Исследование радиопередающего устройства
Структурная схема передатчика. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Расчет параметров штыревой антенны. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.04.2009 |
| Размер файла | 5,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»
Кафедра теоретических основ радиотехники
ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине «Устройства формирования и генерирования сигналов»
Преподаватель: Булатов Л.И.
Студент: Жуков А.В.
Группа: Р-439А
Екатеринбург 2006
Содержание
Задание на курсовое проектирование
Структурная схема передатчика
Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада 5
Расчет параметров штыревой антенны
Расчет выходной цепи оконечного каскада
Расчет входной цепи оконечного каскада
Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой
Конструкторский расчет элементов оконечной ступени
Расчет параметров катушек L21 и L22
Выбор стандартных номиналов
Выбор блокировочных дросселей L19 и L20
Выбор блокировочной емкости C56 15
Выбор емкостей C57 и C58
Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика
Заключение
Список использованной литературы
Приложение 1 Задание на курсовое проектирование
Вам предлагается для исследования и расчета оконечной ступени схема реального радиопередающего устройства.
Составьте пояснительную записку, которая должна содержать следующие разделы:
1. Структурная схема передатчика с пояснениями: тип применяемой модуляции, вид согласующего устройства выходного каскада передатчика с нагрузкой, схема возбудителя передатчика.
2. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Полагая, что мощность выходной ступени P1=8Вт, а антенна - это вертикальный штырь длиной l=0.5м, сделайте расчет электрического режима этого каскада и устройств согласования передатчика с нагрузкой.
3. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени.
4. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.
Принципиальная схема радиопередатчика:
Рис.1. Схема ультракоротковолнового передатчика
Структурная схема передатчика
1
Рис. 2. Структурная схема передатчика
Из структурной схемы видно, что в передатчике используется косвенный метод получения ЧМ.
Схема возбудителя передатчика:
Рис. 3. Схема возбудителя передатчика
Схема автогенератора - осцилляторная (емкостная трехточка с заземленным эмиттером).
Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада
Рис. 4. Схема оконечного каскада
Расчет параметров штыревой антенны
Для расчета параметров антенны была использована программа MMANA.
Антенна - это вертикальный штырь длиной l=0.5м
Вид антенны с учетом подстилающей поверхности:
1
Рис. 5. Вид антенны с учетом подстилающей поверхности
Зададимся следующими параметрами:
· Материал - медь
· Радиус антенны - 5мм.
Результаты работы программы представлены на рис.5, рис.6 и рис.7.
Рис. 6. Результат работы программы (вкладка «Вычисления»)
Рис. 7. Результат работы программы (вкладка «Вид»)
Рис. 8. Результат работы программы (вкладка «Диаграммы направленности»)
В результате сопротивление антенны получилось равным:
ZA=RA+jXA=23.835-j3.345 (Ом).
Так как RA<<XA, следовательно реактивной составляющей можно пренебречь. Следовательно:
ZARA=23.835Ом.
Расчет выходной цепи оконечного каскада
Производится расчет выходной цепи оконечного каскада на заданную мощность P1=8Вт.
Угол отсечки коллекторного тока и=105.7? (выбирается так, чтобы смещение на базе получилось равным 0).
Коэффициенты Берга для и=105.7?:
1. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:
2. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в граничном (критическом) режиме:.
3. Максимальное напряжение на коллекторе:.
4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:.
5. Постоянная составляющая коллекторного тока:.
6. Максимальная величина коллекторного тока:.
7. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:.
8. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:.
9. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:.
10. Сопротивление коллекторной нагрузки:.
Расчет входной цепи оконечного каскада
Данная методика расчета справедлива на частотах до (0,5…0,8)fT. Так как у транзистора КТ934В частота единичного усиления fT=700МГц, следовательно эта методика может использоваться для расчета входной цепи оконечного каскада.
Для устранения перекосов в импульсах iк(щt) нужно включать шунтирующее добавочное сопротивление Rдоп между выводами базы и эмиттера транзистора, как показано на рис. 9.
