Проектування радіопередавача коротко-хвильового діапазону
Аналіз особливостей побудови радіосистем зв'язку коротко-хвильового діапазону та технічних рішень. Основні етапи розрахунку структурної схеми радіопередавача з амплітудною модуляцією та показників підсилювача потужності на біполярному транзисторі.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 20.05.2015 |
| Размер файла | 1,4 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Вступ
Радіопередавачами називають пристрої, призначені для виконання двох основних функцій - генерації електромагнітних коливань високої частоти або надвисокої частоти і їх модуляції відповідно до переданого повідомлення. Радіопередавачі входять до складу радіокомплексів, що містять, антени, радіоприймальні й різні допоміжні пристрої. При проектуванні задають параметри, яким повинен задовольняти радіопередавач. Основними з них є: вихідна потужність на робочій частоті або в діапазоні частот; відносна нестабільність частоти; вид і параметри модуляції. До складу побудови радіопередавача входять такі основні елементи структурної схеми,які наведені на рис.1.1.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок.1.1
1. Автогенератор із кварцовою стабілізацією.
2. Попередній підсилювач високої частоти.
3. Підсилювач потужності
4. Амплітудний модулятор.
5. Антена.
1. Аналіз особливостей побудови радіосистем звя'зку КХ діапазону
Як відомо в радіозв'язку, модуляцією називається процес зміни одного або декількох параметрів несучого радіочастотного коливання відповідно до зміни параметрів переданого (модульований) сигналу. Несуча або несуче коливання -- електричне або електромагнітне коливання, призначене для перетворення радіочастотного сигналу за допомогою модуляції. Модульований сигнал містить у собі підлягаючу передачі інформації. У випадку амплітудної модуляції (АМ) змінюваним параметром гармонійної несучої є амплітуда коливань , що змінюється пропорційно підлягаючому передачі сигналу у результаті модуляції виходить складне негармонійне коливання.
У цей час основними областями застосування АМ є: звукове радіомовлення на «довгих», «середніх» і «коротких» хвилях (діапазони частот НЧ, СЧ і ВЧ) і телевізійне віщання в метровому й дециметровому діапазонах (ОВЧ і УВЧ) -- передавачі зображення. Для цілей радіозв'язку АМ застосовується в авіації в діапазонах 118... 136 МГц (близький радіозв'язок). На практиці,у радянські часи, АМ застосовується також у трьохпрограмному провідному віщанні.
З'явилася тенденція поступового переходу в радіомовленні від АМ до однолінійної. У першу чергу на систему однолінійної модуляції (ОМ) планується перевести віщання в діапазоні ВЧ
Для створення інформаційних і художніх програм звукового радіомовлення існують спеціальні підприємства. Підлягаюче передачі повідомлення у формі людської мови, музики тощо, за допомогою мікрофона перетвориться в електричний сигнал зі складним спектром в області тональних (звукових) частот. Цей сигнал по спеціальних каналах електрозв'язку (кабельним, радіорелейним або ін.) передається на радіомовні передавачі, що розташовуються звичайно за містом на так званих радіо передавальних центрах (станціях).
Звуковий сигнал характеризується шириною смуги частот () та інтенсивністю (напруги ).
А тому передана мова, музика або їх комбінація міняє складові спектра і їх величини. Для передавача цей сигнал модулюючим. Розподіл потужності сигналу в смузі звукових частот характеризується спектральною щільністю S(?) або S(F). На рис. 6.1 показана спектральна щільність людської мови, віднесена до максимальної спектральної щільності, що спостерігається на частоті приблизно F=300 Гц. Як видно, спектральна щільність досить нерівномірна. Увесь спектр акустичних коливань, сприйманий людським вухом, займає широку смугу частот приблизно 20...20000 Гц , максимум чутливості людського вуха близько 1000 Гц. Найбільш «потужні» спектральні складові людського голосу зосереджені у вузькій смузі 200…600 Гц.
Для забезпечення розбірливого сприйняття мови при радіотелефонному зв'язку ( так звана комерційна радіотелефонія) досить рівномірно пропускати через передавач смугу частот, що модулюють
300…3400 Гц ( у деяких випадках 300...3000 Гц) із припустимою нерівномірністю в цій смузі приблизно ±(2..3) дБ. Для забезпечення естетичного сприйняття в радіомовленні необхідно із заданою припустимою нерівномірністю передавати суттєво більш широку смугу частот: для вищого класу (МВ ЧМ віщання) 30…15000 Гц, для першого класу (звуковий супровід телебачення) 50...10 000 Гц, для другого класу (віщання з АМ на довгих, середніх і коротких хвилях) 100...6300 Гц при припустимій нерівномірності близько ±(0,7...1,5) дБ.
