Проектирование передатчика низовой радиосвязи

Разработка варианта структурной схемы передатчика низовой радиосвязи и его отдельных принципиальных узлов. Электрический расчет выходного каскада, согласующей цепи, умножителя частоты, опорного генератора, частотного модулятора и штыревой антенны.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.11.2011
Размер файла 981,1 K

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.

0,05

Максимальная температура корпуса, Со

70

Максимальная рассеиваемая мощность, Вт

0,15

Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы

Крутизна линии граничного режима, См

0,4

Частота, МГц

300,1000

Пороговое напряжение, В

0,3

Емкость коллектора, пФ

2

Емкость эмиттера, пФ

4

Распределенное сопротивление базы, Ом

60

Индуктивность выводов базы, нГн

10

Индуктивность выводов коллектора, нГн

10

Индуктивность выводов эмиттера, нГн

10

Проверим, можно ли пренебречь инерционностью этого транзистора в данных условиях. Для этого необходимо выполнение условия:

, (6.1)

где f - частота генерируемых колебаний, fS - граничная частота транзистора по крутизне.

Граничная частота транзистора по крутизне определяется выражением:

(6.2)

где распределённое сопротивление базы rБ,

а крутизна статической проходной характеристики S0:

(6.3)

Подставляя рассчитанные величины в начальную формулу, получим:

. (6.4)

Таким образом, транзистор в данном случае можно считать безинерционным устройством.

6.2 Расчет автогенератора

Согласно методике [1], выбираем напряжение Uко = 0,5 Uкэ max =12•0.5 = 6 B.

Задаемся углом отсечки который в автогенераторах обычно равен q--=--60..900 Берем --q=700, для этого угла g1--=--0.288. g1 = 1,73 cos?q= 0,342. По графикам рисунок 15 определим значения функций Fi, Fu, Fp;

Рисунок 15. - Графики функций Fi, Fu, Fp которые зависят только от

угла отсечки

Найдем значения коэффициентов обратной связи ki - по току, ku - по напряжению, kp - по мощности рассеяния по формулам:

(6.5)

(6.6)

(6.7)

Таким образом, в данном случае наиболее жесткое ограничение по k определяется допустимым током IКmax.

Выбираем k =0.025 < ki = 0,027

Определяем первую гармонику тока коллектора:

(6.8)

Напряжение на коллекторной нагрузке автогенератора:

(6.9)

Сопротивление коллекторной нагрузки:

(6.10)

Проводимость:

(6.11)

Мощность отдаваемая цепью коллектора:

(6.12)

Чтобы обеспечить режим работы автогенератора, найдем величину коэффициента использования напряжения питания:

(6.13)

Напряжение питания:

(6.14)

выберем стандартное ЕК=12 В;

Напряжение возбуждения найдем как:

(6.15)

Входное сопротивление автогенератора:

(6.16)

Постоянная составляющая тока базы:

(6.17)

Смещение на базе:

(6.18)

6.3 Расчет элементов колебательного контура

Задаемся величинами и КПД контура , тогда - добротность нагруженного контура;

Коэффициент включения контура в коллекторную цепь:

(6.19)

Реактивное сопротивление между коллектором и эмиттером:

(6.20)

отсюда:

(6.21)

Из стандартного ряда выбираем С4 = 2,2 нФ

Реактивное сопротивление между базой и эмиттером:

(6.22)

(6.23)

Из стандартного ряда выбираем С5 = 91 нФ

Реактивное сопротивление между базой и коллектором:

(6.24)

(6.25)

(6.26)

(6.27)

Для обеспечения возможности настройки контура автогенератора в качестве емкости С6 используем подстроечный конденсатор, L1 примем равной 10 мкГн.

Сопротивление R3 входит в контур и поэтому шунтирует его, чтобы этого не происходило нужно взять его величину значительно большей, чем сопротивление коллекторной нагрузки, т.е. выбираем R3 = 2,7 кОм.

Значения сопротивлений R5, R4 выберем исходя из следующего соображения:

Из стандартного ряда выбираем R5 = R4 =56 кОм

6.4 Расчет цепи автосмещения

Цепь автоматического смещения транзистора предназначена для поддержания транзистора в открытом состоянии при отсутствии колебаний. После самовозбуждения автогенератора напряжение смещения автоматически должно принять значение, которое соответствует режиму с рассчитанным ранее углом отсечки.

Величина сопротивления R1 определяется соотношением:

(6.28)

(6.29)

Выбираем из ряда номинальных значений R1 = 5,6 кОм, R2 = 200 Ом.

Проверим невозможность прерывистой генерации. Для этого необходимо выполнение следующего условия:

(6.30)

Подставляя в (6.30) числовые значения, делаем вывод, что прерывистая генерация отсутствует: 1,76•10-5 < 4,02•10-4.

6.5 Выбор значений блокировочных элементов

Величины блокировочных ёмкостей С3 выбираются из условия:

(6.31)

Выберем величину С3 такой, что Х3 = 0,01 XL. Получаем:

(6.32)

Из ряда номинальных значений выбираем С3 = 24 нФ.