Рис. 9
Сопротивление Rдоп выравнивает постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и в открытом состоянии. Одновременно сопротивление Rдоп снижает максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе.
.
При включении транзистора с ОЭ целесообразно между коллекторным и базовым выводами транзистора включать сопротивление RО.С., как показано на рис. 10.
Рис. 10
.
В результате включения RО.С. создается дополнительная отрицательная обратная связь на низких и средних частотах, такая же по величине, как на высоких частотах через емкость CК. В результате на всех частотах модуль коэффициента усиления по току транзистора в(щ) снижается в ч раз.
.
При работе транзистора на частотах щ>3щT/в0 в реальной схеме генератора можно не ставить сопротивления Rдоп и RО.С.. Однако в последующих расчетных формулах сопротивление Rдоп необходимо оставлять.
1. Амплитуда тока базы .
2. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
3. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов
4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе
5. Значения LВХ.О.Э, rВХ.О.Э., RВХ.О.Э., CВХ.О.Э. в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора на рис. 11.
Рис. 11. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора
6. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (ZВХ=RВХ+iXВХ)
7. Входная мощность
8. Коэффициент усиления по мощности
Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой
В данной схеме роль согласующего устройства играет параллельный колебательный контур L21-C57-L22-C58. Целесообразно поменять местами емкость C57 и индуктивность L22 (рис. 12).
Рис. 12. Согласующее устройство
Для расчета зададимся следующими значениями:
· Характеристическое сопротивление контура:с=(50…200)Ом с=200Ом
· Добротность ненагруженного контура:QХХ=(50…100) QХХ=100
· КПД цепи согласования:зЦС=(0.5…0.8) зЦС=0.7
Для удобства расчета сделаем замену:
C1=C57;
C2=C58;
L1=L22;
L2=L21;
RН=RА=23.835Ом.
Добротность нагруженного контура:
QН=QХХ(1- зЦС)=
Эквивалентная индуктивность контура:
Эквивалентная емкость контура:
Мощность, отдаваемая в нагрузку (антенну):
Коэффициент подключения АЭ к контуру:
Через эквивалентную индуктивность контура и коэффициент подключения АЭ к контуру можно рассчитать индуктивности L1 и L2:
Коэффициент подключения нагрузки к контуру:
Через эквивалентную емкость контура и коэффициент подключения нагрузки к контуру можно рассчитать емкости C1 и C2:
Следовательно:
C57=C1=5.6762пФ;
C58=C2=101.96пФ;
L22=L1=207.63нГн;
L21=L2=7.4464нГн.
Расчет блокировочных элементов:
Конструкторский расчет элементов оконечной ступени
Расчет параметров катушек L21 и L22
Определим значение контурного тока:
Действующее значение контурного тока:
Зададимся разницей между температурой провода и окружающей среды:
Диаметр провода катушки:
Исходя из диаметра провода выбираем диаметр катушки:
Выберем длину катушки:
Следовательно коэффициент формы катушки:
Индуктивность катушки:
Необходимое число витков цилиндрической катушки:
Шаг намотки:
Число витков индуктивности L21:
Число витков индуктивности L22:
Выбор стандартных номиналов
Выбор блокировочных дросселей L19 и L20
Выбор дросселя L20:
Так как и , следовательно выбираем дроссель ДМ-3-1. Его характеристики:
Выбор дросселя L19:
Так как и , следовательно выбираем дроссель
ДМ-0.2-25.
Его характеристики:
Выбор блокировочной емкости C56
Так как и , следовательно выбираем керамический конденсатор К10-50.
Его характеристики:
· Номинальное напряжение 25В;
· Номинальная емкость 30000пФ;
· Ширина (1,5…5,5)мм;
· Длина (1,3…4,4)мм;
·
Высота (1,2…1,8)мм;
· Внешний вид:
Выбор емкостей C57 и C58
Выбор емкости C57:
Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C57:
Выбираем конденсатор КПК-МН.
Его характеристики:
· Номинальное напряжение 350В;
· Минимальная емкость, не более 4пФ;
· Максимальная емкость, не менее 15пФ;
· Длина 15мм;
· Высота 9мм;
·
Ширина 11мм;
· Внешний вид:
Выбор емкости C58:
Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C58:
Для реализации емкости C58 необходимо включить параллельно конденсаторы К10-17 и КТ4-28.