Дисперсія переданого сигналу , що характеризує його середню потужність, яка пов'язана з спектральною щільністю потужності співвідношенням
При проектуванні передавача важливо знати, наскільки реальний модульований сигнал u(t) відрізняється від свого средньоквадратичного значення . Від цього залежить, чи буде передавач «перевантажений» сигналом і чи стануть нелінійні викривлення сигналу в передавачі неприпустимо більшим або, навпаки, передавач буде не повністю використаний по глибині модуляції, по потужності бічних частот. Відмінність реального сигналу від оцінюється пік-фактором -- відношенням його пікового значення до средньоквадратичного:
р= або p[дБ]=20 log) (6.1)
Значення пік-фактора для різних сигналів по-різному.
Розташовуючи аналітичним методом для щільності розподілу ймовірностей миттєвих значень сигналу w(u) можна визначити чисельне значення пік-фактора. Часто значення р визначається експериментально.
Для мовного сигналів приймемо, що щільність розподілу ймовірностей миттєвих значень сигналу підлягають нормальному закону
w(u) = (1/)exp(-)du.
Тоді ймовірність того, що випадкове значення u(t) не виходить за межі 0…(інтеграл імовірності)
P[u(0,)] = (2/) (-)du. (6.2)
Знаходження з певною ймовірністю приводить до різних значень р. Так, визначення із імовірністю 0,999 приводить до пік-фактора p=/=3,3(10,4дБ) а з імовірністю 0,9999- відповідно до р = 3,87 (11,8 дБ). Для музичної передачі пік - фактор суттєво залежить від характеру музики й може досягати 20 дБ (10 раз по напрузі).
Існують і інші шляхи визначення пік-фактора. Часто за піковий рівень приймають значення , як вдається спостерігати при проголошенні звичайної стандартної фрази.Стандарти передбачають певні енергетичні і якісні показники (параметри якості) передавачів, вимірювані при подачі сигналів у формі гармонійних звукових сигналів. Аналіз режиму роботи каскаду передавача при модуляції в першому наближенні краще провести в припущенні гармонійного сигналу, що модулює. Тому надалі основні співвідношення для АМ визначимо при гармонійному (косинусоїдальному) модульованому сигналі
(t) = cos ?t (6.3)
У ряді випадків врахуємо також статистику реального звукового сигналу.При амплітудній модуляції, тобто при впливі напруги виду (6.3) на анодний струм ГВВ, що становлять спектр струму поблизу першої гармоніки змінюються за законом
= (1 + m cos ? t) cos t (6.4)
Зміна амплітуди струму характеризується коефіцієнтом модуляції
m = / = ( - )/( + )
Рисунок. 6.2 Часова діаграма АМ сигналу
На рис. 6.2 показане модульоване коливання виду (6.4). Огинаюча модульованого коливання відтворює форму напруги звукової частоти. Коливання (6.4) може бути приведено як сума трьох синусоїдальних коливань:
(t)= cos t + 0,5m cos+?)t+0,5mcos -?)t (6.5)
Видно, що АМ коливання складається із трьох складових: коливання несучої частоти з амплітудою і двох бічних із частотами +? та -? з амплітудою 0,5m.
Спектр промодульованого по амплітуді коливання (6.5) показаний на рис. 6.3(а) а векторна діаграма наведена на рис. 6.4.
Рисунок. 6.3 Спектр АМ коливання при модуляції одним (а) та трьома (б) гармонічними коливаннями
Максимальне й мінімальне значення амплітуди струму відповідно
=(1+m); = (1-m) (6.6)
На рис.6.3 показаний спектр при модуляції трьома звуковими частотами одночасно. Потужність передавача з АМ у режимі несучої частоти (режим мовчання).
= 0,5(6.7)
У той момент, коли амплітуда струму проходить через максимум, потужність.
=0,5=0,5= (6.8)
Це так звана максимальна потужність коливань при АМ або потужність у режимі «піка модуляції».
Передавач розраховується на максимальну потужність АМ коливань, яка має місце при
m = =1, = =4
У процесі модуляції струм змінюється відповідно до (6.4). Тоді потужність за період радіочастоти (якщо вважати, що контур залишається настроєним у резонанс, тобто , тому що )
= 0,5(1 + m cos ? t
Середня потужність амплітудно-модульованого коливання звичайно визначається для середньостатистичних значень коефіцієнтів модуляції:
=(1+cos?td?t==(1+0,5) (6.9)
де -- середнє значення коефіцієнта модуляції за тривалий час.
