Главная
Коллекция "Otherreferats"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет радиопередатчика с частотной модуляцией
Расчет радиопередатчика с частотной модуляцией
Выбор структурной схемы и предварительный расчет радиопередающего устройства с частотной модуляцией. Оконечный усилитель мощности на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером. Элементы схемы, параметры транзистора. Эквивалентные параметры антенны.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.11.2011 |
| Размер файла | 757,7 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА-ЮГРЫ
СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕ
Кафедра радиоэлектроники
РАСЧЕТ РАДИОПЕРЕДАТЧИКА С ЧАСТОТНОЙ
МОДУЛЯЦИЕЙ
по дисциплине
"Радиопередающие устройства"
Выполнил: студент гр. ИФ-42
Важенин А.С.
Проверил: Демко А.И.
2010 г.
Содержание
- 1. Аннотация
- 2. Введение
- 3. Техническое задание
- 4. Выбор структурной схемы радиопередатчика и предварительный расчет
- 5. Предварительный расчет радиопередающего устройства
- 6. Расчет оконечного усилителя мощности на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером
- 7. Y - параметры транзистора
- 8. Расчет элементов схемы
- 9. Расчет предоконечного УМ на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ
- 10. Y - параметры транзистора
- 11. Расчет промежуточного УМ на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ
- 12. Y - параметры транзистора
- 13. Расчет эквивалентных параметров антенны
- 14. Расчет П - образной цепи согласования
- 15. Расчет П-образной ЦС предоконечного и оконечного каскадов
1. Аннотация
В курсовом проекте проектируется маломощный передатчик с частотной модуляцией по техническому заданию. Необходимо спроектировать радиовещательный передатчик с частотной модуляцией прямым методом. Для обеспечения высокой стабильности частоты используется схема с фазовой автоподстройкой частоты, для чего используются два автогенератора (кварцевый и на LC-контурах). Кварцевый автогенератор используется как задающий, а на основе автогенератора на LC-контурах строится частотно - модулируемый генератор.
В качестве нагрузки передатчика применяется “длинная” антенна.
В курсовом проекте рассчитываются основные функциональные узлы. В результате расчета получаем структурную и принципиальную схему передатчика.
2. Введение
В общем случае в основу радиопередающего устройства входят: задающий генератор, умножители, усилительные каскады, модуляторы, усилители низкой частоты; а также устройства управления и блокировки, антенно-фидерные устройства и источники питания.
При прямой ЧМ информационное сообщение воздействует на частоту задающего генератора посредством электрически управляемых реактивных элементов. Как правило, при прямом методе ЧМ для обеспечения необходимой стабильности средней частоты РПУ необходимо использовать частотную или фазовую автоматическую подстройку частоты задающего генератора, что существенно усложняет схему.
3. Техническое задание
Назначение - связной
Вид сигнала - ЧМ
Мощность в антенне, Вт - 14
Параметры антенны - 50 Ом
Параметры модулирующего сигнала - девиация частоты 15 кГц
Параметры несущего колебания - 9.6м
4. Выбор структурной схемы радиопередатчика и предварительный расчет
Структурная схема РПУ с прямым методом ЧМ и ФАПЧ приведена на рисунке 1.
В данной схеме генератор, управляемый напряжением ГУН G2 модулируется по частоте низкочастотным сигналом с выхода УНЧ. На вход фазового детектора ФД подается поделенный по частоте сигнал с генератора G2 и сигнал от высокостабильного опорного генератора G1.
Рисунок 1. Радиопередатчик с прямой ЧМ.
радиопередатчик частотная модуляция антенна
Частота среза фильтра низких частот ФНЧ выбирается ниже минимальной частоты в спектре модулирующего сигнала, при этом петля ФАПЧ не оказывает влияния на процесс модуляции по частоте.
Изменением коэффициента деления ДПКД можно оперативно изменять несущую частоту РПУ.
5. Предварительный расчет радиопередающего устройства
На начальном этапе проектирования определяются основные параметры структурной схемы - величины коэффициента умножения частоты и коэффициента усиления по мощности.
Предварительно зададимся примерной рабочей частотой кварцевого АГ: = 6 МГц.
Несущую частоту определяем из длины волны заданной в ТЗ.
= 30 МГц
Определим необходимый коэффициент умножения частоты по формуле:
Выбираем ближайшее целое число N і Nў: N = 5. Данный коэффициент умножения частоты будет использован ДПКД. Определим номинальное значение частоты задающего генератора:
=6 МГц.