Характеристики конденсатора К10-17:
· Номинальное напряжение 25В;
· Номинальная емкость 91пФ;
· Ширина (1,5…1,2)мм;
· Длина (1,3…8,6)мм;
· Высота (1,8…3,3)мм;
· Внешний вид:
Характеристики конденсатора КТ4-28:
· Номинальное напряжение 25В;
· Минимальная емкость, не более 4пФ;
· Максимальная емкость, не менее 20пФ;
· Длина 2,8мм;
· Высота 1,2мм;
·
Ширина 2,6мм;
· Внешний вид:
Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика
Кварцевый автогенератор
VT1, ZQ1, C4, C1, C2 - емкостная трехточка.
L1 - блокировочная индуктивность.
C7 - блокировочная емкость.
R1, R4 - делитель напряжения, необходимый для подачи смещения на базу.
R6 - для подачи питания на коллекторную цепь и подачи смещения на базу транзистора VT1.
С8 - блокировочная емкость.
Фазовый модулятор
L2, VD1, VD2, C11, C12 - колебательный контур. При подаче модулирующего напряжения, варикапы изменяют свою емкость, следовательно меняются параметры контура и происходит модуляция.
Умножитель на 2
R14 - для подачи смещения на базу.
C14 - блокировочная емкость.
L3, C15, C16 - колебательный контур, настроенный на 2 гармонику.
R20 - для подачи смещения за счет тока базы.
C48, L12 - Г-образный четырехполюсник.
Усилитель НЧ
C3 - блокировочная емкость.
R2 - для настройки микрофона.
C5, C6 - блокировочные емкости.
R3, C5, C6 - цепь автосмещения.
C9 - блокировочная емкость.
R7 - для питания стоковой цепи транзистора VT2.
C10 - блокировочная емкость.
R8, R11 - делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT3.
R12 - обеспечивает автосмещение.
R13 - для питания коллекторной цепи транзистора VT3.
C13 - блокировочная емкость.
R15, R16 - делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT5.
R18 - обеспечивает автосмещение.
R19 - для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT5.
C17 - блокировочная емкость.
С18 - блокировочная емкость.
VD3, VD4 - ограничительные диоды. Необходимы для ограничения по амплитуде резких всплесков речевого сигнала. Следовательно происходит увеличение коэффициента модуляции.
C22, L5, C23 - П-образный ФНЧ.
C24 - блокировочная емкость.
R24, R25 - делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT8.
R27 - обеспечивает автосмещение.
C28 - блокировочная емкость. Шунтирует коллекторную цепь транзистора VT8 по высокочастотному току, попавшему с модулятора.
R28 - для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT8.
C29 - блокировочная емкость.
R29 -для подачи смещения на варикапы VD1, VD2.
C41 - блокировочная емкость.
R30 - для изменения девиации.
R31, C45, R10 - интегратор.
Усилитель мощности
C52, L15 - Г-образный четырехполюсник.
L16 - блокировочная индуктивность.
C53 - блокировочная емкость.
L17 - нагрузка.
C54, C55, L18 - Т-образный четырехполюсник.
L19 - блокировочный дроссель. Задает нулевое смещение на базе.
L20 - блокировочная индуктивность.
L21, L22, C57, C58 - колебательный контур. Согласует выходной каскад передатчика с нагрузкой.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта был рассчитан оконечный каскад передатчика. Был произведен конструкторский расчет катушек индуктивности и выбор стандартных номиналов емкостей и блокировочных дросселей. Были приобретены навыки анализа принципиальных схем радиопередающих устройств.
Список использованной литературы
1. Проектирования радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, И.А. Попов и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1993, 512с.
2. Шумилин М. С., Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987.
3. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2003 г.
