Обзор используемого синтезатора частоты в радиопередающих устройствах на интегральных схемах Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

TECHNICAL SCIENCES

ОБЗОР ИСПОЛЬЗУЕМОГО СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТЫ В РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ

Павлов И.И.

СибГУТИ, к.т.н., доцент Абрамова Е.С.

СибГУТИ, к.т.н., доцент Романцева Е.Е.

СибГУТИ, студентка 4 курса Павлова М.С.

СибГУТИ, ассистент Абрамов С.С.

СибГУТИ, д.т.н., доцент

OVERVIEW OF THE FREQUENCY SYNTHESIZER USED IN RADIO TRANSMITTING DEVICES

ON INTEGRATED CIRCUITS

Pavlov I.

SibSUTIS, candidate of technical Sciences, associate Professor

Abramova E.

SibSUTIS, candidate of technical Sciences, associate Professor

Romantseva E.

SibSUTIS, 4th year student Pavlova M.

SibSUTIS, assistan Abramov S.

SibSUTIS, doctor of engineering, associate Professor

Аннотация

В настоящее время человека окружает много техники, техническое развитие которой не стоит на месте. Технический прогресс не прошел и стороной радиопередающие устройства на интегральных схемах. На цифровых интегральных схемах можно реализовать практически любой алгоритм обработки сигнала осуществляемый в приемно-усилительных устройствах. В статье рассматривается синтезатор частот, построенный на быстродействующей микросхеме КФ1015ПЛ3А предназначенной для построения современных цифровых частотных синтезаторов с ФАПЧ для КВ, УКВ и дециметрового диапазонов волн. Прибор изготавливают по КМОП-технологии с поликремневым затвором. Представлена одна из возможных схем включения прибора.

Abstract

Currently, a person is surrounded by a lot of technology, the technical development of which does not stand still. Technical progress has not passed and radio transmitting devices on integrated circuits. On digital integrated circuits, you can implement almost any signal processing algorithm implemented in receiving and amplifying devices. The article considers a frequency synthesizer built on the high-speed chip KF1015PL3A designed for building modern digital frequency synthesizers with PLL for HF, VHF and decimeter wave ranges. The device is manufactured using CMOS technology with a polysilicon gate. One of the possible schemes for turning on the device is presented.

Ключевые слова: радиопередающие устройства, передатчик, синтезатор частоты, микросхема, усилитель.

Keywords: radio transmitter, transmitter, frequency synthesizer, chip, amplifier.

Введение

За последнее время существенно повысился технический уровень электронной техники. Быстрое развитие требует создания все более точного и сложного автоматизированного технологического оборудования для изобретения более сложных и совершенных устройств с лучшими характеристиками и параметрами, меньшими габаритами.

Большое значение имеют средства передачи и приема информации. Сегодня существуют различ-

ные информационные системы связи: радиорелейная, оптическая, мобильная, спутниковая и другие. Особое место в электронной технике занимают радиопередающие устройства В работе [6] был произведен обзор радиопередающих устройств на интегральных схемах, далее рассмотрим синтезатор частот.

Описание синтезатора частоты

Быстродействующая микросхема

КФ1015ПЛ3А предназначена для построения современных цифровых частотных синтезаторов с

ФАПЧ для КВ, УКВ и дециметрового диапазонов волн. Прибор изготавливают по КМОП-технологии с поликремневым затвором. Микросхемы серии КФ1015ПЛ3 выпускают в пластмассовом 16-вы-водном миниатюрном корпусе 4308.16-1. Масса прибора - не более 0.3 г.

В состав микросхемы входят (см. структурную схему на рис. 1) генератора образцовой частоты, делитель образцовой частоты, усилитель - формирователь входных ВЧ импульсов. Также тракт двоичного делителя частоты с программируемым коэффициентом деления, состоящий из двухмодульного предварительного делителя частоты на 31 или 32, пятиразрядного счетчика управления предделите-

лем. 12 старших разрядов программируемого делителя и логического блока управления, частотно -фазовый детектор и 20-разрядные приемный и буферный регистры.