=,
Тоді,
= (6.10)
Вираз ,характеризує потужність, що доводиться на бічні смуги .. По своєму фізичному змісту пов'язане з ефективним значенням коефіцієнта модуляції наступним виразом:
Для одержання більшої дальності зв'язки або покращення відношення сигнал/шум у місці приймання необхідно збільшувати потужність бічних складових АМ коливання. Отже, потрібно прагнути до більшої глибини модуляції m>>1, тобто струми антени та анодного ланцюга лампи (транзистора) повинні лінійно мінятися від деякого максимуму до нуля. Враховуючи, що
=,
Маємо,
=/p
Передавачі з АМ проектують як . Приймемо р = 3,5...4, одержуємо =0,35...0,4.
Це означає, що частка бічних смуг при модуляції становить 1,5...2,2 % і номінальна потужність ламп (або транзисторів) використовується вкрай незначно.
Інформація міститься саме в бічних смугах.
Отже, важлива енергетична особливість АМ (незалежність від способу реалізації) полягає в наступному: для передачі порівняно малої потужності бічних смуг потрібна пікова потужність передавача .
І це незважаючи на те, що пікові значення сигналу, що модулює, з'являються порівняно рідко. При якісній передачі пред'являють дуже тверді вимоги до нелінійних викривлень.
При передачі мовних сигналів на вхід модуляційного обладнання передавача, подаються обмежені до амплітуді звукові сигнали; допустимий рівень викривлень досягається використанням складних пристроїв обмеження.
Степінь обмеження звичайно не перевершує 12 дБ:
=20log(/) ? 12 дБ
де - напруга, відповідно до початку обмеження; - амплітудне значення напруги, що подаваться на обмежувач. Цим досягається зменшення пік-фактора ( тому що зростає середнє значення сигналу), збільшення гучності, а отже,й потужності бічних смуг. Така модуляція називається трапеціїдальною, тому що форма подібна на трапецією (мал. 6.5).
Рисунок. 6.5 Часова діаграма при модуляції реального сигналу з обмеженням
Середній коефіцієнт модуляції виходить рівним 0,7...0,8. Однак збільшення ступеня, обмеження більш ніж на 12 дБ небажане через ріст викривлень.
Через порівняно малу потужність контурний струм змінюється при модуляції досить мало. З (6.9) випливає, що
=
Існує багато різних методів одержання АМ. У переважній більшості модуляція досягається зміною (модуляцією) напруги на якомусь електроді лампи або транзистора; іноді одночасно міняються два або три напруги -- так звана комбінована модуляція.
Залежність режиму ГВВ від напруги живлення.
Судити про придатність генератора для АМ можна по його так званих статичних модуляційних характеристиках (СМХ), тобто по залежності ,з від будь якої напруги ,,при простій АМ або від спільної одночасної зміни двох або трьох напруг при комбінованій АМ.
Статичними ці характеристики називаються тому, що вони знімаються за рахунок зміни постійної напруги (або або ) або за рахунок зміни амплітуди напруги збудження ГВВ.
Статична модуляційна характеристика каскаду ГВВ із АМ не враховує залежності його якісних і енергетичних показників від нелінійності вхідного опору модулюючого ГВВ і частоти сигналу, що модулює ?.
Для виявлення цих важливих залежностей досліджується динамічна модуляційна характеристика модулюючого ГВВ, тобто залежність коефіцієнта глибини амплітудної модуляції й інших показників режиму від амплітуди, що модулює напруги . Виміри проводяться у найпростіших випадках на частотах 400 або 1000Гц. За допомогою спеціальних вимірювальних пристроїв(осцилографа)виміряється глибина модуляції для позитивного й негативного півперіодів, що огинає АМ коливання:
=f () та = f ()
де =(- )/; =-/ .
Збіг цих залежностей (=) і їх лінійність говорять про симетричність модуляції й малих нелінійних викривленнях, характерезуючих коефіцієнтом гармонік.
=.
Для радіомовного передавача з АМ у смузі частот 100...4000 Гц і при глибині модуляції m ? 50 % коефіцієнт гармонік ? 1 %, а при m= 90 ? 2 %.
Смуга частот, що модулюють … та припустима нерівномірність модуляції m=f(?) при .?0,5, характеризують амплітудно-частотну характеристику передавача (АЧХ), інакше кажучи -- частотні викривлення (рис. 6.7).
Рисунок. 6.7 Амплітудно-частотна характеристика
Модулятором (модулюючим каскадом) радіопередавача називається пристрій (каскад), у якому здійснюється процес модуляції.
Це каскад посилення радіочастоти між збудником і виходом передавача антеною. Модулююча (звукова) напруга (сигнал) надходить на передавач від джерела інформації, наприклад від мікрофона в радіомовній студії. Для забезпечення роботи модулятора, як правило, необхідно попереднє підсилення сигналу, що модулює. У передавачі для цього передбачається тракт підсилення звукової частоти (модулятор), вихідний каскад якого умовно назвемо підсилювачем потужності звукової частоти (ППЗЧ) -- каскадом, що модулює.
