Передавач з амплітудною модуляцією

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Повна назва вищого навчального закладу

Кафедра телекомунікацій та радіотехніки

Повна назва кафедри

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Назва дисципліни: Генерування та формування сигналів

на тему: Передавач з амплітудною модуляцією

Галузь знань 0509 «Радіотехніка, радіоелектронні апарати та зв'язок»

Напрям 6.050901 «Радіотехніка»

Студента (ки) 3 курсу, група РТ-15-1 В.В. Горбань

Керівник: д-р техн, наук, проф.Ю.М. Бойко

Хмельницький 2018



Зміст

Вступ

Розділ 1. Аналітичний огляд літератури по темі курсового проекту

Розділ 2. Розрахунок структурної схеми пристроїв генерування та формування сигналів (ГФС)

Розділ 3. Розрахунок схеми електричної принципової

3.1 Розрахунок вихідного ГЗЗ

3.2 Електричний розрахунок ГЗЗ



Вступ

модуляція сигнал радіочастота каскад

Радіопередавамч -- пристрій, який разом з антеною забезпечує формування та випромінювання радіочастотного сигналу. Функціонально радіопередавач складається з наступних частин:

· Електронний генератор (наприклад, синтезатор з ФАПЧ або DDS);

· Модулятор (наприклад, аналоговий або DSP із застосуванням векторної модуляції IQ);

· Попереднього, основного і кінцевого підсилювачів;

· Схем узгодження імпедансів, фільтрів, систем захистів від аварійних режимів роботи, вимірювання параметрів і індикації.

Радіопередавачі класифікуються:

· за призначенням - зв'язкові, радіомовні, телевізійні, радіолокаційні, радіонавігаційні, телеметричні і т.д.;

· за потужністю - малопотужні (до 100 Вт), середньої потужності (до 10 кВт), потужні (до 1000 кВт) і надпотужні (понад 1000 кВт);

· за родом роботи (виду випромінювання) - телеграфні, телефонні, однополосні, імпульсні і т.д. Види випромінювання позначаються трьома індексами: перший (літера) характеризує вид модуляції: А-амплітудна, F - частотна, Р-імпульсна; другий (цифра) визначає тип передачі: 0 - випромінювання немодульованою несучої, 1 - телеграфування без модулирующей звукової частоти, 2 - тональна телеграфія і т. д.; третій індекс (літера) визначає допоміжні характеристики;

· за способом транспортування - стаціонарні та рухомі (переносні, автомобільні, корабельні, літакові і т.д.).

Розділ 1. Аналітичний огляд літератури по темі курсового проекту

Смуга частот більшості сигналів, що несуть інформацію, лежить у діапазоні низьких частот. Зокрема, смуга частот людського голосу охоплює інтервал від 20 Гц до 20000 Гц. У той же час для передачі сигналу каналами радіозв'язку за допомогою електромагнітних хвиль використовують частоти у десятки й сотні мегагерц. Отже, сигнал, у якому закодована інформація, потрібно перенести з діапазону низьких частот у діапазон радіочастот, передати цей сигнал за допомогою радіохвиль на досить значну відстань, прийняти його і повернути в інтервал низьких частот для сприйняття його споживачем.

Процес перенесення сигналу з діапазону низьких частот до радіочастот називається модуляцією сигналу.

Зворотний процес перенесення сигналу з діапазону радіочастот до низьких (звукових) частот називається детектуванням сигналу.

Модуляцію сигналу можна здійснювати різними способами, відповідно до яких розрізняють амплітудну, частотну, фазову модуляції.

Амплітудна модуляція полягає у зміні амплітуди А несучого сигналу відповідно до модулюючого сигналу. Відхилення амплітуди радіочастотного сигналу відносно середнього значення амплітуди називається коефіцієнтом амплітудної модуляції (рис. 1.1):

Рис. 1.1 Відхилення амплітуди радіочастотного сигналу відносно середнього значення амплітуди

де А_max , A_min - максимальна та мінімальна амплітуди радіосигналу.

Амплітудну модуляцію здійснюють за допомогою резонансного підсилювача на транзисторі (рис. 1.2), у колекторне коло якого ввімкнено контур LC,резонансна частота якого дорівнює несучій частоті радіосигналу.

Рис. 1.2 Здійснення амплітудної модуляції за допомогою резонансного підсилювача на транзисторі



Розділ 2. Розрахунок структурної схеми пристроїв генерування та формування сигналів (ГФС)

Початковими даними для розрахунку структурної схеми радіопередавача є потужність в корисному навантаженні P_~н і робоча частота f (діапазон робочих частот f_мін - f_макс).

Розрахунок (проектування) структурної схеми радіопередавача починається з вихідного каскаду, оскільки саме до нього відносяться задана потужністьP_~н і робоча частота f. Вихідний каскад радіопередавача, як правило, є підсилювачем потужності.

