	Aeronautica	Comunicatii	Constructii	Electronica	Navigatie	Pompieri
	Tehnica mecanica

Comunicatii

Index » inginerie » Comunicatii
» Modulator pentru semnal BLU (de folosit in radiotelefon portabil)

Modulator pentru semnal BLU (de folosit in radiotelefon portabil)

Modulator pentru semnal BLU

de folosit in radiotelefon portabil)

TEMA: Se va proiecta un modulator pentru semnale cu banda laterala unica (BLU) in scopul folosirii intr-un radiotelefon portabil (consum redus, greutate si volum mici).

Banda emisa : f+350 Hz f+2700 Hz cu neuniformitate de maxim 3 dB

Atenuarea purtatoarei f minim 50 dB

Atenuarea benzii nedorite minim 60 dB

Radiotelefonul va putea functiona pe 4 frecvente fixe din gama 2.5 5 MHz

Abaterea frecventei emise fata de valoarea nominala, maxim 20 Hz, in domeniul temperaturilor de lucru de -10C +60C.

Se va avea in vedere o singura schimbare de frecventa.

CAPITOLUL 1. Analiza teoretica

1.Introducere

Semnalul cu banda laterala unica si purtatoare suprimata, numit deobicei semnal MA-BLU sau semnal BLU (SSB - Single Side Band) se utilizeaza pe scara larga in transmisiile radio asigurand urmatoarele avantaje:

Semnalele BLU asigura cea mai mica largime de banda care se poate obtine intr-un sistem modulat fara circuite speciale de ingustare a spectrului semnalului util pe baza propietatilor statistice .

In raport cu semnalele MA, transmisile MA-BLU asigura o eficienta energetica de 8-16 ori mai mare si o mai mare imunitate la perturbatii.

In raport cu transmisiile MF cu indici de modulatie uzuali, transmisiile BLU asigura o banda mult mai ingusta, o eficienta energetica mai mare si, in conditii de raport semnal-zgomot mic, o mai buna imunitate la perturbatii.

Avantajele importante ale transmisiilor MA-BLU se obtin pe baza unei complexitati mai mari a echipamentelor, atat la emisie cat si la receptie (consecinta a modului de generare a semnalului - la emisie si a necesitatii refacerii purtatoarei - la receptie), cea ce determina costuri mai ridicate ale sistemelor. Din acest motiv, transmisiile BLU

(inca) nu se utilizeaza in radiodifuziune. In schimb, sunt mult folosite in radiocomunicatiile profesionale ( agentii de presa, comunicatii guvernamentale, maritime si aeriene etc.), militare, spatiale.

2.Principiul de functionare

In prezent exista mai multe procedee de formare a semnalelor MA-BLU printre care mai folosite sunt:

metoda filtrarii, in care semnalul BLU se obtine din semnalul MA, prin filtrare cu filtru trece banda (FTB), eliminand componentele nedorite;

metoda defazarii sau compensarii in faza, in care componentele nedorite se elimina prin compensare cu componente defazate potrivit;

metoda defazarii si filtrarii sau metoda Weaver, in care se combina compensarea in faza cu filtrarea.

Dintre acestea larg folosita este metoda filtrarii, alte metode neasigurand reducerea suficienta a componentelor nedorite.

Metoda filtrarii, numita si metoda conversiilor succesive sau a translatie de frecventa, se bazeaza pe eliminarea prin filtrare a componentelor nedorite din semnalul MA sau MA-PS, combinata cu cresterea succesiva a frecventei de purtatoare prin mixari succesive

ME MIXER

FTB

g(t) u(t)

u(t) u(t) u(t)

cos wt cos wt

Fig.1 Schema bloc de realizare a metodei conversiilor succesive pentru producerea semnalelor BLU.

Semnalul modulator are spectrul de frecvente cuprins intre frecventa modulatore minima f= 350 Hz si frecventa modulatoare maxima f= 2700 Hz. Densitatea spectrala, G(w), pentru un astfel de semnal este reprezentata in figura de mai jos:

G(w

G(w G(w

-w -w w w w

Fig. 2 Densitatea spectrala G(w) a semnalului modulator g(t).

Am ales frecventa f=455 KHz astfel incat filtrul trece banda FTB, sa poata fi un filtru BLU ralizabil conform cerintelor impuse (banda de trecere, atenuarea purtatoarei, atenuarea benzii nedorite, neuniformitatea).