Структурні схеми передавачів з АМ показані на рис. 6.8.
Рисунок 6.8 Структурні схеми передавачів з амплітудною модуляцією у вихідному каскаді (а) проміжному каскаді (б) та при використанні складання потужності (в)
Як вже було сказано електромагнітна сумісність (ЕМС) є найважливішою умовою до сучасних радіоелектронних пристроїв і до радіопередавачів у тому числі.
2. Аналіз відомих технічних рішень щодо побудови передавального пристрою
Будь-який радіопередавач повинен забезпечувати:
— генерування високочастотних коливань із заданою частотою і її стабільністю;
— одержання необхідного рівня потужності;
— зміна одного або декількох параметрів високочастотних коливань за законом переданого сигналу, тобто забезпечувати задану модуляцію.
Як було відзначено місце модуляції в АМ радіопередавачі визначається залежно від способу одержання АМ коливань. У випадку модуляції зсувом (зміна напруги зсуву на базі в транзисторах і сітці в лампах) вона здійснюється в одному із проміжних підсилювачів. При цьому наступні каскади працюють у режимі посилення модульованих коливань (ПМК).
Колекторна модуляція здійснюється, як правило, у вихідному каскаді. При цьому потрібна більша потужність модулятора, зате забезпечуються менші викривлення переданого сигналу й кращі енергетичні показники: вихідна потужність, КПД і коефіцієнт підсилення. У лампових передавачах здійснюється анодно-екранна модуляція.
На мал. 2.1; 2.2; 2.3; 2.4 показані варіанти структурних схем, що часто зустрічаються на практиці, радіопередавачів з амплітудною й частотною модуляцією.
На мал. 2.1; 2.3 представлені лінійні схеми із множенням частоти, а на мал. 2.2 з перетворенням частоти.
Рис.2.1
Рис.2.3
а)
б)
в)
г)
Рис.2.4
На схемах: Г --генератор, що задає; БУ -- буферний підсилювач; ПУ -- передвихідний підсилювач; ПП -- підсилювач потужності; КГ -- кварцовий генератор; ПЧ -- перетворювач частоти; СФ -- смуговий фільтр; МР -- міст розподілу потужності; МД -- міст додавання потужності; ППС -- підсилювач постійного струму; Ф -- фазовий модулятор.
Структурна схема радіопередавача розробляється відповідно до технічного завдання. При курсовім проектуванні технічне завдання звичайне включає:
— потужність радіопередавача РА в антені або на вході фідера дальність, що визначає, дії радіозв'язку;
— робоча частота / або діапазон робочих частот …;
— нестабільність частоти --
— смуга частот, що модулюють -- …
— вид і рівень модуляції.
При АМ глибина модуляції визначається коефіцієнтом модуляції М. Для ефективної передачі інформації цей коефіцієнт задається звичайно максимальним, рівним 1.
У попередніх підрозділах отримані загальні принципи побудови проектованого передавача: обраний спосіб формування заданого виду модуляції; визначений принцип побудови вихідного каскаду й тип застосовуваних у ньому транзисторів; з'ясоване, що передавач повинен бути многокаскадным; вирішене питання про можливість застосування типового збудника або необхідності розробки автогенератора: визначене число множення частоти п.
Розрахунки структурної схеми проводиться без детального розрахунків режиму кожного каскаду на основі довідкових і експериментальних даних про транзистори. Ці дані дозволяють підібрати кілька типів транзисторів, потужності й робочі частоти, які близькі до необхідних для розглянутого каскаду. Одночасно уточнюють схему каскаду: резонансна або широкосмугова, однотактна або двотактна, із загальним ємітером або із загальною базою, режим роботи з відсіченням або без відсічення колекторного струму.
Визначаються вхідні й вихідні параметри окремих каскадів, їх число, тип, кількість і схеми включення активних елементів, вирішуються питання стабілізації частоти, визначаються величини напруг живлення і конкретні види джерел вторинного живлення відповідно до умов експлуатації.
Розрахунки структурної схеми радіопередавача містить у собі наступні основні етапи :
1. Оцінку доцільності застосування одного з відомих варіантів структурних схем. Вибір варіантів схеми.
2. Розподіл частот коливань у всіх каскадах передавача.
3. Визначення рівнів коливальної потужності по каскадах.
4. Вибір активних елементів і номінальних живлячих напруг.
5. Оптимізація структурної схеми передавача на основі реалізованих у пропонованій схемі значень частоти й потужності коливань.
