Исследование радиопередающего устройства

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО ВлУральский государственный технический университет тАУ УПИВ»

Кафедра теоретических основ радиотехники

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине ВлУстройства формирования и генерирования сигналовВ»

Преподаватель: Булатов Л.И.

Студент: Жуков А.В.

Группа: Р-439А

Екатеринбург 2006

Содержание

Задание на курсовое проектирование

Структурная схема передатчика

Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада 5

Расчет параметров штыревой антенны

Расчет выходной цепи оконечного каскада

Расчет входной цепи оконечного каскада

Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой

Конструкторский расчет элементов оконечной ступени

Расчет параметров катушек L21 и L22

Выбор стандартных номиналов

Выбор блокировочных дросселей L19 и L20

Выбор блокировочной емкости C56 15

Выбор емкостей C57 и C58

Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1
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 P1=8Вт, а антенна тАУ это вертикальный штырь длиной l=0.5м, 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.

Принципиальная схема радиопередатчика:

Рис.1. Схема ультракоротковолнового передатчика

Структурная схема передатчика

Рис. 2. Структурная схема передатчика

Из структурной схемы видно, что в передатчике используется косвенный метод получения ЧМ.

Схема возбудителя передатчика:

Рис. 3. Схема возбудителя передатчика

Схема автогенератора тАУ осцилляторная (емкостная трехточка с заземленным эмиттером).

Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада

Рис. 4. Схема оконечного каскада

Расчет параметров штыревой антенны

Для расчета параметров антенны была использована программа MMANA.

Антенна тАУ это вертикальный штырь длиной l=0.5м

Вид антенны с учетом подстилающей поверхности:

Рис. 5. Вид антенны с учетом подстилающей поверхности

Зададимся следующими параметрами:

В· Материал тАУ медь

В· Радиус антенны тАУ 5мм.

Результаты работы программы представлены на рис.5, рис.6 и рис.7.

Рис. 6. Результат работы программы (вкладка ВлВычисленияВ»)

Рис. 7. Результат работы программы (вкладка ВлВидВ»)

Рис. 8. Результат работы программы (вкладка ВлДиаграммы направленностиВ»)

В результате сопротивление антенны получилось равным:

Z_A=R_A+jX_A=23.835-j3.345 (Ом).

Так как R_A<<X_A, следовательно реактивной составляющей можно пренебречь. Следовательно:

Z_AR_A=23.835Ом.

Расчет выходной цепи оконечного каскада

Производится расчет выходной цепи оконечного каскада на заданную мощность P1=8Вт.

Угол отсечки коллекторного тока θ=105.7˚ (выбирается так, чтобы смещение на базе получилось равным 0).

Коэффициенты Берга для θ=105.7˚:

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

2. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в граничном (критическом) режиме:.

3. Максимальное напряжение на коллекторе:.

4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:.

5. Постоянная составляющая коллекторного тока:.

6. Максимальная величина коллекторного тока:.

7. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:.

8. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:.

9. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:.

10. Сопротивление коллекторной нагрузки:.

Расчет входной цепи оконечного каскада

Данная методика расчета справедлива на частотах до (0,5тАж0,8)f_T. Так как у транзистора КТ934В частота единичного усиления f_T=700МГц, следовательно эта методика может использоваться для расчета входной цепи оконечного каскада.

Для устранения перекосов в импульсах i_к(ωt) нужно включать шунтирующее добавочное сопротивление R_доп между выводами базы и эмиттера транзистора, как показано на рис. 9.

Рис. 9

Сопротивление R_допвыравнивает постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и в открытом состоянии. Одновременно сопротивление R_доп снижает максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе.

.

При включении транзистора с ОЭ целесообразно между коллекторным и базовым выводами транзистора включать сопротивление R_О.С., как показано на рис. 10.

Рис. 10

.

В результате включения R_О.С. создается дополнительная отрицательная обратная связь на низких и средних частотах, такая же по величине, как на высоких частотах через емкость C_К. В результате на всех частотах модуль коэффициента усиления по току транзистора β(ω) снижается в χ раз.

.

При работе транзистора на частотах ω>3ω_T/β₀ в реальной схеме генератора можно не ставить сопротивления R_доп и R_О.С.. Однако в последующих расчетных формулах сопротивление R_доп необходимо оставлять.

1. Амплитуда тока базы .

2. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе

3. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов

4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе

5. Значения L_ВХ.О.Э, r_ВХ.О.Э., R_ВХ.О.Э., C_ВХ.О.Э. в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора на рис. 11.

