Генерирование радиочастоты
Рисунок 1. Модуль передатчика/возбудителя для генерирования и модуляции радиочастоты
Генерирование радиочастоты
Требуемые высокочастотные колебания проще всего генерировать при помощи генератора, управляемого напряжением (ГУН, англ. VCO). Такой генератор обеспечивает непрерывные колебания во всей заданной полосе частот, а частота колебания зависит от подаваемого на него управляющего напряжения. В дальнейшем ГУН может быть интегрирован в контур фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), чем обеспечивается более высокая стабильность частоты сигнала. Однако на начальном этапе достаточно использовать простую схему без автоподстройки частоты.
Мощность, генерируемая ГУН, делится на две части при помощи делителя мощности. Одна часть представляет собой мощность передатчика, а вторая часть поступает в приемник в качестве опорного сигнала для преобразования принятых эхо-сигналов с понижением частоты. Таким образом, этот модуль имеет два выхода на лицевой панели.
Между ГУН и нагрузкой подключается буферный усилитель, предназначенный для того, чтобы колебания нагрузки от антенн не оказывали влияния на стабильность частоты. Для предотвращения перехода буферного усилителя в режим ограничения под действием слишком мощного сигнала генератора, перед ним устанавливается аттенюатор. Конструкция модуля такова, что этот аттенюатор может быть легко заменен другим аттенюатором без разборки модуля. Принципиальная схема этой платы приведена на Рисунке 2.
Рисунок 2. Схема передатчика (или возбудителя)
модуляция
Рисунок 2. Схема передатчика (или возбудителя)
(интерактивный рисунок)
В простейших модификациях рассматриваемого радиолокатора этот модуль функционирует как передатчик. В дальнейшем, при подключении дополнительных модулей, таких как импульсный модулятор и усилитель мощности, этот модуль выполняет функции возбудителя (формирователя зондирующего сигнала).
Рисунок 3. Схема кольцевого смесителя
Двухфазная модуляция
Для расширения функциональных возможностей нашего самодельного радиолокатора может быть предусмотрена функция двухфазной модуляции. Данная опция не является обязательной и в простейших вариантах радиолокатора соответствующая схема может быть опущена.
Наиболее простым способом реализации двухфазной модуляции является использование стандартного кольцевого (мостового) смесителя, включаемого в линию питания антенны. В данном случае смеситель не используется по прямому предназначению.
Принцип реализации двухфазной модуляции поясняется на принципиальной схеме (Рисунок 3) смесителя. Поскольку схема симметрична, то высокочастотная энергия может протекать как от точки L (местный гетеродин) до точки R (вход приемника), так и в обратном направлении. Напряжение постоянного тока прикладывается в точке I (промежуточная частота). В таком случае диоды работают как обычные переключающиеся диоды. В зависимости от полярности управляющего напряжения (напряжения смещения), ток протекает либо через диоды D1 и D3, либо через диоды D2 и D4. Таким образом, в зависисмости от полярности управляющего напряжения направление протекания высокочастотного тока в выходной катушке индуктивности меняется на пртивоположное. Это значит, что его фаза меняется на 180°.
В данной схеме переключения могут осуществляться с циклом в 10 нс. Это соответствует тактовой частоте 50 МГц и теоретически обеспечивает разрешающую способность по дальности около 1,5 м. Такая тактовая частота является очень высокой для логических схем и поэтому требует согласования при помощи резистора на входном гнезде смесителя.
Если же данная функция не используется, то на вход I должно постоянно подаваться управляющее напряжение одной из полярностей.