При проектуванні структурних схем передавача слід керуватися стандартами на відповідні передавачі.
Частоту генератора, що задає, з параметричною стабілізацією з метою одержання найкращої стабільності частоти слід вибирати в межах 3…5 Мгц. Частоту АГ із кварцовою стабілізацією приймають у межах декількох десятків Мгц.
Потужність автогенератора приймають рівної одиницям міліватів, а якщо ні, то стабільність частоти АГ погіршується.
Помножувачі частоти в сучасних АМ передавачах, крім основного призначення, дозволяють зменшити вплив наступних каскадів на режим роботи й частоту АГ, а також підвищити стійкість роботи високочастотної частини передавача. Тому помножувачі використовуються навіть у випадках, коли робоча частота передавача менш 5 Мгц.
Оскільки енергетичні показники помножувача значно нижче показників, то множення більш ніж у три рази в одному каскаді звичайно не використовуються.
При цьому АЄ вибирається виходячи з того, що вихідна частота помножувача не повинна перевищувати граничну частоту АЄ.
Перетворення частоти широко застосовується в каналі зображення телевізійних передавачів.
Проміжна частота на кожний формований високочастотний сигнал становить 30…35 Мгц .
Розрахунки структурної схеми починається з вихідного каскаду. Коливальна потужність, що віддається АЄ вихідного підсилювача в максимальному режимі при амплітудній модуляції
=(2.1)
де -- коливальна потужність в антені в несучому режимі;
-- КПД проміжного контуру;
-- КПД антенного контуру;
-- КПД моста додавання потужності;
N -- число АЄ у вихідному підсилювачі.
орієнтовно ухвалюють рівним із таблиці 1.1.
Коли задана потужність на виході антенного фідера , те слід виключити або прийняти рівним одиниці.
У передавачі із частотною або фазовою модуляцією потужність, що віддається АЄ вихідного підсилювача, визначається як
=(2.2)
При роботі на фідер:
= (2.3)
Коефіцієнт підсилення по потужності на заданій (робочої) частоті f можна оцінити по формулі:
= (2.4)
При більш точнім визначенні КР можна скористатися експериментальними даними транзисторів. Обчислений у такий спосіб орієнтовний коефіцієнт підсилення транзистора по потужності використовують для визначення потужності попереднього каскаду
,
КПД ланцюги узгодження для проміжних каскадів можна прийняти рівним 0,7. Аналогічну процедуру вибору транзисторів і оцінки Кр проводять для всіх попередніх каскадів аж до автогенератора.
Помножувач частоти виконуються на лампах, транзисторах і напівпровідникових діодах. У даному посібнику обмежимося умножителями на транзисторах, тому що лампові умножителя в цей час не використовуються, а диодные, як правило, використовуються в дециметровому й сантиметровому діапазоні хвиль. Такі передавачі тут не розглядаються.
Вибераємо коефіцієнт підсилення помножувача у «n» раз менше коефіцієнта підсилення підсилювача. n -- кратність множення. КПД помножувача 0,5…0,55 , а корисна потужність Рп знижується в n раз у порівнянні з Р1.
У радіопередавачах з перетворенням частоти здійснюється перенос спектра частот з однієї області в іншу.
Втрати енергії сигналу при перетворенні оцінюються коефіцієнтом загасання:
= .
У диодных балансових перетворювачів ?10. У транзисторних і лампових перетворювачів можна одержати ?1. Слід мати на увазі, що режим АЄ в перетворювачах частоти є важким через велику потужність, що розсіюється в ньому. Тому при виборі АЄ перетворювача його номінальна потужність повинна перевищувати вихідну потужність сигналу приблизно в 10 раз, а рівень вихідної потужності сигналу приймають рівним десяткам і сотням міліват. Потужність коливань гетеродину вибирається в 2-3 рази більше потужності коливань проміжної частоти.
Буферний режим транзисторного підсилювача створити неможливо. Тому для ослаблення впливу на генератор, що задає, випливає за ним буферного каскаду зменшують його зв'язок з автогенератором і наступним каскадом таким чином, що можна прийняти коефіцієнт підсилення буферного підсилювача рівним 1. Вихідна потужність транзисторних автогенераторів не повинна перевищувати 10…20 мВт, а кварцових автогенераторів -- 1.2 мВт. При мостовім додаванні потужностей декількох АЄ у вихідному або передвихідному каскадах КПД моста, як було зазначено вище, можна прийняти 0,9…0,95. Транзистор вибирається виходячи з потужності й частоти коливань на виході генераторного каскаду Р1ном ? Р1 макс та < (0,4…0,5).
