HF Sender & Modtager.

Transkript

1 HF Sender & Modtager. HF Valgfag. Rapport. Udarbejdet af: Klaus Jørgensen. Gruppe: Klaus Jørgensen Og Morten From Jacobsen. It og Elektronikteknolog. Erhvervsakademiet Fyn Udarbejdet i perioden: /- 7/- Vejledere: VL

2 Indholdsfortegnelse.: Indholdsfortegnelse.:... Indledning.:... Kravspecifikationer.:... Blokdiagram.:... Sender... Mic. Forstærker.:... Oscillator.:...5 Blander.:...7 Udgangsforstærker.:... Modtager....9 NE.:...9 LF forstærker.:... Test.:... Senderen.:... Modtager.:... Konklusion.:... Bilag.:... Bilag.: Litteraturliste... Bilag.: Komponentliste....5 Bilag.: Diagram... Bilag.: Oplæg Side /7

3 Indledning.: I dette projekt skal der bygges en HF sender og en modtager som skal kunne sende til hinanden inden for ca. meter, der skal dog ikke sendes musik som har et frekvens spektre fra Hz til KHz men kun tale, som har et spektre fra ca. Hz til ca.,5khz, der bruget et 7MHz signal som bærebølge, de 7MHz blandes sammen med en frekvens fra en mikrofon til et AM moduleret signal. Kravspecifikationer.: Modtageren skal bygges med en SA kreds. Sende ca. meter. AM moduleret signal. Ca. 7MHz Xtal. Der skal sendes tale mellem enhederne (f N = Hz til f Ø =,5KHz). Blokdiagram.: Mic. Forstærker. Oscilator. Sender. Blander Udgangs forstærker. fig.. Modtager NE. LF forstærker. fig Side /7

4 Sender. Mic. Forstærker.: Mikrofon forstærkeren er opbyget omkring en TL7 opamp som får V forsynings spænding, Og har en forstærkning mellem gg og.gg, som justeres med R. MICROPHONE MK f nedre er sat til Hz for at være sikke på at få hele tale spektret med. R5 og R er for at hæve signalet fra mikrofonen op til et midtpunkt, det samme som halv forsyningsspænding. c = =, n π * f * N C nf R5 k R k ( R5 // R) π **( k //k) nf C 7 og C er for at spærrer for DC så der kun bliver forstærket et AC signal. c7 / c = =, µ,5µf π * f * R π **k N AU i kreds A.: Rmin AU min = + + = gg R7 k Rmax k AU max = + + = gg R7 k AU i kreds B.: R k AU = + + = gg R9 k AU i alt.: AU = A * B * gg min min = AU = A * B * gg max max = UA + - V+ V- n TL7//TI OUT C fig.. V R k R7 k C7,5µF 5 UB + - V+ V- OUT 7 TL7//TI R k R9 k C,5µF Blander 7-- Side /7

5 Oscillator.: Oscillatoren kører helt nøjagtigt på,5mhz, kredsløbet bruger Xtals serie resonans frekvens da det er der Xtalet har sin laveste impedans, og det skal det ha fordi at signalet bliver koblet tilbage gennem Xtalet til basis på MPSH. M K Z eks. Rs fs fp f. fig.. V C5 µf R k L.5µH Q C -pf C.7nF R5 k R k MPSH R7 k X 7 Mega C p R 5.k R C n C 7p R Z LX Z Out k fig. 5. Til beregningerne på oscillatoren er der brugt data fra en BF transistor selv om der bruges en MSPH. Givet af underviser. U BB =,5V h FE = Og modstands og kondensator værdier. R BB = R // R k //5,k =, 7kΩ Ic = ( U U )* h (,5,7) R BB + h FE * RE * =,,k + * BB BE FE [] yie = gie + jbie =,m + jm s indgang på BF ca. samme værdiger som MSPH [] yoe = goe + jboe = µ + jµ s udgang på BF ca. samme værdiger som MSPH [] yfe = m jm s ma 7-- Side 5/7

6 Xc = =, Ω π * f * C π * 7M * p Xtal Xc = = 5Ω π * f * C π * 7M * 7 p Xtal Rs = 5 der er valgt Ω serie modstand for Xtalet. Z LX = X 5 C jx j5 9 5 R j C = S Z = R + P jµ ( R5 + R // R7) // R // =,9k j, k Out 7 R P, 7k med et Q på 5 og 7MHz. Anslåede værdier for den anvendte spole Åben sløjfeforstærkning. open loop = AuoL. ( m jm) yfe A UoL = = 9 + j7 gg yoe + yl µ + jµ + 7µ y = + = µ L R R5 + R // R7 7 P Z LX 9 j5 β =,m 9, Z + Z 9 j5 + 9k j,7k LX Out jxc j, β = =, R + j + j5 S Xc Clost loop = AucL. AUcL = AUoL * β * β *,m 9, *, =,, 5 gg Au er større end gg og der med OK dog skulle vinklen ha været º eller º, Hvis forstærkningen havde været for lille f.eks.,9gg kunne man ændre R eller forholdet mellem C og C for at få forstærkningen gjort større. Stører AU mindre C. Mindre AU stører C. Beregning af C.: = = + π * f * L π *,5M *,5 µ C p pf pf variabel 7-- Side /7

