Устройства генерирования и формирования сигналов
Радиопередающее устройство (РПУ) - необходимый элемент любой системы передачи информации по радио - будь то система радиосвязи, телеметрическая или навигационная системы. Параметры радиопередатчиков весьма разнообразны и определяются конкретными техническими требованиями к системе передачи данных. РПУ представляют сложную систему, в состав которой входит высокочастотный тракт, модулятор для управления колебаниями высокой частоты в соответствии с передаваемой информацией, источники питания, устройства охлаждения и защиты. Диапазон СВЧ обладает огромной информационной емкостью. Радиопередатчики в диапазоне СВЧ применяют в радиолокационных станциях (РЛС), телевидении, ретрансляционных линиях связи, для тропосферной и космической связи, для радиоуправления и бортовой аппаратуры радиопротиводействия и для многих других специальных назначений. РПУ можно классифицировать по назначению, диапазону волн, мощности, виду модуляции, условиям работы и др. Эти признаки определяют специфику проектирования каждого вида передатчиков. Например, рабочий диапазон волн и мощность на выходе обуславливают выбор активного элемента и конструкцию колебательных систем. Амплитудную и импульсную модуляцию колебаний осуществляют в выходных ступенях, частотную модуляцию - в возбудителях, причем для обеспечения высокой стабильности несущей частоты применяют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ).
1. Расчетная часть
1.1 Составление структурной схемы передатчика
По заданной принципиальной схеме (см. Приложение 1) составлена структурная схема передатчика, которая изображена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема передатчика
Принятые микрофоном звуковые колебания преобразуются в электрические и подаются на усилитель. В усилителе эти колебания усиливаются и на его выходе получается модулирующее напряжение. Это модулирующее напряжение UW подается на варикап, с помощью которого модулируется по частоте кварцевый автогенератор. Кварцевый генератор работает на частоте 16 МГц, затем его частота умножается в 3 раз до рабочего значения, сигнал подается на предоконечный, а затем на оконечный усилитель мощности и через цепь связи в антенну.
1.2 Расчет режима оконечного каскада РПУ
В заданной схеме оконечный каскад усилителя выполнен на транзисторе КТ904, который имеет следующие параметры:
Сопротивление насыщения транзистора: rнас ВЧ = 1,73 Ом;
Сопротивление материала базы rб= 3 Ом;
Постоянная времени коллекторного перехода: τK = 15 пс;
Сопротивление эмиттера: rэ ≈ 0,0 Ом;
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ: βо = 24;
Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ: fт = 350 МГц;
Барьерная емкость коллекторного перехода: Ск = 12 пФ;
Барьерная емкость эмиттерного перехода: Сэ = 124 пФ;
Индуктивность эмиттерного вывода: Lэ = 4 нГн;
Индуктивность базового вывода: Lб = 4 нГн;
Индуктивность коллекторного вывода: Lк = 4 нГн;
Максимальная выходная мощность: Рmax= 5 Вт;
Предельно допустимая постоянная величина коллекторный ток: Ik0.max =0.8 А;
Предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер: Uкэ.max = 40 В;
Предельно допустимое напряжение база-эмиттер: Uбэ.max = 4 В;
Напряжение отсечки: ЕтАЩ= 0,7 В;
Схема включения: ОЭ.
Расчет коллекторной цепи выходного каскада
Расчет коллекторной цепи проводится по методике, изложенной в [2], для транзистора, работающего в критическом режиме с углом отсечки тАУ Q= 85В°.
Исходные данные для расчета следующие:
Р1=2,5 Вт тАУ колебательная мощность транзистора,
В тАУ напряжение питания коллектора,
rнас ВЧ = 1,73 Ом тАУ сопротивление насыщения транзистора,
Iк0. max= 0,8 А тАУ допустимая постоянная составляющая коллекторного тока;
Коэффициенты, зависящие от угла отсечки были рассчитаны по следующим формулам:
И при угле отсечки 85о получились следующие значения:
g0(q)=0,276
g0(p-q)=0,363
g1(q)=0,445
a0(q)=0,302
a1(q)=0,487
1. Коэффициент использования по напряжению в критическом режиме 
;
2. Максимальное значение коллекторного тока
ВаА
3. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в критическом режиме
ВаВ;
4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока
ВаА;
5. Постоянная составляющая коллекторного тока 
ВаА;
6. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания 
ВаВт;
7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи
;
8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора
ВаВт;
9. Сопротивление коллекторной нагрузки
ВаОм;
Расчет входной цепи оконечного каскада
1. Величина шунтирующего добавочного сопротивления
ВаОм;
2. Амплитуда тока базы
ВаА,
где 
3. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
В
4. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов
5. Напряжение смещения на эмиттерном переходе
Рис. 2 Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора
6.ВаВаВаВаВаВа Значения Lвх оэ, rвх оэ, Rвх оэ, Свх оэ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора.
7.ВаВаВаВаВаВа Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (Zвх=rвх + jXвх)
8.ВаВаВаВаВаВа Входная мощность
9.ВаВаВаВаВаВа Коэффициент усиления по мощности
1.3 Расчёт параметров антенны
Исходными данными для расчета параметров антенны являются
- длина антенны la=0.8 м,
- длина волны l=6,25 м,
- радиус антенны r=1,5 мм.
Найдем волновое сопротивление антенны:
Поскольку длина антенны меньше четверти длины волны, то
Найдем входное сопротивление антенны:
ВаОм
где 
1.4 Расчёт согласующего устройства
Для согласования коллекторной нагрузки Rк=21,098 Ом с сопротивлением антенны Za=6.468-j152.514 Ом используется Т-образный четырехполюсник (рис 3).
Вместе с этим смотрят:
GPS-навигация
GPS-прийомник авиационный
IP-телефония и видеосвязь
IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи
РЖсторiя диктофону