Расчет каскадов ЧМ передатчика

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.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 03.01.2010
Размер файла 810,5 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.

Курсовой проект

по дисциплине

«Устройства генерирования и передачи сигналов»

по теме:

«Расчет каскадов ЧМ передатчика»

Составление блок-схемы передатчика

Составление блок-схемы передатчика начинается с выходного каскада начинается с выходного каскада. Данные, определяющие его мощность, содержатся в задании. Также задается колебательная мощность в антенне в режиме несущей частоты. В данном передатчике необходимо применить умножитель частоты, в качестве которого может работать предоконечный или дополнительный предварительный каскад, включаемый между возбудителем и предоконечным каскадом. Вид блок-схемы передатчика с частотной модуляцией представлен на рисунке:

Техническое задание:

Требуется произвести расчет передатчика, работающего на 120 МГц.

Вид модуляции - частотная (ЧМ)

Максимальная девиация частоты - 100 кГц

Вид передаваемых сообщений - аудиосигналы

Мощность передатчика - 100 Вт

1. Расчет выходного каскада

Для работы в выходном каскаде выберем транзистор

Приведем его характеристики.

Тип - кремниевый n_канальный высокочастотный МОП - транзистор вертикальной структуры, выполненный по технологии с двойной диффузией, рекомендован производителем для применения в промышленных устройствах в КВ\УКВ диапазоне.

Достоинства:

- высокий коэффициент усиления по мощности (19 дБ на 108 МГц)

- низкие интермодуляционные искажения

- высокая температурная стабильность

- устойчивость при работе на согласованную нагрузку.

Технические характеристики:

Пробойное напряжение сток-исток > 110 В

Ток утечки сток-исток (при = 50 В, =0) < 2,5 мА

Ток утечки затвор-исток (при = 20 В) < 1 мкА

Крутизна линии граничного режима 4,5 - 6,2 См

Напряжение отсеки определим по проходной характеристике транзистора

Крутизна передаточной характеристики S = 5 См

Коэффициенты Берга, соответствующие выбранному углу отсечки ,

Расчетные данные

50 В

Ток стока 20 А

110 В

(данная величина рекомендована для УКВ-диапазона)

130 Вт

1. Коэффициент использования стокового напряжения

2. Амплитуда стокового напряжения:

3. Амплитуда первой гармоники стокового тока:

4. Амплитуда импульсов стокового тока:

5. Постоянная составляющая стокового тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки:

7. Напряжение возбуждения:

Напряжение смещения для угла отсечки = будет равно напряжению отсечки по паспорту транзистора, т.е. 3 В, тогда амплитуда напряжения на затворе будет равна 5,85 В.

7. Посчитаем входную мощность ГВВ:

8. Коэффициент усиления по мощности:

Таким образом, схема генератора с внешним возбуждением будет выглядеть так:

9. Выходное сопротивление транзистора:

Для согласования с пятидесятиомной нагрузкой нужна схема с неполным включением индуктивности, при этом, емкость конденсатора в колебательном контуре рекомендуется брать , а индуктивность катушки

2. Расчет модулятора

В проектируемом передатчике частотная модуляция будет получена из фазовой методом расстройки колебательного контура:

Схема модулятора выглядит следующим образом:

Выберем диод Д902. При напряжении смещения 5 В, его характеристика имеет достаточно большую крутизну и линейность. По графику для Д902 определяем

S=2 пФ/В.

Амплитуда возбуждения звуковой частоты - 1 В, значит максимальное изменение емкости составит 2 пФ. Начальная емкость при отсутствии сигнала ЗЧ составит

8 пФ.

В результате подбора параметров получены следующие величины:

Частота возбуждения: , т.е. рад/с

Коэффициент умножения - 10

Индуктивность:

Максимальное отклонение частоты от :

рад/с

Зададим добротностью колебательного контура, равной 20.

Величина фазовой модуляции:

рад

Девиация частоты при частоте модулирующего сигнала 15 кГц:

рад/с

Индекс модуляции, получаемый в фазовом модуляторе: M=0,307. При умножении частоты в 10 раз, индекс модуляции получится равным 3,07.