Индуктивность LБЛ предназначена для того, чтобы источник питания не шунтировал контур автогенератора. Её величина выбирается из условия:

(6.33)

Пусть ХL БЛ = 100 XL. Вычисляя величину индуктивности LБЛ, получаем:

(6.34)

Емкость С8 включена для блокировки постоянной составляющей, имеющейся на выходе усилителя сигнала передаваемого сообщения. Ее величина выбирается из условия:

(6.35)

где ХС8 - сопротивление ёмкости С8 на нижней частоте модулирующего напряжения fн, что для речевого сообщения составляет 250 Гц (по условию).

(6.36)

Из номинального ряда выбираем С8 = 2,4 нФ.

6.6 Расчет частотного модулятора

Параметры сообщения:

(6.37)

где m - индекс модуляции,

f - девиация частоты на выходе передатчика, тогда

Ширина спектра радиочастот передаваемого сигнала:

(6.38)

Расчет частотного модулятора по сигналу ведем исходя из следующих величин:

- добротность нагруженного контура;

- напряжение питания;

- емкость контура автогенератора;

- амплитуда высокочастотного колебательного напряжения на контуре;

- коэффициент гармоник;

- показатель степени для “резкого” перехода.

Выбираем варикап 2В125Б, который имеет следующие параметры:

Относительная девиация частоты:

(6.39)

Напряжение смещения на варикапе , при этом емкость варикапа , а его добротность:

; (6.40)

Нормированная амплитуда модулирующего сигнала:

; (6.41)

Амплитуда модулирующего напряжения:

(6.42)

Коэффициент управления емкостью контура:

; (6.43)

Необходимое изменение емкости контура:

(6.44)

Выберем коэффициент схемы , тогда коэффициент включения варикапа в контур:

(6.45)

Емкость конденсатора связи:

; (6.46)

Из стандартного ряда выбираем С7 = 1,5 пФ

Сопротивление делителя напряжения при токе :

(6.47)

Выбираем значения сопротивлений из расчета R6 = 2R7 тогда с учетом стандартного ряда : R6 = 8,2 кОм, R7 = 3,9 кОм

Необходимое изменение емкости варикапа в процессе модуляции:

(6.48)

Амплитуда высокочастотного напряжения на варикапе:

; (6.49)

Проверка режима работы варикапа:

; (6.50)

Для подстройки ГУНа системой ФАПЧ необходимо изменять емкость контура, для этого параллельно к емкости С6 (главная составляющая общей емкости контура) через емкость связи С2 подключен варикап VD2 (рисунок 14), элементы С2 и VD2 рассчитываются вместе с системой ФАПЧ.

7. Расчет кварцевого автогенератора

7.1 Схема автогенератора

Схема автогенератора изображена на рисунке 16, рабочая частота автогенератора 3,375 МГц. В качестве активного элемента в схеме автогенератора будет применен биполярный транзистор ГТ311, т.к. он обеспечивает требуемую выходную мощность и может работать на рассчитываемой частоте. (Параметры транзистора приведены в П5):

Рисунок 16. - Кварцевый автогенератор

Автогенератор [1] представляет собой емкостную трехточку, которая образована кварцевым резонатором ZQ, выполняющим роль индуктивности, и конденсаторами С1 и С2. Резисторы R1, R2, R3, R4 обеспечивают внешнее и автоматическое смещение для транзистора. Конденсатор С3 служит для блокировки резистора R3 на рабочей частоте, что исключает отрицательную обратную связь. Дроссель L1 включен для того, чтобы не зашунтировать трехточку через источник питания Eк.

Задаемся следующими параметрами:

· Мощность в нагрузке Рн =0,1 мВт,

· частота резонанса f = 3,375 МГц,

· ток iкм = 10 мА,

· коэффициент а = 0,1 - оценивает степень связи колебательной системы с нагрузкой,

Найдем мощность рассеиваемую на кварце:

(7.1)

Мощность отдаваемая транзистором:

(7.2)

Найдем значения аппроксимированных параметров:

(7.3)

(7.4)

(7.5)

(7.6)

Нормированная частота колебаний:

(7.7)

7.2 Расчет параметров колебательной системы

Для кварцевого резонатора:

Примем отношение емкостей:

(7.8)

Крутизна коллекторного тока, усредненная за период колебаний:

(7.9)

Найдем номинал емкости С - коллекторной нагрузки транзистора:

(7.10)

=1.74 нФ

тогда С2 найдем из соотношения (7.8):

(7.11)

из стандартного ряда выбираем С2 = 6,2 нФ

Найдем значения комплексных сопротивлений:

(7.12)

(7.13)

Для расчета емкости С1 при известном значении С требуется выбрать индуктивность L1 из условия:

(7.14)

тогда, (7.15)

теперь из формулы (7.14) найдем индуктивность L1

(7.16)

Из стандартного ряда выбираем С1= С3 =С4 = 3,6 нФ, индуктивность L1= 1,3 мкГн.

