МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РТУ

к курсовому проекту

тема проекта: «Передатчик связной радиостанции»

Выполнил: ст.гр.315 Кашков М.С.

Проверил: Мостыко В.С.

РЯЗАНЬ 2006

• Введение
• 1. Расчёт передатчика
• 1.1 Расчёт структурной схемы радиопередатчика
• 1.2 Расчёт выходного каскада радиопередатчика
• 1.3 Расчет цепи согласования
• 2. Расчёт задающего генератора
• 2.1 Расчёт величин элементов кварцевого автогенератора
• 2.2 Расчёт энергетических показателей кварцевого автогенератора
• 2.3 Определение нестабильности кварцевого автогенератора
• Заключение
• Список используемой литературы
• Приложение 1 Выписка из госта
• Приложение 2 Схема электрическая принципиальная
• Введение
• В настоящее время радиопередающие устройства получили широкое распространение. Они находят применение в радиосвязи, в РЛС, в сотовой телефонии и в домашних радио телефонах, в охранных сигнализациях, в телевидении и радиовещании т.д. Поэтому важно иметь представление и уметь рассчитывать такие устройства. В данном курсовом проекте необходимо разработать передатчик связной радиостанции, на этом примере и попытаемся познакомиться с подобными устройствами.

1. Расчёт передатчика

1.1 Расчёт структурной схемы радиопередатчика

Важным этапом проектирования является расчёт структурной схемы передающего устройства, т.к. на этом этапе определяется состав и количество блоков передатчика.

Типичная структурная схема передатчика выглядит так:

Буферный каскад служит для развязки автогенератора и последующей схемы.

Наличие усилителя мощности перед выходным каскадом необязательно, если усиления умножителей частоты достаточно. Начнём с расчёта по частоте:

Т.к. стабильность частоты передатчика должна составлять , то автогенератор должен быть с кварцевой стабилизацией. Частота генератора с кварцевой стабилизацией (для кварцев, работающих на 1-ой гармонике) берут в пределах от 5 МГц до 10МГц. Возьмём частоту 5МГц. Тогда умножитель частоты должен иметь коэффициент умножения частоты равный:

Нужно взять целочисленный коэффициент, поэтому примем n=32. Умножитель частоты, для обеспечения требуемого коэффициента умножения по частоте, делают многокаскадным.

Этот коэффициент умножения нужно распределить по каскадам умножения. Умножители частоты делают с коэффициентами умножения: 2 и 5. Разложим n на эти коэффициенты:

32=2*2*2*2*2

Принимая во внимание вышеизложенное, уточняем структурную схему:

рис.1

Расчёт по мощности.

На выходе передатчика необходимо получить мощность 15 Вт. Выходным узлом передатчика является цепь согласования, КПД которой <1.

С учётом потерь в цепи согласования, выходной каскад должен выдавать мощность:

Для выходного каскада вводят коэффициент запаса Кз=1,1…1,3. Для определённости, возьмём Кз=1,2. В итоге мощность выходного каскада должна составлять

Р_вк=23.4*1,2=28Вт

В справочнике найдём подходящий по мощности и частоте (Р _к > Р _вк ,

f _прд < (0,4…0,5)*fт) транзистор для выходного каскада.

Такой транзистор КТ962В. Его характеристики приведены в таб.1.

Рассчитаем схему без усилителя мощности.

С учётом того, что Кр=2,5 ,мощность, подаваемая на вход выходного каскада равна:

Рум5=Рвк/Крвк=28/2,5=11,2 Вт.

Транзистор для умножителя частоты ум5(рис.1): 2Т962А, характеристики которого даны в таб.1.

(Кр=5). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, то Крум5=Кр/1,5=5/1,5=3,3

Мощность на выходе умножителя частоты ум4 должна быть: Рум4=Рум5/Крум5=11,2/3,3=3,39 Вт, а максимальная частота работы ум4 составляет-80МГц

Транзистор для умножителя частоты ум4: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, то Крум4=Кр/1,5=25/1,5=16,66

Аналогично мощность на выходе умножителя частоты ум3 должна быть: Рум3=Рум4/Крум4= 3,39/16,66=0,2 Вт, а максимальная частота работы ум3 составляет-40МГц.

Транзистор для умножителя частоты ум3: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, то Крум3=Кр/1,5=25/1,5=16,66.

Аналогично мощность на выходе умножителя частоты ум2 должна быть: Рум2=Рум3/Крум3= =0,2/16,66=0,012 Вт, а максимальная частота работы ум2 составляет-20 МГц.

Транзистор для умножителя частоты ум2: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, то Крум2=Кр/1,5=25/1,5=16,66.

Мощность на выходе умножителя частоты ум1 должна быть: Рум1=Рум2/Крум2=0,012/16,66=0,00072 Вт, а максимальная частота работы ум1 составляет -10 МГц.

Транзистор для умножителя частоты ум1: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, то Крум1=Кр/2,5=25/2,5=10

Мощность на выходе фазового модулятора должна быть: Рфм=Рум1/Крум1=0,00072/10=0, 000072 Вт. Если принять коэффициент передачи фазового модулятора равным единицы, то получается, что мощность автогенератора 0,000072 Вт.

Кварцевые генераторы могут иметь выходную мощность до 10 мВт, отсюда следует вывод о том, что коэффициента усиления умножителей частоты достаточно и дополнительного усилителя мощности не требуется. На рис.3 приведена окончательная структурная схема передатчика.