Приложение 1
Параметры транзистора КТ-934В
|
Параметры идеализированных статических характеристик |
Сопротивление насыщения транзистора rнас, Ом |
0,45 |
|
|
Сопротивление материала базы rБ, Ом |
|||
|
Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера rЭ, Ом |
0 |
||
|
Напряжение отсечки коллекторного тока ,В |
0,7 |
||
|
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ в0 |
50 |
||
|
Высокочастотные параметры |
Частота единичного усиления по току fT, МГц |
700 |
|
|
Барьерная емкость коллекторного перехода CК, пФ |
22 |
||
|
Барьерная емкость эмиттерного перехода CЭ, пФ |
200 |
||
|
Постоянная времени коллекторного перехода фК, пС |
5 |
||
|
Барьерная емкость активной части эмиттерного перехода СКА, пФ |
|||
|
Индуктивность вывода эмиттера LЭ, нГн |
1 |
||
|
Индуктивность вывода базы LБ, нГн |
2.8 |
||
|
Индуктивность вывода коллектора LК, нГн |
2.5 |
||
|
Предельно допустимые значения |
Допустимое напряжение на коллекторе в схеме с ОЭ UКЭ.ДОП, В |
60 |
|
|
Допустимое обратное значение напряжения на эмиттерном переходе UБЭ.ДОП, В |
4 |
||
|
Допустимая постоянная составляющая тока коллектора IК0.ДОП, А |
2 |
Подобные документы
Структурная схема реального радиопередающего устройства с пояснениями. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.
курсовая работа [928,2 K], добавлен 24.04.2009Методика и основные этапы составления структурной схемы передатчика, порядок расчета режима оконечной ступени и штыревой антенны. Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной. Описание назначения каждого элемента разработанной цепи.
курсовая работа [66,9 K], добавлен 24.04.2009Структурная схема передатчика. Краткое описание структурной схемы. Трактовка схемных решений для автогенератора. Подробное обоснование роли элементов схемы. Расчет режима оконечного каскада РПУ и коллекторной цепи выходного каскада. Параметры антенны.
курсовая работа [104,4 K], добавлен 24.04.2009Сущность и назначение радиопередающего устройства, порядок составления и расчета его структурной схемы. Расчет режима оконечного каскада и основных параметров антенны. Методика конструктивного расчета катушек индуктивности оконечного каскада передатчика.
курсовая работа [235,2 K], добавлен 24.04.2009Структурная схема передатчика, расчет оконечного каскада. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ. Расчёт согласующего устройства, выходного фильтра. Конструктивный расчёт катушек индуктивности. Расчет блокировочных элементов.
курсовая работа [627,6 K], добавлен 09.05.2012Обоснование функциональной схемы передатчика. Расчет и определение транзистора для оконечной ступени передатчика. Расчет оконечного каскада, входного сопротивления антенны, цепи согласования. Определение коллекторной цепи генератора в критическом режиме.
курсовая работа [129,0 K], добавлен 14.04.2011Расчет оконечного каскада передатчика и цепи согласования с антенной. Составление структурной схемы РПУ. Выбор структурной схемы передатчика и транзистора для выходной ступени передатчика. Расчет коллекторной и базовой цепи, антенны, параметров катушек.
курсовая работа [92,6 K], добавлен 24.04.2009Проектирование связного радиопередающего устройства с частотной модуляцией (ЧМ). Структурные схемы передатчика с прямой и косвенной ЧМ. Расчет оконечного каскада, коллекторной и входной цепей. Расчет цепи согласования оконечного каскада с нагрузкой.
курсовая работа [876,6 K], добавлен 21.07.2010Структурная схема передатчика. Расчет конструктивных параметров и выбор стандартных элементов. Схема питания и расчет блокировочных элементов. Расчет коллекторной цепи, входной цепи, фильтра нижних частот. Компоновка элементов на плате и выбор дросселя.
курсовая работа [197,1 K], добавлен 29.07.2009Расчет цепей смещения и питания транзистора. Выбор радиодеталей для цепей связи, фильтрации, питания для схемы оконечного каскада. Расчет принципиальной схемы передатчика. Электрический расчет генератора, управляемого напряжением с частотной модуляцией.
курсовая работа [461,5 K], добавлен 04.11.2014