La iesirea filtrului semnalul BLU-I (inferior) are aspectul dat in figura:

U(w f= 455 KHz

f= 2700 Hz f= 350 Hz

-w -(w-w) w-w w

-(w-w) w-w

Semnalul la iesirea filtrului are expresia:

Frecventa minima a semnalului astfel obtinut este: f- f=452.3 KHz iar frecventa maxima: f- f= 454.65 KHz.

Se constata ca semnalul modulat astfel realizat poate fi asemanat cu semnalul modulator, g(t), cu observatia ca are frecventa minima mult mai mare. In consecinta, daca se foloseste acest semnal pentru a produce un semnal cu BLU-I

cu frecventa purtatore f rezulta conditii convenabile pentru realizarea filtrului cu banda de trecere in gama 2.5 5 MHz conform cerintelor impuse.

Urmarind reprezentarea densitatii spectrale a semnalului obtinut la iesirea mixerului (fig. 4) rezulta ca atenuarea trebuie sa creasca cu 50 dB(atenuarea benzii nedorite) pe intervalul: 2(f- f)=904.6 KHz

Deci filtrul trece banda FTB poate fi realizat cu componente discrete (LC).

U(f) 2(f- f)

904.6 KHz

f-f f-(f- f)

-f -f+(f- f) f-(f- f) f f+(f- f)

Semnalul BLU realizat are frecventa purtatore f= (f-f).

Banda emisa va fi: (f-f)+350 Hz (f-f)+ 2700 Hz

Expresia acestui semnal, (se retine banda laterala inferioara),este:

CAPITOLUL 2. Analiza schemei electrice

Modulatorul echilibrat MC1596

Circuitul integrat MC1596 este un operator de produs cu urmatoarele caracteristicii:

Atenuarea purtatoarei: -65 dB la frecventa 0.5 MHz

-50 dB la frecventa 10 MHz

Reglaj al amplificarii

Rejectie de mod comun: -85 dB (tipic)

Se va folosi MC1596L care are capsula ceramica si functioneaza in domeniul de temperaturi: -55C +125C (impus este domeniul: -10C +60C).

1.Schema de principiu a multiplicatorului

Observand schema se constata ca ea este realizata din doua perechi diferentiale

(T1, T2 si T3, T4) pentru care generatoarele de curent sunt realizate cu o a trea pereche diferentiala (T5, T6). Pentru a permite extinderea gamei dinamice a semnalului aplicat la intrarea acestei perechi (semnalul modulator) conexiunea intre emitori este realizata in exterior, printr-o rezistenta R(circuitul format cu tranzistorii T5 si T6 este cunoscut sub denumirea de "Circuit de axare diferentiala a curentilor.

Daca R=0 perechea diferentiala (T5, T6) este controlat de un generator de curent constant de valoare 2I unde

Rezulta

]; - tensiunea semnalului modulator

Pentru perechile diferentiale (T1, T2) si (T3, T4) se obtine:

Curentii de iesire sunt:

;

Asadar, daca semnalele de intrare nu depasesc ( 13 mV), adica perechile diferentiale lucreaza in regim de semnal mic sau liniar rezulta:

(1)

In cazul cand R 0 (de obicei R=1 kW) cea mai marea parte a tensiunii cade pe rezistenta R, prin care va circula curentul:

Valoarea maxima a tensiunii se determina din conditia ca tranzistorii sa nu intre in regim de blocare. Curentii de colector pentru tranzistoarele T5 si T6 se pot aproxima cu:

Cu aceste rezultate expresia (1) devine:

deci, conditia de a nu depasi 13 mV este necesar sa fie indeplinita numai de catre semnalul (semnalul purtator), caz in care rezulta:

(2)

Tinind cont de necesitatea ca distorsiunile introduse asupra semnalului modulator sa fie cat mai mici acesta este aplicat ca .