Включенная по типовой схеме с навесными компонентами микросхема способна работать в цифровых синтезаторах с ФАПЧ метрового и дециметрового диапазонов с уменьшенным энергопотреблением.

Цоколевка микросхемы: Вывод 1 - общий для приемного и буферного регистров, тракта программируемого делителя частоты и частотно-фазового детектора, минусовой вывод питания;

Рисунок 1 Структурная схема синтезатора частоты

Вывод 2 - зарядный выход частотно-фазового детектора (сток полевого транзистора с р-каналом);

Вывод 3 - разрядный выход частотно-фазового детектора (сток полевого транзистора с и-каналом);

Вывод 4 - контрольный выход индикации фазовой синхронизации в петле ФАПЧ;

Вывод 5 - ВЧ вход усилителя - формирователя тракта программируемого делителя;

Вывод 6 - вход программируемого делителя;

Вывод 7 - вход разрешения перезаписи информации из приемного регистра в буферный;

Вывод 8 - вход тактовых импульсов записи информации (С);

Вывод 9 - плюсовой вывод питания;

Вывод 10 - вход записи информации о коэффициентах деления (В);

Вывод 11 - вывод для подключения кварцевого резонатора; выход генератора образцовой частоты;

Вывод 12 - вывод подключения кварцевого резонатора; вход сигнала внешнего генератора образцовой частоты;

Вывод 13 - вход сигнала отключения выхода делителя образцовой частоты (при уровне 1);

Вывод 14 - выход делителя образцовой частоты (при уровне 0 на выв.13) или вход частотно-фазового детектора (при уровне 1 на выв.13);

Вывод 15 - общий для генератора и делителя образцовой частоты, минусовый вывод питания;

Вывод 16 - контрольный выход приемного регистра.

Таблица 1.

Основные характеристики при tокр.ср = 25±10о и U питания 5 В_

Параметр Значение

Номинальное напряжение питания, В 4.5.5.5

Пределы коэффициента деления тракта программируемого делителя частоты 992-131071

Коэффициенты деления делителя образцовой частоты 100, 200, 400, 512, 640, 800, 1000, 1024

Интервал входной частоты тракта программируемого делителя, МГц 50.1000

Интервал входной частоты делителя образцовой частоты, МГц 1.50

Чувствительность усилителя-формирователя, Вэфф, (меньшее значение - для частоты в пределах 50.. .500 МГц) 0.2.0.9

Чувствительность по входу генератора образцовой частоты (для внешнего кварцевого генератора, мВэфф) 100.150

Наибольший потребляемый ток, мА, не более 15

Выходное сопротивление выходов частотно-фазового детектора, Ом, не более зарядного разрядного 300 200

Выходное сопротивление делителя образцовой частоты, Ом, не более 200

Выходное сопротивление контрольного выхода индикации фазовой синхронизации, Ом, не более 200

Выходное сопротивление генератора образцовой частоты, Ом, не более 200

Входной ток ВЧ входа усилителя-формирователя (выв.5) и входа генератора образцовой частоты (выв.12), мкА, для сигнала Низкого уровня Высокого уровня Не менее -30 Не более +30

Таблица 2

Предельные допустимые значения_

Параметр Значение

Предельные значения напряжения питания, В 3.6

Наибольший электростатический потенциал, В, не менее 150

Рабочий интервал температуры окружающей среды, оС -60.+70

Предельные значения температуры окружающей среды, оС -70.+85

Рисунок 2 Схема включения синтезатора частоты.

На рис. 2 представлена одна из возможных схем включения прибора. При выборе кварцевого резонатора для генератора образцовой частоты надо учитывать, что резонатор должен работать на параллельном резонансе, частота которого больше частоты последовательного. Включением последовательно с резонатором катушки индуктивности 10

мкГн удается приблизиться к частоте последовательного резонанса, номиналом которой обычно и маркируют кварцевый резонатор.

