Радиопередатчик повышенной мощности с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора (стр. 1 из 4)
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ-УПИ»
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – РТФ
КАФЕДРА ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СРЕДСТВ РАДИОСВЯЗИ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Оценка работы _______________
Преподаватель _______________
/ Булатов Л.И./
РАДИОПЕРЕДАТЧИК ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ С КВАРЦЕВОЙ СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ЧАСТОТЫ ЗАДАЮЩЕГО ГЕНЕРАТОРА
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
075600 000000 004 ПЗ
Подпись ДатаФ.И.О.
Руководитель Булатов Л. И.
Студент Беляев Д. О.
Группа Р-43072
Номер зачетной книжки 09372704
Екатеринбург 2007
Содержание
Задание на курсовое проектирование
Принципиальная схема передатчика
Часть 1. Структурная схема передатчика с пояснениями
Часть 2. Электрические расчеты режимов и элементов
оконечного каскада
Часть 3. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени
Часть 4. Назначение всех элементов принципиальной схемы
радиопередатчика
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Задание на курсовое проектирование
Вам предлагается для исследования и расчета оконечной ступени схема реального радиопередающего устройства.
Составьте пояснительную записку, которая должна содержать следующие разделы:
1. Структурная схема передатчика с пояснениями: тип применяемой модуляции, вид согласующего устройства выходного каскада передатчика с нагрузкой, схема возбудителя передатчика.
2. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Полагая, что мощность выходной ступени Р1 = 0,5 Вт, а антенна – это вертикальный штырь длиной l = 1 м, сделайте расчет электрического режима этого каскада и устройств согласования передатчика с нагрузкой.
3. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени.
4. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.
Рабочая частота f = 45 МГц.
Часть 1.Структурная схема передатчика с пояснениями
Заданная на курсовое проектирование схема реального радиопередающего устройства показывает, что приведенный на ней радиопередатчик использует прямой метод частотной модуляции высокочастотного колебания, вырабатываемом автогенератором, речевым модулирующим сигналом, поступающим с микрофона. Частотная модуляция осуществляется с помощью варикапной матрицы, включенной в схему задающего генератора: под действием модулирующего напряжения, поступающего на данную матрицу, изменяется емкость варикапной матрицы, что приводит к изменению частоты автогенератора.
Рис. 2. Структурная схема передатчика
Структурная схема радиопередающего устройства представлена ниже:
В данной структурной схеме под аббревиатурой «ЦС» обозначена цепь согласования, представляющая собой П-образный четырехполюсник:
Рис. 3. Схема согласующего устройства
Возбудитель передатчика – кварцевый автогенератор, в котором осуществляется прямая частотная модуляция, а затем там же, точнее, в коллекторной нагрузке (представляет собой колебательный контур), осуществляется умножение частоты, поскольку частота основных колебаний автогенератора колеблется в пределах 15..18 МГц. Здесь кварцевый резонатор включен цепь обратной связи трехточечной схемы автогенератора (емкостная трехточка с заземленным эмиттером, элемент ОС – конденсатор С12):
Рис. 4. Схема задающего генератора
Часть 2.Электрические расчеты режимов и элементов оконченного каскада
Схема оконечного каскада приведена ниже:
Рис. 5. Схема оконечного каскада
Для дальнейшего расчета данной части радиопередающего устройства необходимо знать главный параметр антенны (вертикальный штырь), без которого расчет всего передающего устройства бессмыслен – входное сопротивление антенны. Для точного расчета параметров антенны используем специализированную программу MMANA.
Расчет входного сопротивления антенны
Для расчета антенны необходимо ввести ее координаты в пространстве.
Для более точного расчета необходимо задать координаты с учетом так называемой подстилающей поверхности – имитатора (эквивалента) тела радиопередатчика. Его представляют собой два горизонтальных провода длиной в 1 метр каждый, прикрепленные к одному из выводов штыря:
Рис. 6. Внешний вид антенны с учетом проводов-имитаторов реального радиопередатчика
Кроме того, реальные антенны реальных радиопередатчиков ставятся пользователями передающего устройства на определенную высоту. Зададимся высотой в 1,5 метра от поверхности земли. Зададимся и радиусом антенны – 5 мм. Поэтому координаты антенны будут следующие:
Рис. 7. Окно параметров антенны
Для дальнейшего расчета параметров антенны необходимо задать на вкладке «Вид» источник сигнала, поступающего в антенну. Без этого дальнейший расчет невозможен:
Рис. 8. Окно внешнего вида антенны
Далее следует непосредственный расчет параметров антенны, к которым относится и входное сопротивление антенны:
Рис. 9. Окно расчета параметров антенны
Далее необходимо перейти на вкладку «Диаграмма направленности», где, помимо самой диаграммы направленности (круговой, так как положение относительно сторон света может меняться; такую антенну чаще всего имеют передвижные радиопередатчики) представлено и входное комплексное сопротивление антенны ZA:
Рис. 10. Окно результатов работы программы
В результате сопротивление антенны получилось равным:
ZA=RA+jXA=4.627 - j256.356 (Ом).
Можно сделать вывод, что комплексное сопротивление антенны имеет емкостный характер.
Расчет выходной цепигенератора по схеме с общим эмиттером
На схеме оконечного каскада передатчика указан транзистор марки КТ610. Промышленность выпускает только разновидности этого транзистора – КТ610А и КТ610Б. Выберем КТ610А.
Производится расчет выходной цепи оконечного каскада на заданную мощность P1=0.5 Вт. Понадобится параметр:
. Для транзистора КТ610А этот параметр равен 10 Ом.Зададимся углом отсечки коллекторного тока θ=90˚ (для обеспечения приемлемых соотношений Р1 и КПД ГВВ). Таким образом, режим работы ГВВ – граничный.
Коэффициенты Берга и коэффициенты разложения импульсной последовательности для θ=90˚:
1. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:
2. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в граничном (критическом) режиме:
.3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
.4. Постоянная составляющая коллекторного тока:
.5. Максимальная величина коллекторного тока:
.6. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:
.7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:
.8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
.9. Сопротивление коллекторной нагрузки:
.Расчет входной цепи транзисторного генератора по схеме с общим эмиттером
Ссылаясь на автора книги по проектированию радиопередающих устройств Шахгильдяна В.В., отмети, что данная методика расчета справедлива на частотах до (0,5…0,8)fT. Так как у транзистора КТ610 частота единичного усиления fT>1000 МГц (для определенности возьмем частоту, близкую к данной – 1100 МГц), следовательно эта методика может использоваться для расчета входной цепи оконечного каскада (поскольку заданная рабочая частота равна 45 МГц).
Входная цепь транзистора (если рассматривать электрическую модель транзистора) представляет собой совокупность цепей, в которых происходят переходные процессы, вследствие чего образуются перекосы импульсовiк(ωt). Для устранения перекосов в импульсах iк(ωt) нужно включать шунтирующее добавочное сопротивление Rдоп между выводами базы и эмиттера транзистора.
Сопротивление Rдопвыравнивает постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и в открытом состоянии. Одновременно сопротивление Rдоп снижает максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе.