Проектирование автомобильного передатчика (стр. 1 из 3)

Министерство общего и профессиональнго образования российской федерации

РГРТА

Кафедра РТУ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

"Проектирование автомобильного передатчика"

Выполнил студент группы 816

Шлома Н. В.

Проверила

Прибылова Н. М.

Рязань, 2001

Содержание

1. Выписка из ГОСТа

2. Введение

3. Составление и расчет структурной схемы передатчика

4. Генератор с внешним возбуждением

4.1 Энергетический расчет ГВВ

4.2 Расчет колебательной системы

4.3 Расчет вспомогательных элементов

5. Расчёт кварцевого автогенератора

6. Расчет общих характеристик передатчика

Заключение

Список использованной литературы

1. Выписка из ГОСТа

Основные требования и исходные данные приведены в ГОСТе 12252-86. При проектировании передатчика использованы следующие данные:

- Максимальная девиация частоты: 1500 КГц , 300 КГц , 60 КГц при модулирующей частоте соответственно 5 КГц , 10 КГц , 20 КГц.

- Передатчик нагружается кабелем с волновым сопротивлением 50, 75 Ом (расчет проводился на кабель 75 Ом ).

- Используется фазовая модуляция.

- Уровень побочного излучения -70 дБ.

- Звуковые частоты: 300 – 3400 Гц.

2. Введение

В данной работе необходимо спроектировать и рассчитать автомобильный передатчик, работающий на частоте 108 МГц и имеющий выходную мощность 37 Вт.

Радиопередающее устройство – это источник радиочастотных колебаний в системах радиосвязи, телевидения, радиолокации и др. Назначение передатчика – сформировать радиосигнал в соответствии с требованиями, установленными при разработке системы , и подвести его к антенне или к линии связи.

Радиосигналом называют колебание радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяются (модулируются) в соответствии с передаваемым сообщением (информацией). В радиосвязи используется частотная модуляция.

Основное требование к радиосигналу, связанное с выбором способа модуляции сигнала, - получение заданной точности воспроизведения закона модуляции на приемной стороне канала связи.

Классифицируем разрабатываемый передатчик:

- По назначению: для радиосвязи.

- По мощности: малой мощности (3...100 Вт).

- По виду модуляции: с частотной модуляцией.

3. Составление и расчет структурной схемы передатчика

Радиопередатчик любого назначения обеспечивает:

-Генерирование высокочастотных колебаний с заданной частотой и стабильностью частоты.

-Усиление высокочастотных колебаний до требуемого уровня мощности.

-Управление одним или несколькими параметрами высокочастотных колебаний по закону изменения передаваемого сигнала.

Требования, предъявляемые к передатчику, можно обеспечить при разных вариантах построения его схемы. Не проводя полного электрического расчёта, можно, пользуясь оценочными сведениями и формулами, сопоставить структурные схемы этих вариантов и выбрать лучший из них.

В подавляющем большинстве случаев к передатчикам предъявляется требование высокой стабильности частоты. Как правило, это требование выполняется за счёт использования кварцевой стабилизации. Так как транзисторный автогенератор, стабилизированный по частоте кварцевым резонатором, имеет очень небольшую мощность, современные передатчики строятся по структурной многокаскадной схеме.

Для определения числа усилительных каскадов необходимо рассчитать колебательную мощность, отдаваемую АЭ выходного усилителя в максимальном режиме. Выбрав способ формирования заданного вида модуляции; определив принцип построения выходного каскада и тип применяемых в нём транзисторов; выяснив, что передатчик должен быть многокаскадным; решили вопрос о возможности применения типового возбудителя и необходимости разработки автогенератора: определили число умножения частоты. На основании этих данных есть возможность составить функциональную схему и определить общее число усилителей и других каскадов, типы транзисторов в них, необходимые питающие напряжения. Расчёт эскизного варианта структурной схемы проводится без детального расчёта режима каждого каскада на основе справочных данных о транзисторах. Эти данные позволяют подобрать несколько типов транзисторов, мощности и рабочие частоты, которые близки к требуемым для рассматриваемого каскада.

Для реализации указанных технических данных передатчик можно построить по схеме с кварцевым автогенератором и умножителями частоты.

Кварцевый автогенератор является составной частью возбудителей, синтезаторов частот радиопередающих и радиоприёмных устройств, а также аппаратуры для частотных и временных измерений. Существует большое количество схем АГ, стабилизированных кварцевым резонатором. Их классифицируют на однокаскадные и многокаскадные. Однокаскадные АГ чаще всего строят по трехточечным схемам. Основное применение нашла схема ёмкостной трёхточки как наиболее надёжная и стабильная. Многокаскадные АГ содержат два или более активных элементов, а КР обычно включают в цепь обратной связи, что позволяет реализовать режим с малыми значениями мощности Ркв и долговременной нестабильности частоты. В осцилляторных схемах КР является элементом контура КАГ и играет в нём роль индуктивности. В таких схемах КР работает на частотах выше частоты последовательного резонанса, где его эквивалентная индуктивность достигает больших значений. Основным достоинством таких схем являются простота схемной реализации и малые значения относительной нестабильности частоты колебаний. Частоту задающего генератора с целью обеспечения её высокой стабильности выбираем порядка (1 - 10)МГц. В осцилляторных схемах контур КАГ выполняется с таким расчётом, чтобы при выходе из строя КР нарушалось условие самовозбуждения трёхточечной схемы автогенератора. Схема АГ:

