CC BY
367
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
УДК 621.396.61
Модулятор передатчика сложных сигналов
Сергей Эрнестович Додаев, инженер, e-mail: sergey.dodaev@gmail.com
Анатолий Николаевич Зикий, к.т.н., с.н.с., доцент, каф. «Информационная безопасность
телекоммуникационных систем», e-mail: zikiy50@mail.ru
Павел Николаевич Зламан, инженер-конструктор, e-mail: gk@nkbmius.ru
Виктория Олеговна Слащёва, магистрант, каф. «Информационная безопасность
телекоммуникационных систем», e-mail: slachevavictoria@mail.ru
ФГОУ ВПО «Таганрогский технологический институт Южного Федерального университета», г. Таганрог
Представлена быстродействующая плата модулятора передатчика сложных сигналов, работающая в расширенном диапазоне частот и обеспечивающая низкое значение паразитной амплитудной модуляции; приведена структурная схема экспериментальной установки для исследования модулятора; показано, что в данной плате, по сравнению с известными моделями модуляторов, существенно расширен диапазон рабочих частот и уменьшена паразитная амплитудная модуляция.
The article offers a high-speed card of compound signal modulator working in extended frequency range and providing a low value of incidental amplitude modulation. The authors provide a schematic diagram of an experimental unit for researching modulators and show that the authors' card has a considerably wider working frequency range and lower incidental amplitude modulation in comparison with well-known modulator models.
Ключевые слова: быстродействующий модулятор, сложные сигналы, паразитная амплитудная модуляция. Keywords: high-speed modulator, compound signals, incidental amplitude modulation.
Вопросу модуляции радиосигналов СВЧ посвящены десятки монографий, учебников, учебных пособий, диссертаций и других изданий [1 - 7]. Однако в этих работах недостаточно освещены вопросы модуляции радиосигналов с помощью современных микроэлектронных устройств. Целью настоящей работы является попытка восполнить указанный пробел.
К модулятору предъявляются следующие требования:
• диапазон рабочих частот 1000 - 1500 МГц;
• выходная мощность 20 мВт;
• быстрое переключение частот (от импульса к импульсу);
• длительность радиоимпульсов 6,4 мкс, длительность паузы 6,4 мкс;
• внутриимпульсная фазовая манипуляция 0 - п;
• длительность элементарной посылки 0,2 мкс;
• регулирование затухания в пределах 0 - 30 дБ с шагом 1 дБ;
• паразитная амплитудная модуляция не более
10 %.
Для выполнения указанных требований была разработана и изготовлена плата модуляторов, функциональная схема которой приведена на рис. 1. На входе платы установлен быстродействующий переключатель на два канала типа SW 439 ф1). Далее установлен такой же двухканальный переключатель для импульсной модуляции радиосигнала ф2). Следующий СВЧ-узел - микросхема ступенчатого аттенюатора типа АТ263 фирмы М/А-сот ф7), за которой следует фазовый модулятор типа ЯР9908 фирмы ЯР Microdevices ф8). Этот тип модулятора был выбран в соответствии с рекомендациями, приведенными в [4]. Благодаря использованию данной элементной базы достигнуты высокие параметры по паразитной амплитудной модуляции (10%), эта же микросхема позволила осуществить фазовую модуляцию в заданном диапазоне рабочих частот, что соответст-
вует требованиям технического задания. Оконечный усилитель с выходной мощностью 20 мВт выполнен на микросхеме HMC482ST (D9) фирмы Hittite. На этой же плате расположены 4 микросхемы стабилизаторов напряжения (D3, D4, D5,
D6).
Модуляторы размещены на печатной плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 2 и 3). В качестве входных и вспомогательных вы- Рис. 3. Плата модуляторов. Вид со стороны ВЧ-розеток ходных соединителей применены приборные розетки типа SMA [8], а для выходного соединения используется приборная розетка СР50-727фВ (тип IX по ГОСТ 13317-89).
Испытания платы модуляторов проводились на экспериментальной установке, структурная схема которой приведена на рис. 4. Источником сигналов служит генератор высокочастотных сигналов типа E8267D фирмы Agilent Technologies, а
в качестве анализатора спектра выходного сигнала использован прибор типа 8564ЕС этой же фирмы. В качестве источника питания использована специально разработанная ячейка питания.
Рис. 4. Структурная схема измерительной установки
Рис. 1. Функциональная схема платы модуляторов
Рис. 2. Фотография платы модуляторов
Рис. 5. Осциллограммы модулирующей функции по амплитуде (верхний луч: ти = 6,4 мкс; /повт = 78,125 кГц) и сигнала, управляющего переключателем каналов (нижний луч: ти = 6,4 мкс; /повт = 39,0625 кГц)
Рис. 6. Осциллограмма модулирующей функции по фазе: ти = 200 нс; /повт = 2,5 МГц
Ячейка управления формирует шесть периодических последовательностей импульсов. Две из них показаны на рис. 5, и еще две - на рис. 6.
Спектр выходного сигнала, модулированного по фазе и по амплитуде, показан на рис. 7. Из этого рисунка видно, что спектр имеет провал на несущей частоте глубиной 20 дБ, что характерно для бинарной фазовой манипуляции 0 - п и модулирующей функции по фазе меандр (см. рис. 6). Разнос по частоте между двумя пиками, ближайшими к несущей частоте, составляет 5 МГц.
В результате выполненной работы разработана и изготовлена плата модулятора, отвечающая всем требованиям технического задания, в которой, по сравнению с известными моделями модуляторов, существенно расширен диапазон рабочих частот и уменьшена паразитная амплитудная модуляция.
Рис. 7. Спектр выходного сигнала при наличии фазовой манипуляции: ти = 6,4 мкс; Гповт = 25,6 мкс; Тэ = 0,2 мкс
ЛИТЕРАТУРА
1. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: пер. с англ./ Под ред. В. И. Журавлева. М.: Радио и связь. 2000.
2. Шахгильдян В. В., Карякин В. Л. Проектирование устройств генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи. Учебное пособие. М.: Солон-Пресс. 2011.
3. Белов Л. А. Формирование стабильных частот и сигналов. М.: Академия. 2005.
4. Белов Л. А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты. М.: Издательский дом МЭИ. 2010.
5. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. Учебное пособие // Под ред. В. Н. Кулешова и Н. Н. Удало-ва. М.: Издательский дом МЭИ. 2008.
6. Ворона В. А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета. Учебное пособие. М.: Горячая линия - Телеком. 2007.
7. Гарматюк С. С. Задачник по устройствам генерирования и формирования радиосигналов. Таганрог: ТТИ ЮФУ. 2010.
8. Джуринский К Б. Миниатюрные коаксиальные радиокомпоненты для микроэлектроники СВЧ. М.: Техносфера. 2006.
Поступила 22.03.2012 г.
