Расчет связного передатчика 27 2 МГц (стр. 1 из 2)
Министерство образования Российской Федерации
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА "РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА"
КУРСОВАЯ РАБОТА
"РАСЧЕТ СВЯЗНОГО ПЕРЕДАТЧИКА 27,2 МГц"
Екатеринбург 2003
Дано:
Передатчик с частотной модуляцией.
1. Мощность P1 = 2,5 Вт.
2. Частота f = 27,2 МГц.
3. EП = 12 В.
4. Антенна - штырь 1,5 м.
5. Ф2 = 25 дБ.
- составить структурную схему передатчика;
- рассчитать режим оконечной ступени;
- рассчитать согласующее устройство оконечной ступени с антенной;
- пояснить назначение всех элементов схемы.
1. Структурная схема передатчика
 |
Умножитель
Рис. 1 структурная схема передатчика
УНЧ - усилитель низкой частоты;
УЧ - управитель частоты;
АГ - автогенератор (кварцевый);
У - усилитель;
Умножитель частоты на 2;
ОУ - оконечный усилитель;
СЦ - согласующая цепь.
2. Расчет режима оконечной ступени
2.1 Расчет коллекторной цепи
Паспортные данные:
rнас = 1,73 Ом;
Е'б = 0,7 В;
Iк о доп = 0,8 А.
Определим коэффициент использования выходного напряжения (Uвых)
Возьмем угол отсечки (q) равным 900, тогда a1(q) = 0,5.
Определим амплитуду напряжения коллектора в граничном режиме:
Uкгр = Ек*xгр;
Uкгр = 12*0,86 = 10,32 (В).
Найдем первую гармонику тока коллектора:
Определим постоянную составляющую коллекторного тока:
Определим подводимую мощность P0.
P0 = Eк*Iк0,
P0 = 12*0,306 = 3,672 »3,7 (Вт)
Определим мощность, рассеиваемую в виде тепла:
Pк1 = P0 - P1,
Pк1 = 3,7 - 2,5 = 1,2(Вт) < Pдоп = 1/2Uкэдоп *Iк0доп = 26 (Вт)
Определим коэффициент полезного действия (h)
Определим сопротивление коллектора (Rк)
2.2 Расчет базовой цепи
Определим сопротивление резистора Rд, включенного по РЧ между базой и эмиттером, которое определяется по следующей формуле:
Rд»b0/2pfТCЭ
Rд » 24/2*3,14*350*106*124*10-12 » 88(Ом)
Значение сопротивления Rбк резистора, включенного по РЧ между коллектором и базой:
Rбк = b0/2pfТCк
Rбк = 24/2*3,14*350*106*12*10-12» 909,46 (Ом)
Рассчитаем амплитуду тока базы:
где c = 1 + g1(q)2pfТCкRк
c = 1 + 0,5*2*3,14*350*106*12*10-12*21,5 » 1,28
Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:
Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:
Iб0 = I к0/b 0
Iб0 = 0,306/24 = 0,013(А);
Iэ0 = Iк0 + Iб0
Iэ0 = 0,306 + 0,013 = 0,319 (А).
Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
Рассчитаем элементы схемы:
LвхОЭ = 4*10-9 + 4*10-9/1,28 » 9,12 (нГн);
Входное сопротивление транзистора (Zвх = rвх + jXвх):
Входная мощность:
Коэффициент усиления по мощности транзистора:
kp = P1/Pвх
kp = 2,5/0,09=27,78.
3. Расчет штырьевой антенны
3.1 Из конструктивных соображений выбираем радиус штыря:
r = 5*10-3 (м)
3.2 Находим волновое сопротивление антенны:
3.3 Входное сопротивление:
4. Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной
4.1 Расчет трансформатора сопротивления
Емкость С22 предназначена для разделения по постоянной составляющей тока Iк0, реактивное сопротивление ХС22 должно удовлетворять соотношению:
ХC22 << Rое = 4Rк, (ХС22 = Rое/[50…100])
XC22 = (wC22)-1= 4Rк/100 Þ
С22 = 100/(4*21,5*2*3,14*27,2*10-6) = 6,8 (нФ);
XL2 >> Rое = 4Rк, (ХL2 = Rое*[50…100])
XL2 = wL2 = 4Rк*100 Þ
L2 = 4*21,5*100/(2*3,14*27,2*10-6) = 50,3 (мкГн).
Волновое сопротивление:
ZС = 2*21,5 = 43 (Ом).
Ток в линии:
Требуемая индуктивность линии:
где a1, и сходя из допустимой неравномерности АЧХ трансформатора на f =27,2 МГц, равен 0,1.
Uпр = Uк = 10,32 (В).
Исходя из волнового сопротивления линии выбираем кабель КВФ-37:
ZC = 37 Ом;
Спогонная = 120 пФ/м;
b = 2,56 мм (внешний диаметр кабеля);
с = 0,78 мм (внутренний диаметр).
Геометрическая длина линии:
где q < 18…54 при ZC = ZCтреб (берем q = 30),
e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (фторопласт e = 2,1).
Для данного уровня мощности, из условия обеспечения добротности Q не ниже 10 на частоте f, выбираем феррит марки 1000 НМ:
mн = 1000;
Q = 20 при B = 0,01 Тл.
Выбираем многовитковую конструкцию на кольцевом ферритовом сердечнике с типоразмерами:
D = 45 мм;
d = 28 мм;
h = 12 мм.
Средний диаметр феррита:
Dср = 0,5(D + d),
Dср = 3,65 (мм).
Максимальная магнитная индукция на рабочей частоте:
где P'ф - допустимые удельные тепловые потери в феррите (P'ф£ 0,3…1,5 Вт/см2).
Выберем Bf = 15*10-3 Тл.
V = pDсрS,
V =3,14*3,65*(0,5*1,2*1,7)=11,7 (см3).
V > Vmin
Число витков:
Уточняем Lпр.расч:
pd = 3,14*2,8 = 8,8 (см),
wb = 10*0,256 = 2,56 (см),
следовательно, все витки помещаются на феррит.
Удельные тепловые потери в феррите:
Мощность потерь в феррите:
4.2 Расчет колебательного контура
Для определения номиналов элементов (С23, L3) колебательного контура пересчитаем сопротивление антенны в контур следующим образом:
Рис. 2 Пересчёт сопротивления антенны в контур
Сопротивление на зажимах контура равно 4Rк, добротность контура из конструктивных соображений примем равной 100.
Общая емкость контура равна:
Коэффициент включения равен:
Характеристическое сопротивление контура в резонансе:
Далее находим индуктивность контура:
Приведем конструктивный расчет индуктивности L3:
- диаметр провода катушки:
- число витков:
- электрическая прочность катушки:
а) напряжение между соседними витками:
Uв = 2Uк/N
Uв = 2*10,32/3 » 6,9 (В).
b) напряженность поля между витками:
E = Uв/(g - d),
E = 6,9/(1,5*2,26- 2,26) » 6,1 (В/мм) < Eдоп = 250 - 300 (В/мм).