Для уменьшения дестабилизирующего влияния непостоянной нагрузки АГ надо связывать с последующей схемой – умножителем частоты через буферный каскад – эмиттерный повторитель. Эмиттерным повторителем является каскад с ОК. У такого каскада высокое входное и малое выходное сопротивления. В силу того, что напряжение на выходе каскада с ОК, " снимаемое с эмиттера", по значению и полярности близко к действующему на входе и как бы повторяет его, поэтому такой какскад называют эмиттерный повторитель. Коэффициент передачи такого каскада близок к единице.

Для передатчика допустимо использовать только стандартные напряжения при питании его от электросети через выпрямители, а также типовые гальванические батареи и аккумуляторы в зависимости от условий эксплуатации. Особенно важно подобрать напряжение питания для выходного каскада, определяющего КПД всего передатчика. Если Ек выбрать равным наибольшему предельно допустимому для данного типа транзистора, то следует ожидать существенного снижения его надёжности из – за опасности пробоя. Если же значительно недоиспользовать транзистор по Ек, то снизится КПД коллекторной цепи, потребуется более интенсивное охлаждение. Промежуточные каскады проектируются либо с расчётом на такое же напряжения питания, как и в выходном каскаде, либо на меньшее, которое придётся получать от другого источника.

Автогенераторы и их буферные каскады нуждаются в стабилизированном напряжении питания. Поскольку мощность этих каскадов мала, то могут быть использованы стабилизаторы в микросхемном исполнении.

Цепи питания передатчика упрощаются, при использовании транзисторов одного типа проводимости.

Процесс управления колебаниями называется модуляцией. Основные виды модуляции: амплитудная, частотная и фазовая. Место модуляции в радиопередатчике определяется в зависимости от вида модуляции. Амплитудная модуляция осуществляется в выходном или в одном из промежуточных усилителей передатчика. Модуляция в выходном усилителе требует большей мощности модулятора, но обеспечивает меньшие искажения передаваемого сообщения. Частотная модуляция (прямой метод) осуществляется в задающем генераторе, что ухудшает стабильность частоты колебаний. Поэтому в структурную схему передатчика необходимо вводить систему автоподстройки частоты. Фазовая модуляция осуществляется в одном из промежуточных каскадов передатчика, позволяет обеспечить высокую стабильность частоты, но из – за малого значения девиации фазы требует применения большого числа умножителей частоты. Фазовая модуляция может использоваться не только для получения ФМ – колебаний, но и для получения ЧМ – колебаний (косвенный метод) путём преобразования ФМ в ЧМ.

При проектировании передатчиков с ФМ необходимо, прежде всего, решить вопрос о месте модулятора в структурной схеме передатчика. Известны четыре наиболее распространённые структурные схемы передатчиков:

- c ФМ на выходе передатчика;

- c ФМ в предоконечных каскадах с последующим усилением мощности сигнала ФМК;

- с ФМ в начальных каскадах с последующим умножением частоты и усилением мощности сигнала ФМК;

- с ФМ на поднесущей частоте с последующим транспонированием и усилением ФМ сигнала.

Достоинство первой схемы – отсутствие линейных и нелинейных искажений в тракте за модулятором. Однако мощность на выходе модулятора равна мощности передатчика, так что проектирование мощных полупроводниковых фазовых модуляторов затруднено и не всегда выполнимо. Кроме того потери в модуляторе существенно влияют на КПД передатчика. Указанные недостатки первой схемы устранены во второй. Достоинство третьей схемы состоит в том, что в фазовом модуляторе требуется в N раз меньший индекс модуляции; N коэффициент умножения частоты в тракте за модулятором. Однако при заданной относительной нестабильности индекса модуляции на выходе передатчика требования к его абсолютной стабильности оказываются более жёсткими (в N раз); для стабилизации параметров фазового модулятора приходится развязывать его от смежных узлов с помощью резистивных аттенюаторов или ферритовых вентилей. Четвёртый вариант схемы передатчика с ФМ используют в диапазонных передатчиках или в передатчиках промежуточных радиорелейных станций. Общий недостаток последних трёх схем – увеличение линейных и нелинейных искажений в тракте за модулятором, обусловленное ограниченной полосой пропускания и нелинейностью ФЧХ каскадов усиления, преобразования или умножения частоты. Прохождение ФМ сигнала через эти каскады сопровождается его искажением, в частности амплитудно-фазовой конверсией.