Рис. 11. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора

6. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (Z_ВХ=R_ВХ+iX_ВХ)

7. Входная мощность

8. Коэффициент усиления по мощности

Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой

В данной схеме роль согласующего устройства играет параллельный колебательный контур L21-C57-L22-C58. Целесообразно поменять местами емкость C57 и индуктивность L22 (рис. 12).

Рис. 12. Согласующее устройство

Для расчета зададимся следующими значениями:

В· Характеристическое сопротивление контура:ρ=(50тАж200)Ом ρ=200Ом

В· Добротность ненагруженного контура:Q_ХХ=(50тАж100) Q_ХХ=100

В· КПД цепи согласования:η_ЦС=(0.5тАж0.8) η_ЦС=0.7

Для удобства расчета сделаем замену:

C1=C57;

C2=C58;

L1=L22;

L2=L21;

R_Н=R_А=23.835Ом.

Добротность нагруженного контура:

Q_Н=Q_ХХ(1- η_ЦС)=

Эквивалентная индуктивность контура:

Эквивалентная емкость контура:

Мощность, отдаваемая в нагрузку (антенну):

Коэффициент подключения АЭ к контуру:

Через эквивалентную индуктивность контура и коэффициент подключения АЭ к контуру можно рассчитать индуктивности L1 и L2:

Коэффициент подключения нагрузки к контуру:

Через эквивалентную емкость контура и коэффициент подключения нагрузки к контуру можно рассчитать емкости C1 и C2:

Следовательно:

C57=C1=5.6762пФ;

C58=C2=101.96пФ;

L22=L1=207.63нГн;

L21=L2=7.4464нГн.

Расчет блокировочных элементов:

Конструкторский расчет элементов оконечной ступени

Расчет параметров катушек L21 и L22

Определим значение контурного тока:

Действующее значение контурного тока:

Зададимся разницей между температурой провода и окружающей среды:

Диаметр провода катушки:

Исходя из диаметра провода выбираем диаметр катушки:

Выберем длину катушки:

Следовательно коэффициент формы катушки:

Индуктивность катушки:

Необходимое число витков цилиндрической катушки:

Шаг намотки:

Число витков индуктивности L21:

Число витков индуктивности L22:

Выбор стандартных номиналов

Выбор блокировочных дросселей L19 и L20

Выбор дросселя L20:

Так как и , следовательно выбираем дроссель ДМ-3-1. Его характеристики:

Выбор дросселя L19:

Так как и , следовательно выбираем дроссель
ДМ-0.2-25.

Его характеристики:

Выбор блокировочной емкости C56

Так как и , следовательно выбираем керамический конденсатор К10-50.

Его характеристики:

В· Номинальное напряжение 25В;

В· Номинальная емкость 30000пФ;

В· Ширина (1,5тАж5,5)мм;

В· Длина (1,3тАж4,4)мм;

В· Высота (1,2тАж1,8)мм;

В· Внешний вид:

Выбор емкостей C57 и C58

Выбор емкости C57:

Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C57:

Выбираем конденсатор КПК-МН.

Его характеристики:

В· Номинальное напряжение 350В;

В· Минимальная емкость, не более 4пФ;

В· Максимальная емкость, не менее 15пФ;

В· Длина 15мм;

В· Высота 9мм;

В· Ширина 11мм;

В· Внешний вид:

Выбор емкости C58:

Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C58:

Для реализации емкости C58 необходимо включить параллельно конденсаторы К10-17 и КТ4-28.

Характеристики конденсатора К10-17:

В· Номинальное напряжение 25В;

В· Номинальная емкость 91пФ;

В· Ширина (1,5тАж1,2)мм;

В· Длина (1,3тАж8,6)мм;

В· Высота (1,8тАж3,3)мм;

В· Внешний вид:

Характеристики конденсатора КТ4-28:

В· Номинальное напряжение 25В;

В· Минимальная емкость, не более 4пФ;

В· Максимальная емкость, не менее 20пФ;

В· Длина 2,8мм;

В· Высота 1,2мм;

В· Ширина 2,6мм;

В· Внешний вид:

Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика

Кварцевый автогенератор

VT1, ZQ1, C4, C1, C2 тАУ емкостная трехточка.

L1 тАУ блокировочная индуктивность.

C7 тАУ блокировочная емкость.

R1, R4 тАУ делитель напряжения, необходимый для подачи смещения на базу.

R6 тАУ для подачи питания на коллекторную цепь и подачи смещения на базу транзистора VT1.

