ВКР_Разработка_Радиотрактов_BTS_Петренко_Ю.А

Рис. 4.8. – контактная схема ADF4152HV

Рис. 4.9. Схема включения ADF4152HV в цепь с ГУН.

61

Рис. 4.10. Габаритные размеры схемы ADF4152HV

4.2.Выбор элементной базы тракта формирования, приема и обра-

ботки радиосигнала Жирным шрифтом в таблице выделен выбранный компонент. При выборе

усилителя мощности жирным выделен оконечный усилитель, курсивом –

предоконечный усилитель.

4.2.1. Выбор квадратурного модулятора

Основными параметрами для выбора квадратурного модулятора являют-

ся диапазон выходных частот, погрешность квадратурной модуляции сигнала, ширина полосы модулирующих сигналов (не менее 30 МГц),

уровень шумов, динамический диапазон и линейность (оценивается по интермодуляционной точке пересечения третьего порядка OIP3), подав-

ление зеркального канала.

В таблице 4.4 выберем подходящий для проектируемой станции модуля-

тор. Основными производителями модуляторов на сегодня являются

AD&LT (Analog Devices&Linear Technology Inc.) и AnalogDevices.

62

Таблица 4.4

Фирма	Наиме-	Входные	Искаже-	Спек-	Искаже-		Напр.
	нование	частоты,	ния по	тральная	ния	с	пит.,
		МГц	фазе,	плот-	боковой		В
			дБм	ность	полосы,
				шума,	дБс
				дБм/Гц
AD&LT,	LTC5599	30 - 1300	-51.5	-156.7	-52.6		3, 3.3
Inc.
AD&LT,	LTC5598	5 - 1600	-51	-160.9	-55		5
Inc.
Analog	ADRF67	300 - 6000	-45	-162	-45		5
Devices	55
Analog	AD8345	140 – 1000	-42	-155	-42		2.7 –
Devices							5.5

Мы выберем аппарат LTC5599 производства AD&LT, поскольку он об-

ладает наименьшей погрешностью при формировании квадратурного сигнала. Он предназначен для широкополосных систем радиосвязи, телеви-

зионных вещательных установок и спутниковых систем связи.

Основные характеристики LTC5599:

Диапазон рабочих частот: 30 - 1300 МГц

Выходная мощность: –3.5 – 5 дБм

Выходной IP3: 20.8 дБм при 500 МГц

Уровень фазовых искажений: -51.5 дБм

Искажения с боковой полосы: -52.6 дБс

Спектральная плотность шума: -156.7дБм/Гц

Напряжение: 3 – 3.3 В

Погрешность фазы: 0.1°

Дисбаланс амплитуд: - 0.01 дБ

OP1dB: 4.1дБм

OIP2 (точка пересечения второго порядка): 70.5дБм

OIP3 (точка пересечения третьего порядка): 21.7дБм

63

Диапазон сигналов модуляции: 180 – 1900 МГц Схема включения представлена на рис. 4.11, топология посадочного места – на рис. 4.12.

Рис. 4.11. Схема включения в систему модулятора LTC5599

Рис. 4.12. Топология посадочного места LTC5599

64

4.2.2. Выбор квадратурного демодулятора

Основными параметрами для выбора квадратурного демодулятора явля-

ются диапазон выходных частот, погрешность квадратурной демодуля-

ции сигнала, ширина полосы демодулированных сигналов (не менее 30

МГц), уровень шумов, динамический диапазон и линейность (оценивает-

ся по интермодуляционной точке пересечения третьего порядка IIP3).

В таблице 4.5 выберем подходящий для проектируемой BTS квадратур-

ный демодулятор. В настоящий момент производителями лучших квад-

ратурных демодуляторов на сегодня являются AD&LT (Analog Devices & Linear Technology Inc) и Analog Devices.

65

Таблица 4.5

Фирма	Наим	Вход-		Часто-	IIP3,	Ур.	По-	По-	Напря-
	ено-	ные		ты мо-	дБм	шу	греш-	греш-	жение
	вание	часто-		дуля-		ма,	ность	ность	пита-
		ты,		ции,		дБ	по фа-	по ам-	ния,
		МГц		МГц			зе, °	плиту-	В
								де, дБ
AD&LT,	LTC5	30	–	>530	31	10	0,2	0.02	5
Inc.	584	1400			при
					450
					МГц
					28
					при
					900
					МГц
AD&LT,	LTC5	300	–	~1000	30	19	1.1	0.06	5
Inc.	586	6000				–
						31
Analog	ADL5	30	–	~240	31		0.2	0.05	5
Devices	387	2000
Analog	AD83	50	–	75	28		0.5	0.25	5
Devices	48	1000
Analog	ADL5	400	–	~390	30пр	11.	0.2	0.07	5
Devices	380	6000			и	7
					900
					МГц
					28
					при
					1900
					МГц

В качестве используемого квадратурного демодулятора мы выберем

LTC5584 производства AD&LT Inc.Этот демодулятор как раз и предназначен для широкополосных систем радиосвязи, а также для СВЧ и телевизионных установок.