Выберем транзистор КТ312А. Он обладает следующими параметрами:

Расчет коллекторной цепи

Выбираем напряжение на коллекторе , зададим угол отсечки и определим коэффициенты разложения (, ).

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2. Амплитуда напряжения на коллекторе:

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

Выполним проверку условия - условие выполняется.

5. Постоянная составляющая постоянного тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

7. Мощность, потребляемая от источника питания:

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

При этом, мощность, рассеиваемая на коллекторе, меньше предельно допустимой.

9. КПД коллекторной цепи:

Расчет базовой цепи

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на высшей частоте:

Т.к. угол дрейфа меньше , то считаем, что и .

4. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

5. Модуль коэффициента передачи напряжения со входа на переход эмиттер-база:

6. Амплитуда напряжения возбуждения, требуемая от источника возбуждения:

7. Входное сопротивление:

8. Мощность возбуждения:

9. Первая гармоника тока базы:

10. Реальная величина тока базы:

Напряжение смещения, обеспечивающее заданный угол отсечки базового тока:

11. Максимальное значение положительного импульса тока базы:

12. Постоянная составляющая положительных импульсов тока базы:

13. Мощность рассеяния в цепи базы:

14. Рассчитаем сопротивления делителя напряжения цепи смещения и . Значения индуктивностей (кроме колебательного контура) должны быть такими, чтобы не предоставлять значительного сопротивления постоянному току, в то же время, блокируя переменную составляющую на частоте 10 МГц:

3. Расчет возбудителя

Схема возбудителя с кварцевой стабилизацией.

Выбираем транзистор КТ312А.

Приведем параметры, применяемые при расчете:

Определим коэффициент обратной связи:

( - динамическое сопротивление кварца, - коэффициент регенерации, - нормированное управляющее сопротивление)

, где - фаза крутизны ,

- обобщенная расстройка -

- затухание кварца.

Для заданной частоты - 10,1 МГц - =10 пФ, = 80 Ом

Рассчитаем емкость , включенную между базой и эмиттером:

Тогда, емкость , включенная между эмиттером и коллектором, будет равна:

Вычисляем функцию угла отсечки:

- характеристическое сопротивление кварца (=0,025 Гн)

- добротность кварца

По таблицам значений Берга, это значение соответствует .

Расчет коллекторной цепи возбудителя

Выбираем напряжение на коллекторе .

В генераторе необходимо развить мощность, требующуюся для возбуждения следующего каскада с учетом потерь в согласующей цепи:

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2. Амплитуда напряжения на коллекторе:

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

.

5. Постоянная составляющая постоянного тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

7. Мощность, потребляемая от источника питания:

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

При этом, мощность, рассеиваемая на коллекторе, меньше предельно допустимой.

9. КПД коллекторной цепи:

Расчет базовой цепи возбудителя

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на высшей частоте:

Т.к. угол дрейфа меньше , то считаем, что и .

4. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

5. Модуль коэффициента передачи напряжения с входа на переход эмиттер-база:

6. Амплитуда напряжения возбуждения:

7. Входное сопротивление:

8. Мощность возбуждения:

9. Первая гармоника тока базы:

10.

11. Напряжение смещения, обеспечивающее заданный угол отсечки базового тока:

12. Сопротивление в цепи базового смещения, обеспечивающее заданное напряжение смещения R = 4590 Ом.

4. Расчет умножителя частоты

Для умножения частоты в 10 раз нужно выбрать угол отсечки .

При таком малом угле отсечки резко увеличивается ток возбуждения, падает КПД и выходная мощность, поэтому, чтобы получить необходимую для следующего каскада мощность приходится применять мощный транзистор КТ904А

Схема умножителя:

В расчете требуются 10-е коэффициенты Берга: и .

Умножитель должен на 10-й гармонике развивать мощность 0,06 Вт.

Расчет коллекторной цепи

Напряжение питания: .

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2. Коэффициент использования коллекторного напряжения на 10_й гармонике:

3. Амплитуда напряжения на коллекторе:

4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

5. Амплитуда десятой гармоники коллекторного тока:

6. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

7. Постоянная составляющая постоянного тока:

8. Эквивалентное сопротивление нагрузки коллекторного контура на 10-й гармонике:

Расчет базовой цепи

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на высшей частоте:

Т.к. угол дрейфа меньше , то считаем, что и .

4. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

5. Модуль коэффициента передачи напряжения со входа на переход эмиттер-база:

по графику определяем .

6. Амплитуда напряжения возбуждения, требуемая от источника возбуждения:

7. Входное сопротивление:

8. Мощность возбуждения:

9. Первая гармоника тока базы:

10. Реальная величина тока базы:

11. Напряжение смещения, обеспечивающее заданный угол отсечки базового тока:

Колебательный контур, на который нагружен транзистор, должен при частоте 100 МГц иметь эквивалентное сопротивление 1650 Ом:

Рассчитаем емкость и индуктивность:

Индуктивность на входе:

5. Расчет предоконечного каскада

Схема предоконечного каскада

В первой части расчета мощность возбуждения выходного каскада получилась равной 2,11 Вт. С учетом потерь в согласующей цепи. Зададим мощность предоконечного каскада: .

Исходя из требований по мощности и частоте, выберем транзистор КТ903А. Угол отсечки примем равным .

Расчет коллекторной цепи

Выбираем напряжение питания .

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2. Амплитуда напряжения на коллекторе:

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4. Амплитуда импульсов коллекторного тока:

5. Постоянная составляющая постоянного тока:

6. Эквивалентное сопротивление нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

7. Мощность, потребляемая от источника питания:

8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

При этом, мощность, рассеиваемая на коллекторе, меньше предельно допустимой.

9. КПД коллекторной цепи:

Расчет базовой цепи

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на наивысшей частоте:

4. Нижний угол отсечки положительных импульсов эмиттерного тока:

Коэффициенты и , соответствующие углу отсечки : и .

5. Модуль коэффициента передачи по току на рабочей частоте:

где

6. Амплитуда первой гармоники тока эмиттера:

7. Амплитуда положительного импульса эмиттерного тока:

8. Постоянная составляющая тока эмиттера:

9. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

10. Модуль коэффициента передачи напряжения с входа на переход эмиттер-база:

по графику определяем .

11. Амплитуда сигнала возбуждения, требуемая от предыдущего каскада:

12. Входное сопротивление:

13. Мощность, требуемая от предыдущего каскада:

14. Первая гармоника тока базы:

15. Напряжение смещения:

16. Индуктивность на входе:

17. Емкость и индуктивность на выходе колебательного контура:

и

Расчет коэффициентов трансформации согласующих трансформаторов

1. Согласование возбудителя и модулятора.

2. Согласование модулятора и умножителя частоты.

3. Согласование умножителя частоты и предусилителя.

Список использованной литературы

1. «Радиопередающие устройства» - под ред. В.В. Шахгильдяна, РиС, 1996 г.

2. «Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих устройств» - Сиверс Г.А., РиС, 1989 г.

3. «Проектирование радиопередающих устройств» - под ред. В.В. Шахгильдяна, РиС, 1998 г.


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

  • Параметры расчета предварительного и оконечного каскадов передатчика на биполярных транзисторах. Расчёт оконечного каскада. Параметры транзистора 2Т903А. Результат расчёта входной цепи. Результаты расчёта коллекторной цепи. Расчёт предоконечного каскада.

    лабораторная работа [226,3 K], добавлен 26.01.2009

  • 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

  • Разработка структурной схемы передатчика с базовой модуляцией, числа каскадов усиления мощности, оконечного каскада, входной цепи транзистора, кварцевого автогенератора, эмиттерного повторителя. Эквивалентное входное сопротивление и емкость транзистора.

    курсовая работа [691,9 K], добавлен 17.07.2010

  • 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

  • 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.

    курсовая работа [981,1 K], добавлен 16.11.2011

  • Определение числа каскадов. Распределение искажений. Расчет оконечного каскада. Расчет рабочей точки, выбор транзистора. Расчет выходной корректирующей цепи. Расчет предоконечного каскада. Расчет входного каскада. Расчет разделительных емкостей.

    курсовая работа [445,7 K], добавлен 02.03.2002

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.