С8 тАУ блокировочная емкость.

Фазовый модулятор

L2, VD1, VD2, C11, C12 тАУ колебательный контур. При подаче модулирующего напряжения, варикапы изменяют свою емкость, следовательно меняются параметры контура и происходит модуляция.

Умножитель на 2

R14 тАУ для подачи смещения на базу.

C14 тАУ блокировочная емкость.

L3, C15, C16 тАУ колебательный контур, настроенный на 2 гармонику.

R20 тАУ для подачи смещения за счет тока базы.

C48, L12 тАУ Г-образный четырехполюсник.

Усилитель НЧ

C3 тАУ блокировочная емкость.

R2 тАУ для настройки микрофона.

C5, C6 тАУ блокировочные емкости.

R3, C5, C6 тАУ цепь автосмещения.

C9 тАУ блокировочная емкость.

R7 тАУ для питания стоковой цепи транзистора VT2.

C10 тАУ блокировочная емкость.

R8, R11 тАУ делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT3.

R12 тАУ обеспечивает автосмещение.

R13 тАУ для питания коллекторной цепи транзистора VT3.

C13 тАУ блокировочная емкость.

R15, R16 тАУ делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT5.

R18 тАУ обеспечивает автосмещение.

R19 тАУ для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT5.

C17 тАУ блокировочная емкость.

С18 тАУ блокировочная емкость.

VD3, VD4 тАУ ограничительные диоды. Необходимы для ограничения по амплитуде резких всплесков речевого сигнала. Следовательно происходит увеличение коэффициента модуляции.

C22, L5, C23 тАУ П-образный ФНЧ.

C24 тАУ блокировочная емкость.

R24, R25 тАУ делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT8.

R27 тАУ обеспечивает автосмещение.

C28 тАУ блокировочная емкость. Шунтирует коллекторную цепь транзистора VT8 по высокочастотному току, попавшему с модулятора.

R28 тАУ для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT8.

C29 тАУ блокировочная емкость.

R29 тАУдля подачи смещения на варикапы VD1, VD2.

C41 тАУ блокировочная емкость.

R30 тАУ для изменения девиации.

R31, C45, R10 тАУ интегратор.

Усилитель мощности

C52, L15 тАУ Г-образный четырехполюсник.

L16 тАУ блокировочная индуктивность.

C53 тАУ блокировочная емкость.

L17 тАУ нагрузка.

C54, C55, L18 тАУ Т-образный четырехполюсник.

L19 тАУ блокировочный дроссель. Задает нулевое смещение на базе.

L20 тАУ блокировочная индуктивность.

L21, L22, C57, C58 тАУ колебательный контур. Согласует выходной каскад передатчика с нагрузкой.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был рассчитан оконечный каскад передатчика. Был произведен конструкторский расчет катушек индуктивности и выбор стандартных номиналов емкостей и блокировочных дросселей. Были приобретены навыки анализа принципиальных схем радиопередающих устройств.

Список использованной литературы

1. Проектирования радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, И.А. Попов и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1993, 512с.

2. Шумилин М. С., Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987.

3. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине тАЬУстройства формирования сигналовтАЭ /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2003 г.

Приложение 1

Параметры транзистора КТ-934В

Параметры идеализированных статических характеристик	Сопротивление насыщения транзистора rнас, Ом	0,45
	Сопротивление материала базы rБ, Ом
	Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера rЭ, Ом	0
	Напряжение отсечки коллекторного тока ,В	0,7
	Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ β0	50
Высокочастотные параметры	Частота единичного усиления по току fT, МГц	700
	Барьерная емкость коллекторного перехода CК, пФ	22
	Барьерная емкость эмиттерного перехода CЭ, пФ	200
	Постоянная времени коллекторного перехода τК, пС	5
	Барьерная емкость активной части эмиттерного перехода СКА, пФ
	Индуктивность вывода эмиттера LЭ, нГн	1
	Индуктивность вывода базы LБ, нГн	2.8
	Индуктивность вывода коллектора LК, нГн	2.5
Предельно допустимые значения	Допустимое напряжение на коллекторе в схеме с ОЭ UКЭ.ДОП, В	60
	Допустимое обратное значение напряжения на эмиттерном переходе UБЭ.ДОП, В	4
	Допустимая постоянная составляющая тока коллектора IК0.ДОП, А	2

Вместе с этим смотрят:

GPS-навигация

GPS-прийомник авиационный

IP-телефония и видеосвязь

IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи

Unix-подобные системы