Радиопередатчик повышенной мощности с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора (стр. 3 из 4)
. По ГОСТу 2112-62 выбираем стандартный диаметр провода 4.5 мм (для достижения этого значения необходимо снизить разность температур провода и окружающей среды ΔТ до 42 К).3. Зададимся отношением длины катушки к ее диаметру:
. Это значение справедливо для тех катушек, диаметр которых меньше 50 мм. Изготавливать катушку диаметром больше 50 мм технически не совсем выгодно, поскольку катушка выйдет много габаритная.4. Так как d=4,5 мм, то выберем D=20 мм (для катушки на ребристом каркасе выбор диаметра провода определяется прочностью провода; для диаметра провода, рассчитанного ранее, данный диаметр катушки будет подходящим, но это должен доказать последующий расчет).
5. Так как
, отсюда длина катушки 
=0,63·20=12,6 мм.6. Коэффициент формы катушки: F≈11,4·10-3
7. Шаг намотки: g = (1,3..1,5)d = 1,4d = 6,3 мм.
8. Определим расчетное значение индуктивности, которое обусловлено размагничивающим влиянием близко расположенных проводников, деталей конструкции, стенок корпуса:
. Отсюда вычислим число витков катушки: 
. В данной формуле действующее значение индуктивности задается в мкГн (сама индуктивность, как было рассчитано, равна 50 нГн), диаметр катушки – в см. Итого: 
.Проверить правильность расчета несложно: воспользуемся формулой:
. Разброс полученных значений очень велик. Поэтому изменим диаметр катушки: возьмем D = 12 мм. При этом количество витков катушки будет равно: 
. Как видно, разброс значений уменьшился, поэтому оставим значение диаметра катушки D = 12 мм, при этом длина катушки будет равна 7,56 мм.Число витков катушки N = 2.
9. Проверим электрическую прочность катушки: приложенное к катушке напряжение
. Напряжение между соседними витками: 
. Напряженность поля между витками: 
, что много меньше допустимого значения 500..700 В/мм.10. Собственная емкость однослойной катушки:
. По эмпирическим графикам, приведенными в книге Шумилина, определяем: 
, 
. Отсюда С0= 1,85 пФ. Для катушек с гребенчатым каркасом, какой был выбран ранее, это значение берется как (15%..20%)С0≈ 0,319 пФ.11. Проверим длина провода катушки:
Это значение должно быть меньше 0,3·λ. Рассчитаем длину волны: 
Тогда 0,3·λ = 2 м. В итоге lпр < 0,3·λ, и поэтому все в порядке.Для рассчитанной катушки индуктивности трудно подобрать номинал, изготовляемый отечественной промышленностью, поэтому для изготовления подобной катушки требуется специальный заказ. Выберем номиналы для блокировочного дросселя (Др1) и катушки индуктивности, относящейся к антенне – L5:
· Дроссель, обозначенный на схеме как «Др1»: известно, что для блокировочных индуктивностей
. 
=25Ом, отсюда 
=75 =1,875 кОм – высокое сопротивление для переменного тока. 
. Выберем дроссель на ферритовом сердечнике, индуктивность которого несколько больше полученной – ДМ-0,6-10. Его параметры: индуктивность – 10 мкГн, сила тока – не более 0,6 А, диаметр катушки - 3,3 мм, длина l – 11 мм, длина L – 70 мм.· Индуктивность L5: ранее отмечалось, что
=256,356 Ом. Известно, что 
. Также выберем дроссель на ферритовом сердечнике, индуктивность которого несколько больше полученной – ДМ-3-2. Его параметры: индуктивность – 2 мкГн, сила тока – не более 3 А, диаметр катушки - 3,8 мм, длина l – 11 мм, длина L – 70 мм. Также можно применить дроссель ДМ-3-1. Его параметры: индуктивность – 1 мкГн, сила тока – не более 3 А, диаметр катушки - 3,8 мм, длина l – 11 мм, длина L – 70 мм.Что касается выбора конденсаторов, то, скорее всего, целесообразней выбрать керамические конденсаторы, так как для обеспечения хорошего КПД и минимальных потерь мощности для конденсаторов согласующего устройства, которое одновременно является и фильтрующим, существует требование обеспечения малых потерь – малым тангенсом угла потерь (tg δ) и, таким образом, высокой добротностью. Также необходимо обеспечивать устойчивость к температурному фактору, влажности, давлению. Это могут обеспечить наиболее часто применяемые в промышленности керамические конденсаторы. Для согласующего устройства, емкости которого получились достаточно великими – 6,366 нФ и 11,866 нФ – следующий вид конденсаторов, изготовляемый отечественной промышленностью: так, для емкости С16 (величина емкости – 6,366 нФ или 6 366 пФ) можно применить монолитный конденсатор КМ-6, а для емкости С17 (величина емкости – 11,866 нФ или 11 866 пФ) применим этот же конденсатор. Для керамических конденсаторов КМ-6 значения номинальной емкости колеблется от от 120 до 15 000 пФ. Эти конденсаторы используются в маломощных передатчиках.
