Требования к разрабатываемым устройствам
Согласно заданию на проект передатчик должен иметь дальность действия до 10 м в условиях прямой видимости в помещении. Электропитание приемника должно быть от 2 элементов ААА. Кроме того, стоимость устройств должна быть невысокой. В этой ценовой категории не удастся использовать цифровые методы построения. Кроме того, нужно отказаться от инфракрасного канала, так как дефицитна интегральная элементная база для таких решений, а реализация на дискретных элементах невозможна из-за требуемых малых габаритов. Индуктивный способ связи в традиционном варианте имеет много недостатков. Детали реализации высокотехнологичного варианта (LibertyLink) плохо известны, кроме того, он и не обеспечивает нужную дальность 10 м. По всем этим причинам выбор становится однозначным – нужно строить устройства по принципу FM радиосвязи.
В этих условиях можно сформулировать следующие требуемые технические параметры удлинителя.
1. Мощность радиосигнала. Известно, что мощность 1 Вт позволяет устанавливать связь на расстоянии порядка 1 км. Требуемая мощность для 10 м равна 1 Вт * (10 м/1 км)2 = 0,1 мВт.
2. Диапазон частот радиосигнала. Наиболее дешевая реализация возможна в диапазоне 88…108 МГц.
Рис. 1.16. Классификация методов построения беспроводных наушников
3. Выходная мощность звукового сигнала на наушники не менее 100 мВт.
4. Напряжение питания приемника 3 В (2 элемента AAA).
5. Напряжение питания передатчика. Так как передатчик устанавливается неподвижно около того аппарата, от которого берется аудио сигнал, нет смысла питать его от батарей. Поэтому питание передатчика 220 В 50 Гц.
|
|
|
6. Диапазон воспроизводимых частот. В данной ценовой категории нужно ограничиться примерно тем диапазоном частот, который воспроизводит FM радиовещание. В противном случае это приведет к нестандартным дорогостоящим решениям. Поэтому примем диапазон частот от 20 Гц до 15 кГц.
7. Нелинейные искажения. Для недорогой аппаратуры достаточно принять коэффициент нелинейных искажений 1 %.
Разработка структурной схемы
Выше было обосновано построение устройств по принципу радиопередачи с частотной модуляцией в диапазоне FM 88...108 МГц. В настоящее время существуют недорогие интегральные схемы, содержащие в себе большинство нужных функций для FM-передатчика и приемника. Решение, основанное на таких микросхемах показано на рис. 1.17.
Применено стандартное построение модулятора передатчика. Он состоит из
- цепи высокочастотной предварительной коррекции, которая способствует улучшению отношения сигнал/шум в канале связи;
- амплитудного ограничителя и фильтра низких частот (ФНЧ), предотвращающих превышение допустимой девиации частоты и ширины спектра модулированного сигнала;
|
|
|
- генератора высокой частоты (ВЧ), который содержит колебательный контур с варикапом; изменение напряжения на варикапе управляет частотой генерируемых колебаний в диапазоне 80...110 МГц;
- цепи управления варикапом, которая в нужном соотношении складывает модулирующий звуковой сигнал и сигнал обратной связи от системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
Выходной сигнал передатчика пропускается через полосовой фильтр чтобы уменьшить мощность излучений вне диапазона FM. Значительная часть передатчика интегрирована в одну полупроводниковую микросхему (обведено пунктиром).
Приемник построен по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты. Настройка приемника осуществляется подачей напряжения на варикап контура гетеродина.
Для облегчения управления применена интегральная схема, содержащая встроенную систему сканирования (поиска) несущей частоты. Она работает под управлением двух кнопок: "Сканирование" и "Сброс". После нажатия на кнопку "Сканирование" приемник, увеличивая частоту настройки ищет следующую частоту, на которой присутствует некоторый пороговый уровень несущей. Во время сканирования звук приглушается. Нажатие на кнопку "Сброс" заставляет приемник сканировать с начала диапазона. Автоподстройка найденной частоты осуществляется также через систему поиска.
|
|
|
Система ФАПЧ стремится обеспечить равенство среднего значения (низкочастотной составляющей) фазы ВЧ и фазы опорного сигнала, стабилизированного кварцевым резонатором. Для того, чтобы можно было выбирать одну из нескольких несущих частот, ФАПЧ работает не непосредственно от ВЧ сигнала, а от сигнала, частота которого поделена на целое число в переключаемом делителе частоты (счетчике). Коэффициент деления счетчика сделан таким, чтобы был стандартный шаг сетки несущих 100 кГц.
Рис. 1.17. Структурные схемы устройств
На этом рассмотрение вопросов аналитического раздела дипломной работы можно считать законченным.Далее можно перейти к специальному разделу и непосредственной разработке рассматриваемых беспроводных устройств сопряжения на примере радиоудлинителя для наушников.
Специальный раздел
В специальном разделе рассмотрим следующие основные вопросы: разработка приницпиальных схем передающего и приемного устройств, расчет дальности действия устройства, разработка топологии печатных плат передающего и приемного устройства, разработка структуры технологических стендов для настройки передающего и приемного устройств.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 192; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!