Далее определяется номинальная мощность активного элемента выходного каскада. При этом необходимо учитывать потери в выходной колебательной системе, цепях согласования и фидере соединения выходной ступени с антенной. Примерные значения КПД колебательной системы hк, фидера hф и цепи согласования hцс:
hк @ 0,8 - 0,95,hф @ 0,85 - 0,95,hцс @ 0,7 - 0,9.
Тогда колебательная мощность при минимальных КПД:
Вт,
где =14 Вт - мощность, заданная по ТЗ,
= 1,3 - коэффициент производственного запаса (рекомендуется выбирать в пределах 1,2…1,4),
=1 - коэффициент, учитывающий вид модуляции.
Необходимый коэффициент усиления по мощности :
=5.618
где = 5 мВт - ориентировочная мощность задающего генератора. Большее значение не желательно с точки зрения стабильности частоты.
6. Расчет оконечного усилителя мощности на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером
Исходные данные:
Необходимая выходная мощность оконечного каскада = 28,09 Вт
Рабочая частота fраб = 31,3 МГц
Транзистор для расчета оконечного каскада выбираем из условия, чтобы выходная мощность транзистора была больше выходной мощности оконечного каскада, и граничная частота была бы больше рабочей частоты. Поэтому выбираем транзистор КТ930А, для которого выполняются требуемые условия:
Выходная мощность: Pk= 75 Вт > = 28,09 Вт
Граничная частота: fгр = 400 МГц > fраб =31,3 МГц
Остальные параметры приведены в ПРИЛОЖЕНИИ № 1.
Рассчитываем коэффициент использования напряжения в критическом режиме:
, где
= 2 А/В - крутизна линии критического режима,
- коэффициент Берга. Для определения его значения выбираем угол отсечки коллекторного тока , который выбирается из интервала 70…90. Значение = 80.
Для = 80 коэффициенты Берга принимают значение:
0 () = 0,41, 1 () = 0,39, 0 () = 0,286, 1 () = 0,472.
Поэтому = 0.893
Определяем амплитуду переменного напряжения на коллекторе:
0,5·50·0,893 = 22,3 В.
Определяем напряжение источника питания:
50 - 22,3 = 27,7 В.
Выбираем величину напряжения питания оконечного каскада из стандартного ряда значений:
3; 4; 5; 6; 6.3; 12; 12.6; 15; 20; 24; 27; 30; 40; 48; 60; В.
Выбираем ближайшее меньшее целое значение, удовлетворяющее неравенству:
, 24 В.
Расчет коллекторной цепи транзистора:
Амплитуда напряжения первой гармоники на коллекторе:
21,19 В.
Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого. Проверяем выполнение условие:
24 + 1,2 · 21,19 = 49,43 В. < 50 В.
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
= 2,65 А.
Определяем постоянную составляющую коллекторного тока:
= 1,61 А.
Определяем максимальный коллекторный ток:
= 5,7 А < 6 А
Определяем максимальную мощность, потребляемую от источника питания:
24·1,61 = 38,64 Вт
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
72,7 %
Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:
38,65 - 28,09·=15,15 Вт 75 Вт
В этой формуле - коэффициент бегущей волны, в оконечных каскадах не должен быть ниже 0,5…0,7; в предоконечном и предварительных каскадах допустимо снижение до 0,2…0,5.
Определяем номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
8 Ом.
Расчет входной цепи транзистора:
При расчете входной цепи транзистора по схеме с общим эмиттером (ОЭ) предполагается, что между выводами базы и эмиттера по радиочастоте включен :
9,952 Ом.
Рассчитываем амплитуду тока базы:
0,699 А.,
где1 + 0,39··400·106·70·10-12·8 = 1,274
Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
-6,324
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:
- 1,235 В < 4 В.
Полученное значение обратного напряжения на эмиттерном переходе не превышает паспортных данных выбранного транзистора.
Эквивалентное входное сопротивление транзистора:
Рис.2. Эквивалентная схема входной цепи транзистора.
1,174 нГн.
Резистивная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора:
1, 198 - j·1,321 Ом.