7 Blander.: Blanderen bruges til at blande to signaler sammen, de 7MHz fra oscillatoren og LF signalet fra mikrofon forstærkeren til et AM (amplitude modulation) signal. Blanderen er byget op omkring en BFR dual mosfet som får signaler ind på G og G som den blander sammen. Komponent værdiger der er brugt i blanderen er givet af underviser på grund af tidspres. R blev sat ind i kredsløbet da det blev testet fordi at signalet var alt for stort så signalet skal dæmpes en del fordi at transistoren (Q) i udgangstrinet ikke kunne følge med. V L C C5 R LF in k Oscillator C n R 7k G G D S uh R.9k Q BFR n n C Out.7n C7.7n R9 k R C n C9 n fig.. C7 = =,97n,7nF π * f * Ø ( R // R9 // R) π *,5K *( 7k //k /k) f = =, KHz Ø π * C7 * ( R // R9 // R) π *,7n *( 7k //k /k) C = = 7,n nf π * f * N ( R+ ( R // R9) ) π **( k + ( k // 7K )) f = = 7, Hz N π * C* ( R+ ( R // R9) ) π * n *( k + ( k // 7K )) 7-- Side 7/7

8 Udgangsforstærker.: Udgangstrinnet er en fælles kollektor som har en teoretisk forstærkning på under gang men i praktisk som det ses på side, fig.. er der en for stærkning på ca. gange. V Blander R,k Q ANT R k MPSH R C,7nF 5 U RE er valgt til V I C er valgt til 5mA fig. 7. U RE RE = = = 5Ω 5Ω I 5m C U RE IC = = =, 9mA R 5 E R BB skal som håndregel være ca. gange stører end R E. R = R * R = 5 * = 5, kω BB E BB R er valgt til kω R = ( RBB R ) ( 5,k k ) =,7k, kω U BB er beregnet til følgende I h C U = U + *( R + R + h ), + *( 5,k + 5* ) =, V 5m BB BE BB E FE FE Beregning af antennen.: C * λ = = =,77m f 7M 7-- Side /7

9 Modtager. NE.: Modtageren er byget ud fra et kredsløb som er fundet på nettet, der er regnet om på komponenterne da det ikke er den samme frekvens der modtages. V C n U LM75C IN OUT GND C n C9 C9 5V.7nF 5 7 C U VCC Out Ant 7 SA Ant Setl Out ANT C µf p T n C.5µF vindinger -pf fig.. L er valgt til,5µh da det var den mindste der var på lager, uden på den er der viklet vindinger. Frekvensen der skal modtages er,5mhz som indstilles på C. C = = p pf + pf π * f * L π *,5M *,5µ variabel De pf blev dog pillet fra igen da kredsløbet blev testet da det viste sig at modtage frekvensen ikke kunne indstilles korrekt, C er indstillet til ca. halvdelen af sin max værdig, ud fra dette kan det konkluderes at der må være nogle sprednings kapaciteter i ledninger og printbaner. 7-- Side 9/7

10 LF forstærker.: LF forstærkeren skal forstærke signalet fra modtageren en lille smule da signalet sendes over til en aktiv højtaler, hvor volumen kan justeres på. LF forstærkeren bruger single supply derfor hæves signalet op til den halve forsyningsspænding på ben 5, med R og R. Da der bruges en TL7 skal indgangene på den kreds der ikke bruge (ben og ) ligges til stel for at kredsen ikke skal stå og pulse fra V til V på udgangen (ben ). V R C7 R k C5 V n UA + - V+ V- OUT TL7//TI k R k 5 UB + - V+ V- 7 OUT TL7//TI n LF Out R k R5 k C µf fig. 9. R k AU = + + = gg R5 k Lavpas ledet består af R og C5 skal fjerne alle frekvenser over,5khz som et minimum. C = = 5nF nf π * f * R π *,5k *k f = = 7, KHz π * C * R π *n*k 7-- Side /7