Основные характеристики LTC5584:

Входные частоты: 30 – 1400 МГц

Частоты модуляции: 530 МГц и выше

66

IIP3: 31дБм при 450 МГц и 28дБм при 900 МГц

Уровень шума: 10 дБ

Погрешность по фазе: 0,2°

Дисбаланс амплитуд: 0.02 дБ

Уровень усиления по напряжению: 5.4 дБ

IP1dB: 12.6дБм

Мощность входного сигнала: 20дБм

Предельно допустимая нагрузка в граничном режиме: 5 – 10 дБм

Напряжение питания: 5 В

Блок-схема LTC5584 показана на рис. 4.13, схема включения – на рис.

4.14., габаритные размеры – на рис. 4.15.

Рис. 4.13. – Блок-схема LTC5584

67

Рис. 4.14. Схема включенияLTC5584, контактная

Рис. 4.15. Габаритные размеры LTC5584

68

5.Выбор элементной базы оконечных устройств радиочастотных трак-

тов

5.1.Разработка энергетического плана.

Перед выбором основных компонентов требуется прежде всего разработать энергетический план устройства. Для перевода децибелов в разы полезно воспользоваться следующей формулой:

PdB = 10lg(PW) дБ

Для перевода мощности из ваттов в дБм сначала нужно перевести мощность в милливатты.

Исходя из технического задания, коэффициент бегущей волны фидера дол-

жен не менее КБВф = 0,75.

Тогда потери в фидере, как по тракту передачи, так и по тракту приема, со-

ставят:

Pпаф = 10lg(1/√КБВф) = 1,25 дБ (с запасом следует принять 1.5 дБ)

Заданная мощность на передачу, подводимая к фидеру, составляет 10 Вт, что соответствует Pпд = 40дБм.

С учетом потерь в фидере, мощность на выходе дуплексного фильтра на пе-

редачу равна:

Pфпд = Pпд + Pпаф = 40 + 1,5 = 41,5 дБм.

Уровень мощности на прием, определяемой прописанным в техническом за-

дании порогом чувствительности, составляет Pпр = -95 дБм.

С учетом потерь в фидере, мощность на входе дуплексного фильтра на прием равна:

Pфпр = Pпр - Pпаф = -95 - 1,5 = -96,5 дБм.

Потери, как по трактом передачи, так и по тракту приема вносятся также дуплексным фильтром, к задачам которого относятся недопущение проник-

новения радиосигнала с выхода передающего тракта на вход приемного, а

также подавление побочных гармоник на выходе усилителя мощности пере-

дающего тракта.

69

Учитывая, что у выбранного дуплексного фильтра (см. пункт 5.2.), прямые потери, как по передающему, так и по приемному тракту одинаковы и со-

ставляют Pпдф = 2 дБ, нетрудно рассчитать требуемую мощность оконечного каскада усиления передающего тракта Pок, а также входную мощность при-

нимаемого радиосигнала, подводимую к первому каскаду малошумящего усилителя Pвхмшу при известном значении усиления Kум = 20 дБ и известных потерях на мосту сложения, равных 0,9 раз:

Pок = Pфпд + Pпдф = 41,5 + 2 = 43,5 дБм,

Pвхмшу = Pфпр - Pпдф = -96,5 -2 = -98,5 дБм.

При подборе промышленных усилителей мощности выяснилось, что они рас-

считаны на 40 дБм (см. пункт 5.4., таб. 5.3). С учетом этого, требуемая мощ-

ность на выходе Pвых может быть получена сложением мощностей несколь-

ких усилителей меньшей мощности.Cточки зрения надежности применяется четырехмодульная схема сложения.

Для расчета мощности на каждом из четырех входов моста сложения требу-

ется перерасчет выходной мощности на его выходе в ватты, что соответству-

ет Pвыхм = 22,4 Вт.

Искомая мощность находится по формуле:

вхм = выхм, где ηм≈ 0,9.

4м

Тогда Pвхм = 6,22 Вт = 38 дБ.

С учетом требуемого запаса на надежность, для получения мощности в 38

дБм от каждого модуля следует применять промышленные усилители мощ-

ности на 40 дБм и выше. Выбор усилителя мощности на заданное значение производится в разделе 5.4.

Выбранный усилитель мощности Analog Devices HMC1099LP5DE имеет зна-

чение усиления KУМ = 20 дБ. Учитывая это, мощность на выходе разветвите-

ля (рис. 5.1.) вычисляется следующим образом:

70