Входная мощность, необходимая для возбуждения транзистора:
(0,669) 2·1, 198 = 0,268 Вт
Коэффициент усиления по мощности:
104,813
Определим постоянную составляющую базового и эмиттерного токов:
7. Y - параметры транзистора
Система Y - параметров связывает входные и выходные токи четырехполюсника с входным и выходным напряжениями.
,
где - входная проводимость четырехполюсника
- проводимость обратной передачи (обратной связи) четырехполюсника
- проводимость прямой передачи четырехполюсника
- выходная проводимость четырехполюсника
Для расчета Y-параметров необходимо знать следующие параметры транзистора:
= 50 - статический коэффициент передачи тока базы транзистора
= 0,5 - сопротивление базы транзистора, [Ом]
= 70 - емкость коллекторного перехода транзистора, [пФ]
f = 31,3 - рабочая частота, [МГц]
=2,309 - постоянная составляющая тока эмиттера, [А]
fT = 400 - граничная частота передачи тока транзистора, [МГц].
Для начала вычисляем безразмерные вспомогательные величины:
0,924
49,978
0,078
16, 197
С учетом вспомогательных параметров рассчитываем Y-параметры:
Определим активную составляющую выходного сопротивления транзистора:
22,92Ом,
где Re (Y22) - действительная часть.
Вычисляем реактивную составляющую выходного сопротивления транзистора:
53,237 Ом
Определим выходную эквивалентную емкость транзистора:
95,56 пФ
Определим сопротивление Rн:
12,290 Ом
Зная входное сопротивление транзистора КТ930 А:
1, 198 - j·1,321 Ом,
определим входное сопротивление оконечного УМ и входную эквивалентную емкость транзистора:
1,262 Ом.
Для удобства расчетов от последовательного соединения проводников перейдем к параллельному по формулам:
Xпар = Xпос (1+ (Rпос/Xпос) ) = 2,4 Ом
Входная эквивалентная емкость транзистора КT930 А:
8. Расчет элементов схемы
На рисунке 3 приведена схема П - образной цепи согласования оконечного и предоконечного каскадов и основные элементы, образующие цепи питания, блокировки и разделения каскадов.
Рис 3. П-образная ЦС оконечного УМ и предоконечного УМ.
В этой схеме Lбл, Cбл1 и Cбл2 - элементы блокирования ВЧ колебаний по цепи питания, Cр1 и Cр2 - разделительные емкости по постоянному току, RДоп - резистор, необходимый для выпрямления импульса тока, RБ - дополнительное сопротивление, обеспечивающее заданное напряжение на базе, согласованное с внешним источником питания EП.
2,4 = 0,24 Ом., 1/ (2·3,14·31,3·106· 0,24) =21 нФ., 8 = 0,8 Ом,
где - выходное сопротивление оконечного УМ (VT2).
31,3·106·0,8 = 6 нФ.
8 = 80 Ом.
80/ 2·3,14·31,3·106 =406 нГн.
Рассчитаем резистор RБ. Для этого примем напряжения источника базового смещения EП= = 4 В. Известно, что сопротивление RД = Rдоп = 9,952 Ом транзистора VT2
(4 - 1,235) / 0,032 = 86,4 Ом.
86,4 - 9,952 =76,45 Ом.
9,952 = 0,9952 Ом.
1/ (2·3,14·31,3·106·0,9952) = 5 нФ
80 =0,8 Ом.
(2·3,14·31,3·106·0,8) = 5 нФ.
9. Расчет предоконечного УМ на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ
Исходные данные:
Необходимая выходная мощность транзистора должна превышать мощность возбуждения последующего каскада с учетом потерь в ЦС:
0,268/0,8 =0,335 Вт
Рабочая частота fраб = 31,3 МГц
Для расчета предоконечного каскада выбираем тот же транзистор КТ930 А (будем его использовать не на полную мощьность), для него выполняются требуемые условия:
Выходная мощность: = 75 Вт > = 0,335 Вт
Граничная частота fгр = 400 МГц > fраб =31,3 МГц
Остальные параметры приведены в ПРИЛОЖЕНИИ № 1.
Выбираем величину напряжения питания предоконечного каскада из стандартного ряда значений, так, чтобы при напряжении питания не превышалось напряжение на коллекторе и с учетом того, что транзистор будет использоваться не на полную мощность: 15 В.
Расчет коллекторной цепи транзистора:
Амплитуда напряжения первой гармоники на коллекторе:
14,953 В,
где - коэффициент Берга. Угол отсечки коллекторного тока выбираем тот же - = 80. Для = 80 коэффициенты Берга принимают значение:
0 () = 0,41, 1 () = 0,39, 0 () = 0,286, 1 () = 0,472.
Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого. Проверяем выполнение условие:
15 + 1,3 · 14,953 = 34,439 В < 50 В
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
0,045 А.
Определяем постоянную составляющую коллекторного тока:
0,027 А.
Определяем максимальный коллекторный ток:
0,094 А. < 6 А
Определяем максимальную мощность, потребляемую от источника питания:
15·0,027 =0,405 Вт
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
82,7 %
Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:
0,405 - 0,335 ·= 0,168 Вт 75 Вт
В этой формуле - коэффициент бегущей волны в предоконечном и предварительных каскадах снижается до величины = 0,2…0,5.
Определяем номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
333,720 Ом.
Расчет входной цепи транзистора:
Рассчитываем сопротивление между выводами базы и эмиттера по радиочастоте :
9,952 Ом.
Рассчитываем амплитуду тока базы:
0,014 А.,
где1 + 0,39·2·3,14·400·106·70·10-12·8 = 1,549
Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
0,686 В.
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:
0,660 В. < 4 В.
Полученное значение обратного напряжения на эмиттерном переходе не превышает паспортных данных выбранного транзистора.
Эквивалентное входное сопротивление транзистора:
Рисунок 4. Эквивалентная схема входной цепи транзистора.
1 нГн.
Резистивная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора:
1,051 - j·1,331 Ом.
Входная мощность, необходимая для возбуждения транзистора:
(0,014) 2·1,051 = 0,103 Вт
Коэффициент усиления по мощности:
3,252
Определим постоянную составляющую базового и эмиттерного токов:
, 0,00054 + 0,027 = 27 мА.
10. Y - параметры транзистора
Система Y - параметров связывает входные и выходные токи четырехполюсника с входным и выходным напряжениями.
,
где - входная проводимость четырехполюсника
- проводимость обратной передачи (обратной связи) четырехполюсника
- проводимость прямой передачи четырехполюсника
- выходная проводимость четырехполюсника
Для расчета Y-параметров необходимо знать следующие параметры транзистора:
= 50 - статический коэффициент передачи тока базы транзистора
= 0,5 - сопротивление базы транзистора, [Ом]
= 70 - емкость коллекторного перехода транзистора, [пФ]
f = 31,3 - рабочая частота, [МГц]
= 0,027 - постоянная составляющая тока эмиттера, [А]
fT = 400 - граничная частота передачи тока транзистора, [МГц].
Для начала вычисляем безразмерные вспомогательные величины:
0,01
54
0,078
2917
С учетом вспомогательных параметров рассчитываем Y-параметры:
Определим активную составляющую выходного сопротивления транзистора:
126,950 Ом,
где Re (Y22) - действительная часть.
Вычисляем реактивную составляющую выходного сопротивления транзистора:
1269,45 Ом
Определим выходную эквивалентную емкость транзистора:
4 пФ
Определим сопротивление Rн:
204,893 Ом
Зная входное сопротивление транзистора КТ930 А:
1,051 - j·1,331 Ом.
определим входное сопротивление оконечного УМ и входную эквивалентную емкость транзистора:
0,950 Ом.
Для удобства расчетов от последовательного соединения проводников перейдем к параллельному по формулам:
Xпар=Xпос (1+ (Rпос/Xпос) ) = 2,009 Ом
Входная эквивалентная емкость транзистора КT930А:
= 2 нФ
Расчет элементов схемы:
На рисунке 5 приведена схема П - образной цепи согласования оконечного и предоконечного каскадов и основные элементы, образующие цепи питания, блокировки и разделения каскадов.
Рисунок 5. П-образная ЦС оконечного УМ и предоконечного УМ.
В этой схеме Lбл и Cбл - элементы блокирования ВЧ колебаний по цепи питания, Cр1 и Cр2 - разделительные емкости по постоянному току, RБ1 и RБ2 - резисторный делитель напряжения внешнего смещения базы. При чем известно, что RБ2 = RДОП - сопротивление, необходимое для выпрямления импульса тока.
2,009 = 0,20 Ом.
1/ (2·3,14·31,3·106· 0, 20) =25 нФ.
333,720 = 33,372 Ом,
где - выходное сопротивление оконечного УМ (VT2).