Подстройкой конденсатора С1 добиваются устойчивой генерации, в чем можно убедиться, снимая сигнал с вывода 11 микросхемы. В нормаль-

ном режиме этот сигнал представляет собой синусоиду с двойной амплитудой 1.. .1.2 В с постоянной составляющей около половины ^ит. Если в качестве образцового использован внешний стабильный кварцевый генератор, его выходной сигнал напряжением 100.250 мВ подают на вывод 12 через разделительный конденсатор емкостью 1000.10000 пФ.

Значительного снижения энергопотребления (при работе на частоте до 600 МГц) можно достичь, понизив напряжение питания до 3.3.4 В. При этом потребляемый ток уменьшается до 4.5 мА и к тому же улучшается чувствительность по ВЧ входу микросхемы.

Список литературы

1. Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства: учебник для вузов - М.: Радио и связь, 2003, 560 с., ил.

2. Белов Л.А. Синтезатор частот и сигналов: учебное пособие. - М.: Сайнс-пресс, 2002. - 80 с.

3. Белов Л.А. Формирование стабильных частот и сигналов: учебное пособие для вузов, - М.: Академия, 2005. - 224 с.

4. Ворона В.А. Радиопередающие устройства. Основы теории и расчета: учебное пособие, -М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 384 с.

5. Петров Б.Е., Романюк В.А., Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. -М.: Высшая школа, 1989. - 232 с.

6. Павлов И.И., Романцева Е.Е., Павлова М.С., Гусельников И.А. Обзор радиопередающих устройств на интегральных схемах // СоИосрит-рита1 польский международный журнал научных публикаций. - 2019. - № 21 (45) часть 1. - С. 20 - 22

К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОБЛЕГЧЕННЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ

ПОКРЫТИЙ

Захаренко А.А.

Студент Котельникова Т.О.

Студент Ращепкина С.А.

Кандидат технических наук, доцент Балаковский инженерно-технологический институт - филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Россия

TO DESIGN LIGHTWEIGHT METAL SPATIAL COATINGS

Zakharenko A.

Student Kotelnikova T. Student Rashchepkina S.

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor The Balakovo engineering and technological Institute - branch of the National research nuclear University «MEPhI», Russia

Аннотация

Приведен краткий обзор структурных покрытий, применяемых в гражданском и промышленном строительстве. На основе технико-экономического анализа различных конструктивных решений структурных систем принято оптимальное решение. Расчет велся с применением ПК ЛИРА.

Abstract

A brief overview of structural coatings used in civil and industrial construction is given. Based on the technical and economic analysis of various structural solutions of structural systems, the optimal solution was made. The calculation was performed using the LIRA software package.

Ключевые слова: структуры, металл, анализ, оптимальное решение.

Keywords: structures, metal, analysis, optimal solution.

1. Конструктивные типы структурных покрытий в гражданских и промышленных зданиях. Структурные покрытия имеют большую жесткость, существенно меньшую высоту, чем в фермах покрытия. Это позволяет заметно сократить строительный объем и расходы на обслуживание проектируемого здания. В России наиболее распространены системы пространственных структурных покрытий типа «Берлин», «Модуль», «Кисловодск», «ЦНИИПСК», «ЦНИИСК», «МАРХИ».

Остановимся на наиболее значимых объектах перекрываемых пространственными конструкциями.

Павильон «Триумф» построен в г. Москва вдоль Фрунзенской набережной и входит в состав выставочного комплекса "Росстройэкспо". Построен павильон в 1985 году [1]. Он имеет прямоугольную форму в плане с размерами 113х33 м (рис.1, а). Здание состоит из двух полурам размером 33х33м, которые плавно примыкают по контуру здания к вертикальной стене. Такое решение