7.3 Режимные параметры активного элемента

Гармонические составляющие тока коллектора:

(7.17)

(7.18)

Амплитуда напряжения на базе:

(7.19)

Амплитуда напряжения на коллекторе:

(7.20)

где: (7.21)

Найдем мощность подводимую к коллекторной цепи:

(7.22)

Мощность рассеиваемая на коллекторе:

(7.23)

Постоянная составляющая тока базы:

(7.24)

Смещение на базе:

(7.25)

7.4 Расчет по постоянному току

С ростом сопротивления автосмещения R3 его стабилизирующее действие увеличивается, а энергетические показатели ухудшаются. В качестве компромиссного решения рекомендуется выбирать R3=100…500 Ом.

Выбираем R3 = 300 Ом.

Сопротивление R4 определим из соотношения:

(7.26)

Напряжения источников питания цепи коллектора и базы найдем по формулам (7.27), и (7.28):

(7.27)

(7.28)

Принимаем ток через делитель Iд = 5IБ = 0,22 мА

Сопротивления делителя в цепи питания:

(7.29)

(7.30)

Из стандартного ряда выбираем R1 = 27 кОм, R2 = 4,7 кОм.

Вывод

На сегодняшний день все вопросы, касающиеся радиосвязи и средств ее непосредственного обеспечения очень актуальны, тем боле, что радиосвязь с каждым днём всё глубже проникает во все сферы деятельность человека, и позволяет оперативно передавать информацию от абонента к абоненту, практически мгновенно, минуя огромные расстояния.

Обслуживание уже существующих средств обеспечения радиосвязи и разработка новых лежат на плечах радиоинженеров всего мира, тем более что с каждым днём всё острее идёт борьба за освоение новых диапазонов рабочих частот и методов кодирования (сжатия) и декодирования информации в реальном масштабе времени при передаче ее посредством радиосвязи.

Освоение большого количества материала при подготовке радиоинженеров занимающихся вопросами радиосвязи обязательно должно сопровождаться и достаточным количеством практической деятельности, для более полного понимания проблематики изучаемого вопроса. Одним из видов практической деятельности является курсовое проектирование, основной задачей которого является упорядочение полученных знаний в процессе самостоятельной разработки блоков РПУ.

Таким образом, в ходе выполнения данной курсовой работы была спроектирована структурная схема передатчика НРС, рассчитаны оконечный мощный каскад передатчика, цепь согласования с нагрузкой, умножитель частоты и цепь согласования его с оконечным каскадом, так же были произведены расчеты генератора управляемого напряжением и кварцевого автогенератора. Параметры рассчитанных каскадов передатчика полностью удовлетворяют техническим требованиям, описанным в техническом задании на проектирование.

Список литературы

1. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ./ Под ред. Г.М. Уткина. - М.: Сов. Радио, 1979. - 320 с.

2. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. / Под. ред. Г.М. Уткина - М.: Сов. Радио, 1994. - 416 с.

3. Методическое пособие для выполнения курсового проекта по дисциплине “Радиопередающие устройства” для студентов специальности 7.090701 “Радиотехника” всех форм обучения. / Сост. С.П. Гулин, И.Н. Сметанин. - Запорожье: ЗНТУ, 2008. - 52 с.

4. Проектирование радиопередающих устройств./ Под ред. В.В. Шахгильдяна - М.: Радио и связь, 1984. - 421 с.

5. Радиопередающие устройства. / Под ред. В.В. Шахгильдяна - М.: Связь, 1980. - 328 с.

6. Радиопередающие устройства. / Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина. - М.: Радио и связь, 1982. - 402 с.

7. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. / Справочник. / Под ред. Н.Н. Горюкова. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 902 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • 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

  • 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

  • Выбор оптимального варианта структурной схемы передатчика, синтез его функциональной схемы. Характеристика транзисторного автогенератора, фазового детектора, усилителей постоянного тока и мощности, опорного генератора. Расчет автогенератора и модулятора.

    курсовая работа [133,3 K], добавлен 16.01.2013

  • Порядок составления блок-схемы передатчика, работающего на 120 МГц. Выбор и обоснование транзистора для работы в выходном каскаде. Вычисление модулятора и коллекторной цепи. Расчет параметров возбудителя, умножителя цепи и предоконечного каскада.

    курсовая работа [810,5 K], добавлен 03.01.2010

  • 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

  • Разработка структурной схемы передатчика. Расчёт усилителя мощности, цепи согласования, амплитудного модулятора, частотного модулятора, возбудителя частоты (автогенератора), колебательной системы, цепи питания и смещения, ёмкости связи с нагрузкой.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.07.2015

  • Обоснование структурной схемы. Электрический расчет. Выбор усилительного полупроводникового прибора. Расчет выходного фильтра. Выбор стандартных номиналов. Электрическая схема оконечного мощного каскада связного передатчика с частотной модуляцией.

    курсовая работа [411,7 K], добавлен 14.11.2008

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.