31,3·106·33,372 = 152 пФ.
333,720 = 3337,20 Ом.
3337, 20/2·3,14·31,3·106 = 16,98 мкГн.
3337,20 = 333,72 Ом.
(2·3,14·31,3·106·333,72) =15,24 пФ.
Рассчитаем сопротивления для задания базового смещения. Так как в нижнем плече базового делителя включено сопротивление RДОП, то требуется рассчитать только сопротивление RБ1. Для начала определим ток делителя:
мА.
Далее вычисляем сопротивление делителя (источник питания - питание коллектора):
Ом.
Теперь вычисляем сопротивление RБ1:
Ом.
11. Расчет промежуточного УМ на биполярном транзисторе по схеме с ОЭ
Исходные данные:
Необходимая выходная мощность транзистора должна превышать мощность возбуждения последующего каскада с учетом потерь в ЦС:
0,103/0,8 = 0,129 Вт
Рабочая частота fраб = 31,3 МГц
Для расчета промежуточного каскада выбираем транзистор КТ934А (будем его использовать не на полную полностью), для него выполняются требуемые условия:
Выходная мощность: = 3 Вт > = 0,140 Вт
Граничная частота: fгр = 400 МГц > fраб =31,3 МГц
Остальные параметры приведены в ПРИЛОЖЕНИИ № 2.
Выбираем величину напряжения питания предоконечного каскада из стандартного ряда значений, так, чтобы при напряжении питания не превышалось напряжение на коллекторе и с учетом того, что транзистор будет использоваться не на полную мощность: 15 В.
Расчет коллекторной цепи транзистора:
Амплитуда напряжения первой гармоники на коллекторе:
14,778 В,
- коэффициент Берга. Угол отсечки коллекторного тока выбираем тот же - = 80. Для = 80 коэффициенты Берга принимают значение:
0 () = 0,41, 1 () = 0,39, 0 () = 0,286, 1 () = 0,472.
Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого. Проверяем выполнение условие:
15 + 1,3·14,778 = 34,211 В. < 60 В.
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
0,017 А.
Определяем постоянную составляющую коллекторного тока:
0,01 А.
Определяем максимальный коллекторный ток:
0,035 А. < 0,5 А
Определяем максимальную мощность, потребляемую от источника питания:
15·0,01 = 0,15 Вт
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
86 %
Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:
0,15 - 0,129·= 0,059 Вт 7,5 Вт
В этой формуле - коэффициент бегущей волны в предоконечном и предварительных каскадах снижается до величины = 0,2…0,5.
Определяем номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
846,47 Ом.
Расчет входной цепи транзистора:
Рассчитываем сопротивление между выводами базы и эмиттера по радиочастоте :
331,741 Ом.
Рассчитываем амплитуду тока базы:
0,018 А.,
где1 + 0,39·2·3,14·400·106·5·10-12·846,47 = 5,146
Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
0,09 В.
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:
-1,035 В. < 4 В.
Полученное значение обратного напряжения на эмиттерном переходе не превышает паспортных данных выбранного транзистора.
Эквивалентное входное сопротивление транзистора:
Рисунок 6. Эквивалентная схема входной цепи транзистора.
3 нГн.
Резистивная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора:
13,084 - j·47,889 Ом.
Входная мощность, необходимая для возбуждения транзистора:
(0,018) 2·13,084 =2,119 мВт
Коэффициент усиления по мощности:
60,87
Определим постоянную составляющую базового и эмиттерного токов:
0,2 + 10 = 12 мА.
12. Y - параметры транзистора
Система Y - параметров связывает входные и выходные токи четырехполюсника с входным и выходным напряжениями.
, ,
где - входная проводимость четырехполюсника
- проводимость обратной передачи (обратной связи) четырехполюсника
- проводимость прямой передачи четырехполюсника
- выходная проводимость четырехполюсника
Для расчета Y-параметров необходимо знать следующие параметры транзистора:
= 50 - статический коэффициент передачи тока базы транзистора
= 1 - сопротивление базы транзистора, [Ом]
= 5 - емкость коллекторного перехода транзистора, [пФ]
f = 31,3 - рабочая частота, [МГц]
= 0,012 - постоянная составляющая тока эмиттера, [А]
fT = 400 - граничная частота передачи тока транзистора, [МГц].