Caracteristici electrice

- Tensiunea de alimentare: V=+12 Vdc

curentul de polarizare: I=1.0 mA

rezistenta de control a gamei dinamice: R=1 kW

atenuarea purtatorei: f=500 kHz, 60 mV (unda sinusoidala) - minim 50 dB

- tipic 65 dB

2.Atenuarea purtatoarei

Atenuarea purtatoarei depinde de nivelul semnalului purtator(vezi fig.). Un nivel foarte mic a purtatoarei conduce la un castig mai mic a semnalului modulator, adica la o atenuare mai mica. Un nivel mai mare a purtatoarei decit cel optim conduce la elemente in plus pentru a realiza reglajul de nul a purtatoarei, ce degenereaza din nou atenuarea purtatoarei. MC1596 a fost proiectat pentru un nivel de intrare a undei sinusoidale purtatoare de 60 mV. Acest nivel asigura atenuarea optima a purtatoarei la o frecventa in vecinatatea frecventei de 500 kHz(frecventa purtatoarei este de 455 kHz).

Reglajul de nul a purtatoarei este independent fata de nivelul de intrare a semnalului modulator, de aceea atenuarea purtatoarei poate fi maximizat operand cu nivele mari ale semnalului modulator. Dar trebuie pastrat un mod de operare liniar a perechii de tranzistoare (T5, T6), altfel vor aparea distorsiuni ale semnalului modulator(generate de armonicile acestuia). Asadar trebuie limitat

superior amplitudinea semnalului modulator(vezi fig.).

Atenuarea purtatoarei depinde de temperatura mediului conform graficului:

Domeniul temperaturilor de lucru este: -10C +60C.

Observam din grafic ca pentru:

T=-10C T A=52 dB>50 dB (impus)

T=+60C T A=54 dB>50 dB (impus)

Atenuarea purtatoarei depinde de frecventa purtatoarei conform graficului:

Observam ca atenuarea purtatoarei este mai mare de 50 dB pentru o frecventa

fo < 10 MHz

3.Nivelul maxim de intrare a semnalului modulator

Regimul liniar impune ca semnalul modulator de intrare sa fie sub o valoare critica determinata de rezistenta R si de curentul de polarizare I:

Vs ≤ R I ;

unde Vs este amplitudinea semnalului modulator

MC1596 este proiectat pentru conditia I=1.0 mA, care este valoarea general recomandata. Rezistenta de control a gamei dinamice are valoarea: R=1 kW

Rezulta: Vs ≤ 1V

4.Condensatoarele de cuplaj C1 si C2

Condensatoarele C1 si C2 trebuie alese astfel incat reactanta lor la frecventa purtatoare sa fie mai mica de 5 W

Avem:

Se poate alege valoarea: C1=C2=0.22 mF

4.Stabilitatea la intrare

Sub anumite valori de impedanta ale sursei de semnal la intrare, oscilatii poate sa aiba loc. Pentru a preveni acest lucru un circuit RC este introdus la intrare:

5.Nivele de semnal

Pentru un nivel mic ale ambelor semnale de intrare semnalul la iesire va contine componente la suma si diferenta celor doua frecvente (), si amplitudinea va fi o functie de produs a amplitudinilor de intrare.

Pentru un nivel mare al purtatoarei si un nivel de operare liniar al semnalului modulator, semnalul la iesire va contine componentele

si va avea amplitudinea egala cu amplitudinea semnalului modulator inmultit cu o constanta. Variatiile amplitudinii purtatoarei nu vor afecta iesirea.

6.Caracteristica principala de functionare

Castigul calculat ca raportul intre amplitudinea semnalului modulat cules la iesirea circuitului modulator si amplitudinea semnalului modulator aplicat la intrare este parametrul cel mai important pentru proiectant. Acest parametru este semnificativ doar daca perechea de tranzistoare (T5,T6) functioneaza in regim liniar. Pentru un nivel mic al purtatoarei castigul are expresia:

unde

- este rezistenta de regim dinamic al tranzistorului:

la temperatura camerei (T=25C):

R- rezistenta de control a gamei dinamice: R=1 kW

- rezistenta de sarcina: =3 kW

V- amplitudinea purtatoarei: V= 60 mV

Efectuand calculele rezulta:

A=2.327

A - reprezinta panta caracteristicii principale de functionare.

Este valabila relatia:

Reprezentarea grafica este data in figura de mai jos:

Pentru schema de modulator aleasa cu circuitul integrat MC1596 nivelul purtatoarei este de 60 mV (fixat). Pentru un nivel variabil a purtatoarei dependenta amplitudinii semnalului la iesire functie de acest nivel este exprimat in figura urmatoare.