При виборі лампи Р1ном ? Р1 макс та <
Тут Р1ном -- номінальна потужність АЄ;
Р1 макс -- потужність, що розвивається каскадом у максимальному режимі при АМ (2.1);
-- робоча частота коливань на виході генератора;
-- гранична частота АЄ.
У передавачах слід використовувати тільки стандартні напруги при живленні його від електромережі через випрямлячі, а також типові гальванічні батареї й акумулятори залежно від умов експлуатації. Якщо Ек вибрати рівним найбільшому гранично припустимому для даного типу транзистора, то слід очікувати істотного зниження його надійності із-за небезпеки пробою. Якщо ж значно недовикористовувати транзистор по Ек, то знизиться КПД колекторному ланцюга, буде потрібно більш інтенсивне охолодження й, зновтаки, можна чекати зниження надійності через небезпеку перегріву транзистора. Остання ситуація зустрічається в передавачах, установлюваних на рухливих об'єктах з низькою напругою бортової мережі. У подібних випадках доцільно живити колекторний ланцюг найбільш потужних каскадів передавача підвищеною напругою через напівпровідниковий перетворювач напруги. Такі перетворювачі добре відпрацьовані, відносно недорогі, мають прийнятні габаритні розміри й масу, досить надійні. Коефіцієнт корисної дії перетворювача досить великий, так що КПД передавача з перетворювачем при оптимальному Ек вихідного й інших значних по потужності каскадів звичайно виявляється вище, чим при живленні безпосередньо від джерела з низькою напругою. Проміжні каскади проектують або з розрахунками на таку ж напругу живлення, як і у вихідному каскаді, або на менше, яке прийде одержувати від іншого джерела (випрямляча). Якщо напруги відрізняються вдвічі, можна використовувати один випрямляч із відводом від середньої крапки.
2.1 Порядок розрахунків структурної схеми радіопередавача з амплітудною модуляцією
Як було зазначено вище, заданими параметрами є: потужність в антені РА або на вході фідера РФ, глибина модуляції М, частота передавача або діапазон частот , нестабільність частоти і діапазон частот, що модулюють ….
Розрахунки ведеться з урахуванням розглянутих рекомендацій.
1. Вибираємо частоту генератора, що задає .
2. Визначаємо загальний коефіцієнт множення:
= .
3. Розподіляємо загальний коефіцієнт множення й уточнюємо його величину:
=
4. Уточнюємо частоту генератора, що задає:
=
5. Визначаємо потужність вихідного підсилювача в максимальному режимі по формулі (2.1).
6. Визначаємо потужності генераторних каскадів, беручи до уваги рекомендовані значення коефіцієнтів підсилення потужності й КПД межкаскадных ланцюгів узгодження.
7. Відповідно до вихідних параметрів каскадів вибираємо тип ламп і транзисторів і вихідні параметри доповнюємо номіналами напруг живлення.
8. Визначаємо кількість джерел живлення і їх номінальні напруги.
9. Розподіляємо джерела живлення по каскадах радіопередавача.
10. Становимо структурну схему радіопередавача, використовуючи умовні позначки стандартів ЕСКД, і для кожного каскаду структурної схеми вказуємо його призначення (підсилювач, фільтр, буферний підсилювач, автогенератор і т.д.), потужність, частоту, тип і кількість ламп або транзисторів, величину й полярність живлячого напруги, очікуваний коефіцієнт підсилення, коефіцієнт множення частоти й інші відомості, що дозволяють судити про доцільність і технічної реализації пропонованій побудови передавача.
3. Розробка структурної схеми передавального пристрою
3.1 Підсилювач потужності
Підсилювач потужності (ПП) - один з основних каскадів РП; він призначений для посилення потужності високочастотних електромагнітних коливань, збудженних в автогенераторі, що задає, шляхом перетворення енергії постійного електричного поля в енергію електромагнітних коливань. Отже, до складу ПП повинен входити елемент, здатний робити подібне перетворення.
Ці елементи називають активними елементами (АЕ). У якості АЕ в РП найбільше часто застосовують біполярні й польові транзистори, іноді генераторні діоди (лавинно - пролітні, діоди Ганна). До складу ПП (рис.1.2) крім АЕ входять ланцюги, що узгодженні, а також ланцюги живлення й зсуву. На вхід підсилювача надходять електромагнітні коливання частоти від попереднього каскаду, так називаного збудником. Навантаженням ПП є вхідний опір наступного каскаду або лінії, що ведуть до антени.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок. 1.2 Структурна схема підсилювача потужності.
3.2 Розрахунки підсилювача потужності на біполярному транзисторі
Потрібно розрахувати режим роботи транзистора в схемі з ОЭ з потужністю першої гармоніки рівної 15 Вт на частоті 3 Мгц.