При розробці структурної схеми радіопередавача необхідно вибрати для кожного каскаду активний елемент (лампу або транзистор) і схему його включення (загальний катод, загальна сітка, загальний емітер, загальна база).

Очевидно, номінальна (паспортна) коливальна (вихідна) потужність активного елементу повинна бути, в загальному випадку, не менше необхідної потужності в корисному навантаженні P_~н. Оскільки корисне навантаження підключається до активного елементу через узгоджувальне коло, в якому неодмінно присутні опори власних втрат, що обумовлюють втрати корисної потужності, то активний елемент для вихідного каскаду повинен вибиратися з урахуванням цих втрат. Втрати потужності в колі узгодження враховуються ККД кола узгодження з _ЦС (або ККД контуру _к, коли коло узгодження еквівалентне коливальному контуру). У вихідному каскаді, як найбільш потужному, прагнуть реалізувати _ЦС як можна більшої величини. Реально досяжні значення _ЦС залежать від робочої частоти, потужності каскаду і звичайно знаходяться в межах 0,8….0,95. Тому при розробці структурної схеми радіопередавача для кола узгодження вихідного каскаду слід приймати значення _ЦС у вказаних вище межах. Таким чином, з урахуванням втрат потужності у вихідному колі узгодження активного елементу вихідний каскад повинен розвивати коливальну потужність:

Вт. (2.1)

В даному випадку оберемо такий активний елемент: 2T970A

де - коливальна потужність, яка необхідна від активного елементу вихідного каскаду (ВК) радіопередавача.

Відразу звернемо увагу, що в подальшому розрахунок режиму активного елементу вихідного каскаду проводиться виходячи з цієї потужності, у тому числі і з урахуванням прохідної потужності від джерела збудження.

Активний елемент (АЕ) для вихідного каскаду вибирається по потужності з умови:

(2.2)

де k_ПЗ - коефіцієнт виробничого запасу, який рекомендується вибирати в межах 1,05….1,1. Чим більше значення k_ПЗ, тим більш потужній потрібний буде елемент, що у ряді випадків ускладнить його вибір (не опиниться елементу з необхідною потужністю); k - коефіцієнт, залежний від виду модуляції: при частотній і фазовій модуляції k = 1; Робоча частота активного елементу (лампи або транзистора) не повинна бути менше необхідної робочої частоти генератора. При цьому не слід вибирати більш високочастотний генераторний прилад (лампу або транзистор), чим потрібний по робочій частоті генератора, оскільки можуть бути практично непереборні труднощі в реалізації схеми і конструкції генератора.

У довідниках по генераторних транзисторах часто указують інтервал робочих частот, що рекомендуються для даного типа транзисторів. Нижня робоча частота звичайно рекомендується не нижче 20...30 % від граничної робочої частоти транзистора f_гр, а верхня близька до f_гр при включенні транзистора по схемі із загальним емітером і досягає (2...3)f_гр при включенні транзистора по схемі із загальною базою. На нижній робочій частоті вказаного інтервалу для кожної схеми включення транзистора максимальна вихідна потужність може приблизно в 2 рази перевищувати потужність на верхній частотній межі.

Після того, як вибрані активний елемент і схема включення його у вихідному каскаді, здійснюється вибір активного елементу і схеми його включення для передвихідного каскаду. Звернемо увагу, що у вихідному каскаді, а при необхідності і в передвихідному каскаді може бути використано паралельне або двотактне включення активних елементів, або використаний мостовий принцип складання потужностей. Паралельне і двотактне включення активних елементів і мостові схеми в основному використовуються, коли не вдається підібрати одиночний активний елемент, здатний забезпечити необхідну потужність генератора.

Щоб вибрати активний елемент для передвихідного каскаду, необхідно прийняти, виходячи з наявного досвіду, узагальненого в літературі по проектуванню радіопередавальних пристроїв, очікуваний коефіцієнт посилення по потужності вихідного каскаду К_Р. В потужних генераторів на біполярних транзисторах значення К_Р звичайно не перевищує 5….10 за умови практично повного використання вихідної потужності транзистора. В лампових генераторах значення К_Р залежить від типу лампи: тріод, тетрод, пентод (великі значення К_Р у пентодів і тетродів), виду модуляції і ряду інших чинників і в потужних каскадах не перевищує декілька десятків.

Прийнявши значення коефіцієнта посилення по потужності для вихідного каскаду К_{Р ВК}, визначають потужність, яку повинен розвивати передвихідний каскад (ПВК):

(2.3)

Виходячи із знайденої потужності і робочої частоти передвихідного каскаду, вибирають для нього відповідний активний елемент, як це робилося для вихідного каскаду.

