Разработка радиопередающего устройства для передачи информации посредством частотной модуляции, страница 6

Расчет элементов цепи управления:

Найдем значения резисторов:

Найдем значения емкостей:

X_Cбл2 << R₃

X_Сбл1 << R₂ || R₃

4.4. Датчик сетки частот (ДСЧ)

4.4.1 Расчет общих параметров

При использовании оконечного умножителя на 3, частоты ГУНа в ДСЧ, соответственно:

f_ГУНн=18.667 МГц         f_ГУНср=19.067 МГц         f_ГУНв=19.467 МГц

Ширина спектра сигнала:

Число фиксированных частот в сетке частот (число каналов):

Шаг сетки частот (частота дискретизации):

Частота опорного генератора равна частоте ОКГ f_ог=f_кв=20 МГц, соответственно, коэффициент деления ДФКД:

Найдем нижний и верхний пределы коэффициента деления ДПКД:

         

4.4.2 Расчет переходных процессов

Полоса захвата колебаний:

Df_зах=1.5∙5∙10^–3∙f_г0=84.75  кГц

Перестройка частоты:

Df_пер=f_счв–f_счн=58–55=3  МГц

Df_пч=(f_счв–f_счн)/n=((58-55)∙10⁶)/5=600  кГц

Df_у=(f_счв–f_счн)/2n=300  кГц

Нормированная полоса захвата:

g₃=Df_зах/Df_уд=0.26

m=0.01

T_у=2∙p∙Df_y=75

Рисунок 10 –  Пропорционально-интегрирующий ФНЧ

Приняв С=1 мкФ, получим:

Относительная максимальная нестабильность частоты при перестройке на один шаг и весь диапазон соответственно:

                

Время перехода с одной частоты на другую:

Принципиальная схема устройства управления и ДПКД приведена на рисунке 11. Логика работы этих устройства следующая. ДПКД состоит из сумматора и счетчика. На сумматор поступают код 66 и код 1…4. С выхода сумматора эта сумма поступает на вход счетчика, затем с выхода счетчика управляющий сигнал поступает на смеситель.

Устройство управления состоит из реверсивного счетчика, двух RS-триггеров и двух схем совпадения (конъюнкторов). Счетчик выдает коды 1…4 на индикатор и ДПКД в зависимости от управляющих сигналов поступающих на управляющие входы счетчика.

Рисунок 11 – Функциональная схема ДПКД

4.5 Опорный кварцевый генератор (ОКГ)

Рисунок 12 – Принципиальная схема ОКГ

В кварцевом генераторе применяется транзистор с граничной частотой f_т > 60×f_кв и максимально допустимой рассеиваемой мощностью на коллекторе P=100...150 мВт. Транзистор КТ3120А имеет граничную частоту 1.8 ГГц и допустимую мощность рассеяния 100 мВт. Кварцевый резонатор имеет следующие параметры: f_кв=20 МГц, L_кв=0.012 Гн, добротность кварца Q_кв=, ТКЧ=0.2×10^-6, сопротивление кварца r_кв=15 Ом [4, стр. 37].

Задаемся следующими параметрами:

Е_к=0.4∙U_{к max}=0.4∙15=6  В

I_км=0.3∙I_{к max}=0.3∙20∙10^–3=6  мА

Выберем параметр регенерации П_р=5, тогда:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Постоянная составляющая тока базы и эмиттера:

Входное сопротивление:

Средняя крутизна:

Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения:

Эквивалентное сопротивление нагрузки:

Коэффициент обратной связи:

Сравниваем полученный коэффициент с коэффициентами обратной связи, соответствующими работе АЭ в предельных режимах по току, напряжению и мощности рассеяния:

,

где g₁ – коэффициент формы тока:

Таким образом, коэффициент K_ос удовлетворяет неравенству:

Напряжение на базе:

U_б=К_ос∙U_к1=0.21∙5.36=1.12  B

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Определим время нарастания характеристики Х_кв(n), при n=14.9:

Потери в резонаторе при данной обобщенной расстройке n=14.9:

X_кв=R_кв∙[n∙(1-t₀· n)-t₀]=18∙[14.9∙(1–5.65∙10^–3∙14.9)–5.65∙10^–3]=13.6  Ом

Определим емкости С₁ и С₂:

Нагруженная добротность:

Условие Q_кв > Q_н выполняется.

Допустимая проводимость нагрузки:

Сопротивление нагрузки:

Определим емкости С_р, С_бл и С_э:

Сопротивление эмиттера:

Определим емкость эмиттерного перехода из двойного неравенства:

1/w << R_э∙С_э << 2Q_н/w

7.957∙10^–9<< R_э∙С_э << 3.899∙10^–6

Отсюда R_э∙С_э=1∙10^–8:

Напряжение питания:

Ток базового делителя:

I_дел=(5...10)∙I_б0=10∙46.92∙10^–6=4.692∙10^–4 A

Суммарное сопротивление резисторов R₁ и R₂:

Далее из двойного неравенства найдем сопротивление базового делителя, а также резисторов R₁ и R₂:

r_вх << R_б+ << b∙R_э

2784 << R_б+(R₁ || R₂) << 98 000

 R_общ=R_б+(R₁ || R₂)=20 кОм

Напряжение смещения на базе транзистора:

Из выражения E_cм=I_дел∙R₂–I_б0∙ R_общ–R_э∙I_э0 выразим R₂.

R_б=R_общ–R₁ || R₂=20∙10³–5 690=14 310 Ом

Найдем значение блокировочной индуктивности из условия X_Lбл >> R_эн:

X_Lбл=30∙R_эн=30∙2 273=68 190  Ом

Относительная нестабильность частоты генератора определяется температурой окружающей среды и температурным коэффициентом частоты кварцевого резонатора:

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ (РАСЧЕТ МАССЫ)

Согласно таблицам, приведенным в [3] стр. 277-303, средний вес используемых в данном устройстве дискретных элементов следующий: конденсаторы – 1 гр., резисторы – 1 гр., катушки индуктивности – 5 гр. Учитывая массу каждого элемента и их количество (6 катушек, 13 резисторов и 18 конденсаторов), общая масса элементной базы составит около 61 гр. Также, учитывая массы необходимого количества стеклотекстолитовых пластин, других блоков передатчика, массу корпуса и блока питания – масса радиопередающего устройства будет не более пяти килограмм. Габариты устройства соответствуют одному из классических эталонов 360x94x310 мм.

Рисунок 13 – Общий вид разработанного устройства: