ реализован в виде одного функционального узла на печатном монтаже с использованием как поверхностно-монтируемых элементов, так и элементов со штыревыми выводами. Выбор активных элементов производится на основании типов указанных в электрической принципиальной схеме.
Пассивные элементы выбираются с учетом номиналов, указанных в схеме, условий эксплуатации, стандартизации, нормализации, экономической целесообразности, минимизации габаритов, предпочтение отдается элементам поверхностного монтажа (SMD).
Выбор элементов производился по современным отечественным справочникам и каталогам: Платан, Симметрон, Вест-Эл, Компэл и др.
Необходимо учесть, что принципиальная схема была доработана мной с целью обеспечения максимальной автономности и коммутации разрабатываемого устройства.
Так, в качестве ВЧ-гнезда XW1, я применил устанавливаемое на печатную плату штыревое гнездо фирмы АМР 966475 50 Ом.
Трехпозиционный движковый переключатель Switronic-SK-23D06, установленный на плате, одновременно с включением устройства, управляет режимами его питания – через штыревую клемму 301-02-113 коммутируется аккумуляторная батарея – а через штыревое гнездо 3,5 мм подключается внешний блок питания.
В устройстве можно применить детали: транзисторы – КТ3132-А, транзисторы с нормированным уровнем шума на частоте 2-6 ГГц для применения в СВЧ малошумящих усилителях в диапазоне частот 1-7.2 ГГц.