Для начала вычисляем безразмерные вспомогательные величины:
1,01
0,475
0,078
1
С учетом вспомогательных параметров рассчитываем Y-параметры:
Определим активную составляющую выходного сопротивления транзистора:
240,9 кОм,
где Re (Y22) - действительная часть.
Вычисляем реактивную составляющую выходного сопротивления транзистора:
1,412 кОм
Определим выходную эквивалентную емкость транзистора:
3,6 пФ
Определим сопротивление Rн:
484,981 Ом
Зная входное сопротивление транзистора КТ934А:
13,084 - j·47,889 Ом.
определим входное сопротивление оконечного УМ и входную эквивалентную емкость транзистора:
12,586 Ом.
Для удобства расчетов от последовательного соединения проводников перейдем к параллельному по формулам:
Xпар=Xпос (1+ (Rпос/Xпос) ) = 51, 196 Ом
Входная эквивалентная емкость транзистора:
Расчет элементов схемы:
На рисунке 7 приведена схема П-образной цепи согласования оконечного и предоконечного каскадов и основные элементы, образующие цепи питания, блокировки и разделения каскадов.
Рисунок 7. П-образная ЦС оконечного УМ и предоконечного УМ.
В этой схеме Lбл и Cбл - элементы блокирования ВЧ колебаний по цепи питания, Cр1 и Cр2 - разделительные емкости по постоянному току, RБ1 и RБ2 - резисторный делитель напряжения внешнего смещения базы. При чем известно, что RБ2 = RДОП - сопротивление, необходимое для выпрямления импульса тока.
51, 196 =5,119 Ом.
1/ (2·3,14·31,3·106· 5,119) =0,994 нФ.
846,47 = 84,647 Ом,
где - выходное сопротивление оконечного УМ (VT2).
31,3·106·84,647 = 60 пФ.
846,47 =8,465 кОм.
8,465·103/2·3,14·31,3·106 =43,064 мкГн.
8,465 ·103 =846,5 Ом.
(2·3,14·31,3·106·846,5) = 6 пФ.
Рассчитаем сопротивления для задания базового смещения. Так как в нижнем плече базового делителя включено сопротивление RДОП, то требуется рассчитать только сопротивление RБ1. Для начала определим ток делителя:
мА.
Далее вычисляем сопротивление делителя (источник питания - питание коллектора):
кОм.
Теперь вычисляем сопротивление RБ1:
кОм.
13. Расчет эквивалентных параметров антенны
Для расчета элементов схемы согласования передатчика с антенной нужно определить ее эквивалентные параметры в диапазоне рабочих частот. В общем случае входное сопротивление антенны получается комплексное:
Величины активной и реактивной составляющих входного сопротивления антенны определяются соотношением длины антенны, рабочей длины волны, диаметра провода, из которого изготовлена антенна, потерь высокочастотной энергии в проводах, изоляторах антенны и окружающих предметах.
Расчет параметров штыревой антенны:
Исходные данные:
fраб = 31,3 МГц
Рабочая длина волны (диапазон длин волн) - = 9,6 м
Длина антенны la = 3 м
Из конструктивных соображений радиус проводника антенны r = 3 см = 0,03 м
Волновое сопротивление антенны:
Ом
Поскольку не выполняется неравенство для "короткой" антенны:
3 м < 0,25·9,6 = 2,4 м,
то имеем “длинную” антенну (длина антенны сравнима с длиной волны или больше ее) и рассчитываем для неё входное сопротивление:
,
где - волновое сопротивление,
,,
где и - активная и реактивная составляющие сопротивления излучения антенны:
где Si и Ci - интегральные синус и косинус:
где 0,577 - постоянная Эйлера.
Подставляя значения в формулы, получим:
77,313 Ом,133,736 Ом,
a = 77,313/240,272 = 0,322, b =133,736/240,272 = 0,557,
=170,945 +305,483 Ом
14. Расчет П - образной цепи согласования
Для согласования УМ и антенны используется цепь согласования (ЦС). Выбираем П-образную ЦС, которая обеспечивает фильтрацию паразитных составляющих спектра, согласует сопротивления и играет роль нагрузочного контура для УМ.
Рисунок 8. П - образная цепь согласования УМ и антенны.
При работе передатчика требуется, чтобы передавалась в эфир одна, основная гармоника, т.е. цепь согласования должна отфильтровывать вторую и последующие гармоники.