Виберемо транзистор КТ903А. Його параметри:
Гн. Ф. Ф.
3.3 Порядок розрахунків режиму роботи БПТ
3.4 Розрахунки принципової схеми підсилювача потужності
Рисунок 1.3 Принципова електрична схема ПП.
Вихідний ланцюг, що узгодженний:
Вхідний ланцюг, що узгодженний:
Таблиця №1
|
Елемент |
Номінал |
од. виміру |
|
|
R1 |
41 |
Ом. |
|
|
R2 |
43 |
Ом. |
|
|
C1 |
0.8 |
мкФ |
|
|
C2 |
25 |
нФ. |
|
|
C3 |
0.8 |
мкФ. |
|
|
C4 |
3 |
нФ. |
|
|
C5 |
0.8 |
мкФ. |
|
|
З6 |
3 |
нФ. |
|
|
L1 |
93 |
мкГн. |
|
|
L2 |
2.7 |
мкГн. |
|
|
L3 |
2 |
мкГн. |
3.5 Розрахунки попереднього підсилювача
Попередній підсилювач виконаний на транзисторі КТ911А. Розрахунки режиму й принципової схеми
Рисунок 1.3 Принципова електрична схема попереднього підсилювача
3.6. Розрахунки електричного режиму транзистора великої потужності КТ911А
Його параметри:
По формулах п.1.3 і п.1.4 розрахуємо режим роботи й принципову схему.
Розрахунки ланцюга узгодження L2 C2:
Таблиця 2
|
Елемент |
Номінал |
Ед. Виміру |
|
|
R1 |
1.8 |
кОм. |
|
|
R2 |
1.82 |
кОм. |
|
|
C1 |
0.8 |
мкФ. |
|
|
C2 |
0.6 |
нФ. |
|
|
L1 |
67 |
мкГн. |
|
|
L2 |
45 |
мкГн. |
3.6 Автогенератор
Автогенератор - це джерело електромагнітних коливань, коливання в якому збуджуються мимовільно без зовнішнього впливу. У радіопередавачах автогенератори застосовуються в основному в якості каскадів, що задають несучу частоту коливань. Залежно від типу АЭ розрізняють транзисторні й діодні автогенератори. Ідея створення транзисторного автогенератора заснована на тому, щоб забезпечити режим транзистора приблизно такий же,як у ПП. При цьому на вхід транзистора подаються коливання не від зовнішнього джерела, а із власного резонатора через ланцюг зворотного зв'язку. Головна властивість резонатора - коливальний характер перехідного процесу. Найпростіший резонатор - це коливальний контур. Відносна нестабільність частоти автогенераторів, виконаних на резонаторах у вигляді - контурів, у межах . Однак до сучасних радіопередавачів вимагають більш високі вимоги по стабільності частоти. Як правило, довгочасна відносна нестабільність частоти повинна бути не менш чим , що можна забезпечити, застосовуючи кварцові резонатори.
3.7 Структурна схема автогенератора із кварцовою стабілізацією
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
3.8 Розрахунки автогенератора із кварцовою стабілізацією.
Рисунок - Принципова електрична схема кварцового автогенератора
Виберемо в якості АЭ транзистор КТ331А.
Його параметри:
Розрахунки зробимо по зазначених нижче формулах.
Розрахунки кварцового резонатора
|
Елемент |
Номінал |
Одиниці виміру |
|
|
R1 |
4.66 |
кОм |
|
|
R2 |
1 |
кОм |
|
|
Rсм |
873 |
Ом |
|
|
Rбл |
4.2 |
кОм |
|
|
З1 |
0.05 |
мкФ |
|
|
З2 |
1.1 |
мкФ. |
|
|
Ссв |
385 |
пФ. |
|
|
Сбл1 |
0.8 |
мкФ. |
|
|
Сбл2 |
900 |
пФ. |
3.9 Модулятор
Модулятор - це каскад радіопередавача, у якому здійснюється модуляція високочастотних коливань відповідно до переданого повідомлення. Як відомо, модуляцією в радіотехніці називають процес керування одним з параметрів високочастотного коливання
де - амплітуда, - частота, - початкова фаза,- миттєва фаза коливання. радіопередавач модуляція потужність транзистор
Змінюючи за допомогою керуючого НЧ сигналу амплітуду , одержимо амплітудну модуляцію.
Структурна схема модулятора зображена на рис. 1.4. Перетворення спектра, яке відбувається при модуляції, можливо в нелінійних системах або в лінійних системах зі змінними параметрами. У якості НЭ використовують п/п діоди й транзистори.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок - Структурна схема модулятора
АМ - модуляція зміною напруги живлення.