Номінальна (паспортна) коливальна (вихідна) потужність активного елементу для передвихідного каскаду повинна задовольняти умові

(2.4)

Для передвихідного каскаду оберемо такий активний елемент: 2T922A

Враховуючи наближеність прийнятого значення К_{Р ВК}, при виборі активного елементу для передвихідного каскаду не вводять спеціально запас на втрати потужності в колі узгодження (у контурі) передвихідного каскаду і виробничий запас.

Вибравши активний елемент і схему його включення, приймають очікуване значення коефіцієнта посилення по потужності для передвихідного каскаду К_РПВК.

Відповідно потужність, що розвивається каскадом, що стоїть перед передвихідним (назвемо його перед передвихідним каскадом - ППВК)

Розрахуємо значення для перед передвихідного каскаду:

Для перед передвихідного каскаду оберемо такий активний елемент: 2Т610Б

Розрахуємо значення для перед перед передвихідного каскаду:

Для перед перед передвихідного каскаду оберемо такий активний елемент: 2Т634А-2

Тому структурна схема буде мати вигляд :



Розділ 3. Розрахунок схеми електричної принципової

3.1 Розрахунок вихідного ГЗЗ

робоча частота - 70 - 80МГц;

вихідна потужність -30 Вт.

Проводимо короткий опис обраної схеми ГЗЗ

Рис 3.1 - Схема електрична-принципова ГЗЗ

Призначення елементів схеми підсилювача потужності (рис. 3.1):

R1 і R2 - використовуються як подільники напруги для забезпечення фіксованого зсуву: забезпечують автозсув; коректують частотну характеристику; С1 і С5 - розділові ємності;

L2 - блокувальна індуктивність;

С3 - блокувальна ємність;

L1 і С2 - вхідне узгоджувальне коло;

L3 і С4 - вихідне узгоджувальне коло



3.2 Електричний розрахунок ГЗЗ

1. Знаходимо коефіцієнт використання транзистора по колекторній напрузі в граничному режимі.

(3.1)

де 22,5Вт P - вихідна потужність каскаду ГЗЗ ( P1 - потужність першої гармоніки в навантаженні каскаду ГЗЗ);

крутість транзистора ( E_к - напруга на колекторі АЕ).

2. Амплітуда напруги еквівалентного генератора (ЕГ):

(3.2)

3. Амплітуда струму першої гармоніки (ЕГ):

2=1,78 А (3.3)

4. Перевіряємо умову: пікове значення напруги на колекторі транзистора не повинне перевищувати допустиме:

(3.4)



5. Визначаємо опір навантаження ЕГ:

=14,1 Ом 3.5)

6. Визначаємо крутість транзистора по переходу:

= 47,7 (3.6)

де p t - тепловий параметр АЕ

7. Розраховуємо опір рекомбінації неосновних носіїв в базі:

=3,14 (3.7)

де h21 коефіцієнт передачі транзистора по струму

8. Крутість статичної характеристики:

=47,7 (3.8)

9. Вибираємо кут відсічення імпульсів струму

АЕ - и=90⁰ (3.9)

10. Коефіцієнти розкладання для нульової і першої гармонійних складових:

(3.10)

= 0,32

= = 0,5

11. Пікова зворотна напруга на емітерному переході:

=4 (3.11)

12. Амплітуда імпульсів колекторного струму:

ik max ik max = = 10.4 А (3.12)

13. Напруга джерела живлення з умови:

(3.13) = 25 В

14. Амплітуда імпульсів першої гармоніки колекторного струму:

(3.14)= 0,5=5.2 А

15. Постійний струм, споживаний колекторним колом транзистора:

(3.15)= 0,3=3.12 А

16. Амплітуду імпульсів першої гармоніки колекторної напруги:

(3.16)0,725=24,25 В

17. Потужність першої гармоніки:

(3.17)63.05 Вт



18. Потужність, споживану від джерела живлення:

(3.18)Вт

19. Потужність, що розсіюється на активному елементі:

78-63,05 = 14,95 Вт ( 3.19)

20. К.к.д. підсилювача:

з = Р₁ / Р₀ (3.20)з = 63,05/78 = 0,8 = 80%

21. Амплітуда керуючого заряду:

(3.21)= 10,4 = 5,7*10^-9 Кл

22. Вихідний опір транзистора:

(2.22)= 24,255,2= 4,66 Ом

23. Коефіцієнт, що показує в скільки разів збільшується вхідна ємність транзистора за рахунок паразитної ємності колекторного переходу:

(3.23)

= 1+0,51,112

24. Амплітуду першої гармоніки струму бази з урахуванням струму через ємність С_к:

(3.24)= 1,112 = 3,8 А

25. Розрахуємо опір коректуючого резистора, що підключається паралельно входу транзистора, що служить для симетрування імпульсів колекторного струму: С_е=2000*10^-12

(3.25) = =1,37 Ом

де = = 180030 = 376 рад або 376 Мрад

26. Визначаємо потужність яка розсівається на коректуючому опорі:

= 0.7 ВТ

Размещено на Allbest.ru