Требуемый коэффициент трансформации сопротивлений:
NR = R1/R2 = 12,290/170,945 = 0,072,
где R1 - выходное сопротивление оконечного УМ, R2 - активное сопротивление антенны.
По этому коэффициенту и коэффициенту фильтрации высших гармоник (40 дБ, n = 2 - означает подавление по второй гармонике) с помощью графика определяем значение 3 = 15, а также рассчитываем:
,
где 1,2,3 - нормированные сопротивления.
Элементы цепи:
= 430 пФ - стандартное значение.
Т.к. параллельно емкости конденсатора С1 подключена выходная емкость транзистора, то при выборе конденсатора С1 нужно учитывать данную емкость:
3, 193· - 9,556·10-11=3· Ф,
Для компенсации реактивности антенны Xа, включают реактивность Xсу. Компенсирующую реактивность выбираем из условия Xсу = - Xа = 305,483 Ом. Т.е.:
.
Полученное значение индуктивности оказалось малым, для конструктивного исполнения, его необходимо увеличить до любой желаемой величины и включить последовательно с ней конденсатор такой величины, чтобы он компенсировал добавленное значение индуктивности. Выбираем реализуемое значение индуктивности: 1·10-6 Гн. Отсюда находим1·10-6 - 74·10-9 = 926 нГн.
Вычисляем нормированное сопротивление :
Коэффициент фильтрации высших гармоник П - образной цепью определяется соотношением:
=
Для того, чтобы найти собственную добротность и КПД ЦС необходимо знать активное сопротивление катушки. Для этого производим расчет катушки L1.
Расчет катушки L1:
1. Задается отношение U = l/ D = 1,3165, где l - длина катушки, D - ее диаметр.
2. Площадь поперечного сечения катушки: см2, где к - КПД контура, в состав которого входит катушка, КS - удельная тепловая нагрузка.
3. Длина катушки: см.
4. Диаметр катушки: см.
Число витков:
4,953 = 5,
где 1 мкГн.
6. Контурный ток: 22,3 ·2·3,14·31,3·106·3·10-9 = 13,150 А.
7. Диаметр провода: 13,150 5,598 мм
8. Активное сопротивление катушки:
Продолжаем расчет ЦС:
Добротность холостого хода (ХХ):
[0,188 + log (75)] = 103,153.
КПД ЦС:
0,845.
Внесенное в цепь сопротивление
rвн = R2/ (1+w2R22С23) = 170,945/[1 + (3,864·1016·29222, 193·1,998·10-19)] = 0,758 Ом
Нагруженная добротность цепи - QН:
QН = (wL2) / (r+rвн) = (2·3,14·31,3·106·1·10-6) / (0,188 + 0,758) =207,784.
Вычисляем полосу пропускания согласующей цепи:
w = w/QН = (2·3,14·31,3·106) /207,784 = 946 рад/с.
Полоса частот сигнала:
2·12500· (4++ 1) = 175 кГц,
где = 12.500 Гц - верхняя частота модулируемого сигнала,
= 50.000/12.500 = 4 - индекс частотной модуляции,
= 50 кГц - девиация частоты.
Делаем вывод, что сигнал пройдет через данную цепь согласования.
15. Расчет П-образной ЦС предоконечного и оконечного каскадов
Для согласования предоконечного каскада и оконечного используется П-образная ЦС, которая обеспечивает фильтрацию паразитных составляющих спектра, согласует сопротивления и играет роль нагрузочного контура для УМ.
Рисунок 9. П - образная цепь согласования УМ и антенны.
Требуемый коэффициент трансформации сопротивлений:
NR = R1/R2 = 333,720 /9,952 =33,533,
где R1= 333,720 Ом - выходное сопротивление предоконечного УМ, R2 = 9,952 Ом - входное сопротивление оконечного УМ.
По этому коэффициенту и коэффициенту фильтрации высших гармоник (40 дБ, n = 2) с помощью графика определяем значение 3 = 1, а также рассчитываем:
,
,
где 1,2,3 - нормированные сопротивления.
Элементы цепи:
,
,
.
Т.к. параллельно емкости конденсатора С1 подключена выходная емкость транзистора, то при выборе конденсатора С1 нужно учитывать данную емкость:
1,237· - 4,008· = 0, 197 ·Ф.
Параллельно емкости конденсатора С3 подключена входная емкость транзистора, то при выборе конденсатора С2 нужно учитывать данную емкость:
5,112 · - 2·=3,112 ·Ф.
