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 iкt) 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>3щT0 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 24.04.2009

  • Методика 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 24.04.2009

  • Структурная 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 24.04.2009

  • Сущность 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 24.04.2009

  • Структурная 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 09.05.2012

  • Обоснование 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 14.04.2011

  • Расчет 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 24.04.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.