РИС.3

1.2 Расчёт выходного каскада радиопередатчика

Методика расчёта приведена в [1]. Ниже приведена схема выходного каскада. Транзистор VT1-КТ962В. Транзистор включен по схеме ОЭ, т.к. эта схема имеет наивысший коэффициент усиления по мощности. Питание на транзистор подаётся через дроссель Др2, который вместе с конденсатором С3 образует фильтр нижних частот, который препятствует прохождению высокочастотных составляющих на источник питания. Сделаем энергетический расчет этого каскада (расчет сделан в среде MathCAD 2000).

Рис.4 Схема электрическая принципиальная выходного каскада

Исходя из результатов энергетического расчета, можно сделать вывод о том, что транзистор выбран правильно, т.к. все токи и напряжения на нём не превышают предельных значений для данного транзистора, при этом он отдаёт требуемую мощность. Рассчитаем остальные элементы выходного каскада:

1.3 Расчет цепи согласования

Выходной каскад передатчика должен быть нагружен на сопротивление R_э', только в этом случае расчеты в пункте 2 будут верны, и выходной каскад будет отдавать заданную мощность. Расчёт цепи согласования будем производить по методике описанной в [2].

Из пункта 2 следует, что R_э'=9.124 Ом (с учётом коллекторного сопротивления). Цепь согласования нагружена на кабель с волновым сопротивлением R_н=R_волн=50 Ом

В качестве цепи согласования применим П-фильтр. Из [3] известно, что одноконтурная цепь согласования (ЦС) способна обеспечить фильтрацию (при КПД=0.8 и Q_хх=80..200) Ф1к=50..100. Рассчитаем, какую фильтрацию, по техническому заданию, цепь согласования должна обеспечивать. Так как основной составляющей побочного излучения является вторая гармоника, то рассчитывать будем по току 2-й гармоники.

Из этих рассуждений можно сделать вывод о том, что одноконтурной цепи согласования недостаточно для того, что бы выполнить требования по фильтрации. Что бы обеспечить эти требования необходимо использовать двухконтурную цепь согласования. Коэффициент фильтрации между контурами разбивается поровну, т.е. Ф_1к=Ф_2к=39.06. Что бы снизить влияние выходного сопротивления транзистора на контур, он подключён к контуру частично.

Определимся со значения элементов принципиальной схемы цепи согласования (рис.4):

Ёмкости С2 (рис.4) соответствует ёмкость С1(рис.5а). Следовательно, С2=33 пФ.

Ёмкости С3(рис.4) соответствует ёмкость С2 (рис.5а). Следовательно, С3=8пФ.

Ёмкости С4(рис.4) соответствует сумма ёмкостей С3 и Ссв1(рис.5а).

Следовательно, С4=24пФ+30пФ=54пФ.

Ёмкости С5(рис.4) соответствует ёмкость С4(рис.5а).

Следовательно, С5=6.6пФ.

Ёмкости С6(рис.4) соответствует ёмкость Ссв2(рис.5а).

Следовательно, С6=34пФ.

Номера соответствующих индуктивностей на рис.4 и на рис.5а совпадают.

Следовательно, L1=0.15 мГн и L2=0.22 мГн.

2. Расчёт задающего генератора

Как уже было сказано выше генератор должен иметь кварцевую стабилизацию, для того, что бы обеспечить требования по стабильности частоты. Методика расчёта изложена в [5].

Все последующие расчёты сделаны в среде MathCAD и все величины указанны в системе СИ.

Итак, подведём итог нашего расчёта:

1.Добились необходимой нестабильности частоты путём кварцевой стабилизации.

2.Мощность, выдаваемая автогенератором- 2,88 мВт, что вполне приемлемо, исходя из расчёта по мощности всего передатчика.

В расчёте были получены значения всех элементов автогенератора, но они не стандартных величин. Определимся теперь со стандартными номиналами элементов автогенератора (рис.6).

С1=270пФ, С2=560пФ, С3=15нФ, С4=1,3нФ,

R1=3.3Ком, R2=470Ом, R3=200Ом,

Lдр=80мкГн.

Заключение

В ходе выполнения данного курсового проекта мы ознакомились с методикой общего проектирования радиопередающих устройств, провели расчёт некоторых основных блоков передатчиков.

Список используемой литературы

1.”Проектирование генератора с внешним возбуждением”. Методические указания к курсовому проектированию N1777./Под ред. Крестова П.А. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань 1998г.

2.”Проектирование транзисторных каскадов передатчиков”. Учебное пособие для техникумов./Под ред. Шумилина М.С. Москва “Радио и связь” 1987г.

3.”Цепи согласования. «Мтодические указания для подготовки к практическим занятиям.» 1520./Под ред. Мишина Ю.Л. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань 1986г.

4.”Выходные усилители. Угловая модуляция. «. Методические указания для подготовки к лабораторным работам. N1059. /Под ред. Мишина Ю.Л. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань 1986г.

5.”Расчёт кварцевого автогенератора. «Методические указания для подготовки к практическим занятиям. N2744. /Под ред. Прибыловой Н.М. Сухорукова В.Н. РГРТА Рязань 1998г.

6.”Проектирование радиопередающих устройств”. Учебное пособие для высших учебных заведений./Под ред. В.В.Шахгильдяна. Москва “Радио и связь” 1993г.

Выписка из ГОСТа

Класс излучения G3E

Мощность несущей, Вт не более 2

Коэффициент нелинейных искажений, % не более 10

Максимальная девиация частоты, кГц не более 5

Уровень паразитной АМ, % не более 3

Ширина полосы частот излучения передатчика кГц не более 16

Уровень паразитной ЧМ, % не более 30

Уровень побочного излучения, мкВт 2

Отклонение частоты 7 10^-6