Полученное значение индуктивности оказалось малым, для конструктивного исполнения, его необходимо увеличить до любой желаемой величины и включить последовательно с ней конденсатор такой величины, чтобы он компенсировал добавленное значение индуктивности.
Выбираем реализуемое значение индуктивности 5·10-6 Гн.
Отсюда находим5·10-6 - 231, 19·10-9 = 4,768 мкГн.
Вычисляю нормированное сопротивление :
Коэффициент фильтрации высших гармоник П - образной цепью определяется соотношением:
,
Для того, чтобы найти собственную добротность и КПД ЦС необходимо знать активное сопротивление катушки. Для этого производим расчет катушки L2.
Расчет катушки L2:
1. Задается отношение U = l / D = 1,9279, где l - длина катушки, D - ее диаметр.
2. Площадь поперечного сечения катушки:
см2,
где к - КПД контура, в состав которого входит катушка, КS - удельная тепловая нагрузка.
3. Длина катушки: см.
4. Диаметр катушки: см.
Число витков:
54,679, где 5 мкГн.
6. Контурный ток: 14,778·2·3,14·31,3·106·0,82·10-9 = 2,382 А.
7. Диаметр провода: 2,382 3,355 мм.
8. Активное сопротивление катушки:
Продолжение расчета ЦС:
Добротность холостого хода (ХХ):
[0,586 + log (0,335)] =53,048.
КПД ЦС:
0,853.
Внесенное в цепь сопротивление:
rвн=R2/ (1+w2R22С23) = 9,952/[1 + (3,864·1016·99,042·9,685·10-18)] = 0,261 Ом,
Нагруженная добротность цепи - QН:
QН = (wL2) / (r + rвн) = (2·3,14·31,3·106·5·10-6) / (0,586 + 0,261) = 1110,354.
Вычисляем полосу пропускания согласующей цепи:
w=w/QН = (2·3,14·31,3·106) /1110,354 =177,028 рад/с. > 175 кГц - полоса частот сигнала, определенная ранее.
Делаем вывод, что сигнал пройдет через данную цепь согласования.
Коэффициенты цепей согласования.
Рис. П5. Графики коэффициента П-образной согласующей цепи.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Использование радиопередатчика с частотной модуляцией для связи между группами людей и обоснование его структурной схемы: один генератор, умножительные и усилительные каскады. Расчет электронного режима транзистора и выбор типа кварцевого резонатора.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 21.02.2011Разработка радиопередатчика для радиовещания на ультракоротких волнах (УКВ) с частотной модуляцией (ЧМ). Подбор передатчика-прототипа. Расчет структурной схемы. Электрический расчет нагрузочной системы передатчика, режима предоконечного каскада на ЭВМ.
курсовая работа [985,8 K], добавлен 12.10.2014Проектирование 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 21.07.2010Проект связного радиопередатчика с частотной модуляцией. Структурная и принципиальная схемы. Электрический и конструкторский расчет схем сложения и согласования с фидерной линией. Автогенератор и частотный модулятор. Электрическая схема передатчика.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.07.2009Выбор структурной схемы. Расчет усилителя мощности высокой частоты по схеме с общим эмиттером. Расчет цепи согласования активного элемента с нагрузкой. Выбор конструкции теплоотвода и катушки индуктивности. Умножители частоты. Кварцевые автогенераторы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.02.2012Обоснование 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 14.11.2008Предварительный расчет и составление структурной схемы приемника. Выбор и обоснование селективных систем и расчет требуемой добротности контуров радиочастотного тракта. Схема и расчет входной цепи. Выбор средств обеспечения усиления линейного тракта.
курсовая работа [867,4 K], добавлен 10.04.2011Расчет 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 04.11.2014Анализ технического задания и выбор структурной схемы импульсно–модулированного СВЧ передатчика с частотной модуляцией. Расчет задающего генератора на диоде Ганна. Расчет колебательной системы. Параметры выходного усилителя на лавинно–пролетном диоде.
реферат [155,1 K], добавлен 20.09.2011Выбор транзистора и расчет тока базы и эмиттера в рабочей точке. Эквивалентная схема биполярного транзистора, включенного по схеме общим эмиттером. Вычисление коэффициентов усиления по напряжению, току и мощности; коэффициента полезного действия.
курсовая работа [681,4 K], добавлен 19.09.2012