11 Test.: Senderen.: Senderen blev testet med et sinus signal på KHz mv PP fra en Hameg generator (HM ) som blev sendt ind på ben af UA. Målingerne er fortaget med et oscillocop med en : probe. V C R5 MICROPHONE UB k n 5 MK C UA + TL7//TI 7 + OUT nf R OUT - TL7//TI R R k - k k R9 R R7 k k V k C L C7,5µF uh,5µf V C C C5 L R C R C D n n µf.5µh 7k -pf C R5 k n G Q R BFR G k S.7nF k Q V+ V- V+ V- C n R.9k C5 n C.7n R,k R k ANT Q MPSH C,7nF R X 7 Mega C p R 5.k MPSH R C n R7 k C7.7n R9 k R C n C9 n 5 C 7p R k fig Side /7

12 Modtager.: Modtageren blev testet med et 7MHz signal med et KHz moduleret signal oven i, signalet der blev brugt til at teste med kom fra en Rohde & Schwarz signal generator, som sendes ind på ben af U der skal dog sættes en kondensator ind imellem Rohde & Schwarz signal generator og ben på U for at beskytte Rohde & Schwarz signal generator for at der ikke bliver sendt spænding tilbage i Rohde & Schwarz signal generator. Målingerne er fortaget med et oscillocop med en : probe. V C n U LM75C IN OUT GND C n C9 5V.7nF C9 p T 5 7 U C.5µF vindinger -pf VCC Out Ant 7 C SA n Ant Setl Out ANT C µf R k C5 n V R k R k UA + - V+ V- OUT TL7//TI C7 n LF Out R k R5 k C µf fig Side /7

13 Konklusion.: Senderen virker som den skal der var dog nogle små problemer, bl.a. med C som er beregnet til pf, hvor der til at starte med blev brugt pf//pf variabel men området der kunne justeres i var alt for lille og der for blev kondensatoren på pf fjernet og der ved blev det variable område stort nok, det kan ud af dette konkluderes at der må være nogle små kapaciteter i ledninger og printbaner. Der var også et problem da sender kredsløbet er bygget op på vero-board og der skulle trækkes ledninger imellem de to print, for ledningerne skal være meget korte da der med lange ledninger ikke kom det rigtige signal ud af senderen, med mindre at ledningerne lå meget præcist og der skulle ikke meget til før det ikke virkede Der kan af dette konkluderes at når der skal laves print med høje frekvens skal man lave hele kredsløbet på et print. I modtager delen bruges der en SA som skal bruge en svingningskreds på ben af IC U, kondensatoren i svingningskredsen blev beregnet til pf og blev lige som i senderen sat sammen af pf//pf variabel men der opstod samme problem og kondensatoren på pf blev taget ud af kredsløbet igen, derefter virkede svingningskredsen igen. 7/- Klaus Jørgensen. 7-- Side /7

14 Bilag.: Bilag.: Litteraturliste PDF. SA. TL7. MPSH. BFR. LM75. Link Side /7

15 Bilag.: Komponentliste. Antal. Nr. Navn. Værdi / type. Tolerance. Spænding / Strøm / effekt Bemærkninger. C Elektrolyt. µf ±% 5V C Elektrolyt. µf ±% 5V C5 Elektrolyt. µf ±% 5V C, C Kondensator. -pf Variable C Kondensator. 7pF ±% Keramisk. C9 Kondensator. pf ±% Keramisk. C Kondensator. pf ±% Keramisk. C Kondensator. nf ±% C, C, C5 Kondensator. nf ±% Afkobling / Keramisk. C7, C Kondensator..7nF ±% Keramisk. C Kondensator..7nF ±% Keramisk. C, C9 Kondensator..7nF ±% Keramisk. C9 Kondensator. n ±% Afkobling / Keramisk. C, C5 Kondensator. nf ±% Keramisk. C Kondensator. nf ±% Keramisk. C, C, C, C, C7, C Kondensator. nf ±% Afkobling / Keramisk. C Kondensator. nf C7, C Kondensator..5µF ±% V R Modstand. ±5%,W R Modstand. 5 ±5%,W R Modstand. ±5%,W R, R5, R7, R9, R, R5 Modstand. k ±5%,W R Modstand..9K ±5%,W R Modstand. 5.K ±5%,W R Modstand..K ±5%,W R7, R, R Modstand. K ±5%,W R Modstand. K ±5%,W R Modstand. K ±5%,W R Modstand. K ±% Potmeter. 7 R, R9, R5, R, R, R, R Modstand. K ±5%,W R Modstand. 7K ±5%,W Q Mosfet. BFR Dual Mosfet U, U Opamp. TL7 U Regulator 5V LM75 L Spole..5µH ±% T Spole..5µH Med vindinger viklet rundt om. L Spole. µh ±% U Synchroderector. SA Modtageren. Q, Q Transistor. MPSH HF transistor X Xtal.,5MHz Krystal. 7-- Side 5/7

16 Bilag.: Diagram. 7-- Side /7

17 Bilag.: Oplæg. 7-- Side 7/7