Вихідний струм АЕ залежить від напруги на колекторі, особливо сильний цей зв'язок у перенапруженому режимі. Тому можна здійснювати АМ - модуляцію, змінюючи напругу на колекторі. У цьому випадку сигнал, що модулює, уводять у ланцюг живлення АЕ й напруги живлення рис.
напруга живлення в режимі несучих коливань (напруга джерела живлення); амплітуда НЧ коливань.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок - Функціональна структурна схема АМ - модулятора при модуляції напругою живлення.
Розрахунки електричного режиму.
Максимальна потужність у коливальному режимі
Де максимальна глибина модуляції , а вихідна потужність у режимі мовчання Вибраний транзистор, здатний розсіювати потужність того ж порядку як і наприклад КТ970А, для якого
Рисунок - Принципова електрична схема АМ - модулятора при модуляції напругою живлення.
Розрахунки зробимо по формулах пункту 1.3.
У якості попереднього ПНЧ застосуємо каскад, виконаний на мікросхемі К174УН9 з типовою схемою включення рис. 1.7
Рисунок - Структурна схема попереднього підсилювача нижньої частоти
Вихідна потужність 5,5 Вт.
Чутливість входу 20 мВ.
Напруга живлення 16,5 В.
Споживаний струм 60 мА.
Список використаної літератури
Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Авторы: Б.Е. Петров, В.А. Романюк
Проектирование радиопередатчиков. Под редакцией В.В. Шахгильдяна
Схемы устройств формирования радиосигналов.Авторы: А.И. Александров, М.П. Кевлишвили
Справочник по транзисторам.
Каталог по транзисторам и интегральным схемам.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Розрахунок структурної схеми радіопередавального пристрою системи передач інформації з частотною модуляцією (ЧМ), принципова схема модулятора та вихідного підсилювача потужності. Потужність сигналу в антені. Амплітуда першої гармоніки напруги колектору.
курсовая работа [666,5 K], добавлен 13.12.2015Розрахунок однотактного та двотактного трансформаторних підсилювачів потужності на біполярному транзисторі. Розрахунок схеми узгодження, потужності колекторного кола, блоку живлення підсилювача звукових частот з потужним виходом. Вибір радіатора.
курсовая работа [857,0 K], добавлен 10.01.2015Проект радіомовного радіоприймального пристрою з амплітудною модуляцією. Вибір структурної схеми приймача, розрахунок підсилювального елемента та його високочастотних параметрів. Вибір типу транзистора вихідного каскаду підсилювача низької частоти.
курсовая работа [890,9 K], добавлен 10.04.2014Основні фундаментальні закономірності, зв’язані з отриманням сигналу. Розробка технічного завдання, структурної схеми. Аналіз існуючих методів вимірювання струму. Попередній розрахунок первинного перетворювача, підсилювача потужності та напруги.
курсовая работа [601,5 K], добавлен 07.02.2010Призначення, характеристики, основні вимоги до проектування та вибір режиму роботи резонансного підсилювача потужності. Вибір транзистора та схеми підсилювача, вольт-амперні характеристики транзистора. Схема резонансного підсилювача та його розрахунок.
курсовая работа [87,2 K], добавлен 30.01.2010Обґрунтування структурної схеми передавача: поділ діапазону частот, кількість перетворень та номінали проміжних частот, види регулювань. Функціональна схема окремого тракту прийому сигналів подвійної частотної телеграфії та побудова преселектора.
курсовая работа [353,4 K], добавлен 27.12.2011Методи розробки структурної схеми пристрою. Вибір схеми підсилювача потужності та типу транзисторів. Розрахунок співвідношення сигнал-шум та частотних спотворень каскадів. Розробка блоку живлення та структурної схеми пристрою на інтегральних мікросхемах.
курсовая работа [603,3 K], добавлен 14.10.2010Підсилення електричних сигналів як один з видів перетворення електромагнітної енергії. Основні технічні показники підсилювача потужності. Розробка методики розрахунку для двотактного трансформатора. Розрахунок мультивібратора в автоколивальному режимі.
курсовая работа [606,6 K], добавлен 29.12.2014Структурна схема підсилювача на транзисторі і мікросхемі, розрахунок його якісних показників та електричних параметрів. Розрахунок вихідного, вхідного і проміжного каскадів, розподіл спотворень по каскадах. Вибір схеми і розрахунок кінцевого каскаду.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 18.01.2009Вибір структурної схеми радіоприймача. Розрахунки вхідного ланцюга. Обрання засобів забезпечення вибірковості та розподілу посилення по лінійному тракту приймача. Визначення схеми демодулятора, АРП і ПНЧ. Техніко-економічне обґрунтування проекту.
курсовая работа [683,5 K], добавлен 06.07.2011