С учетом требований Международной электротехнической комиссии установлено семь предпочтительных рядов для значений номинальной емкости: по ряду Е24 можно взять следующие номиналы - С16 = 6,2·10-9 Ф, С17 = 1,2·10-8 (12·10-9) Ф. При этом могут возникнуть некоторые искажения частотных характеристик согласующего устройства, некоторые изменения в фильтрующих и согласующих свойствах, однако эти изменения будут не совсем значительными, так как отклонения колеблются в пределах ±10%.
Часть 4. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика
Схема условно разбита на две части: низкочастотный тракт и высокочастотный тракт. Низкочастотный тракт составляют микрофон М1, предварительный усилитель низкой частоты, выполненный на операционном усилителе, и компрессор динамического диапазона входного речевого сигнала, сжимающего динамический диапазон за счет каскада на полевом транзисторе VT1 (выбран транзистор КП303А). Высокочастотный тракт включает в себя задающий генератор с кварцевой стабилизацией частоты, одновременно выполняющий роль умножителя частоты автоколебаний в целое число раз, а также частотного модулятора, оконечный каскад (генератор с внешним возбуждением), выполняющий роль усилителя мощности, согласующее устройство. Далее промодулированный сигнал поступает в антенну.
В конструкции присутствует микрофон (М1), который, по-видимому, крепится на печатную плату НЧ-тракта и выводится из корпуса через специальное отверстие на передней панели. Сигнал с микрофона поступает на цепь, состоящую из резистора R4 и конденсатора С2: эта цепь представляет собой высокочастотный фильтр, позволяющий снизить влияние посторонних шумов низкой частоты. Далее входной сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1 (обозначен на схеме цифрой «3»), который усиливает разность сигналов: Uвых=К(Uвх неинв-Uвх инв). Этот операционный усилитель выполняет роль линейного усилителя. Элементы R6 и С4 – цепь положительной обратной связи (частотная характеристика цепи аналогична частотной характеристике цепи R4С2). Сигнал с выхода операционного усилителя поступает на компрессор динамического диапазона, который работает следующим образом: постоянная составляющая усиленного сигнала выделяется на резисторе R10. Посредством диодов VD1 и VD2 переменное напряжение звуковой частоты преобразуется в постоянное отрицательное напряжение, которое воздействует на затвор полевого транзистора: положительная полярность звукового сигнала поступает через конденсатор С8 (разделительный конденсатор) на анод диода VD2, затем через «землю» на R10, затем на R9 и на полевой транзистор VT1. Отрицательная полярность звукового сигнала идет с «земли» через конденсатор С9 на анод диода VD1. Таким образом продетектированное переменное напряжение в постоянное поступает на затвор полевого транзистора. Цепь R4С5 является частотно-зависимой: входом схемы является конденсатор С5, на высоких частотах его сопротивление уменьшается, соответственно, увеличивается коэффициент передачи, поэтому эта цепь, скорее всего, выступает в роли ФНЧ. Полевой транзистор VT1 ведет себя в этой схеме как переменный резистор: при увеличении амплитуды речевого сигнала увеличивается постоянное напряжение на затворе. Сопротивление канала (сопротивление перехода «сток-исток») увеличивается, а коэффициент усиления операционного усилителя, который определяется как
, уменьшается. Конденсатор С6 шунтирует инвертирующий вход усилителя. На инвертирующий вход (на схеме операционного усилителя – цифра «2») с выхода через резистор R7 (постоянная составляющая сигнала) и конденсатор С7 (переменная составляющая сигнала), которые образуют цепь отрицательной обратной связи (коэффициент передачи операционного усилителя определяется характеристиками цепей положительной и отрицательной обратных связей) поступает сигнал речевой частоты, вычитается из входного, который, как уже отмечалось, поступает на неинвертирующий вход, и разность умножается на определенный коэффициент усиления (величина его зависит от амплитуды сигнала с микрофона). Сигнал на выходе усилителя поступает на частотно-зависимую цепь R11С10 – НЧ-фильтр, по всей видимости предназначенный для гашения высокочастотных шумов.