Расчет радиопередатчика ОВЧ-диапазона, относящегося к носимому радиосвязному оборудованию, подвижной аэродромной службы

1. Введение.

Авиационная подвижная электросвязь предназначена для обеспечения центров (диспетчерских) радиотелефонной связью с объектами аэродромных служб, с подвижной службой связи и экипажами летательных аппаратов.

Авиационная подвижная электросвязь организуется с использованием средств радиосвязи ОВЧ-диапазона, ВЧ диапазона, УВЧ диапазона.

В данной курсовой работе необходимо произвести расчет радиопередатчика ОВЧ-диапазона относящегося к носимому радиосвязному оборудованию, подвижной аэродромной службы. Его реальный аналог используется в радиостанции «Сигнал-201», предназначенной для организации радиосвязи в МВ диапазоне в одночастотном и двучастотном симплексном режиме подвижных объектов между собой, а также с носимыми и стационарными радиостанциями того же назначения. Станция работает при номинальном напряжении питания от 10,8 В до 15,6 В, в диапазоне частот от 146 МГц до 174,975 МГц с шагом сетки частот 25кГц. Вид модуляции – частотная.

2. Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика.

Построение структурной схемы начнем с выходного каскада.

КПД согласующей цепи примем η₃=0,8;

Выходная мощность усилительного каскада ;

Мощность, отдаваемую транзистором, возьмем с запасом: P_ном=1,5·P_~=1,5·2.5=3.75 (Вт)

С учетом P_ном=3.75 (Вт) и максимальной частоты f_max=174 (МГц) выбираем транзистор  2Т925A.  Предназначенный для применения в усилителях мощности, умножителях частоты и автогенераторах, на частотах до 2400  МГц при напряжении питания 12,6 В. 

Схема включения – ОЭ.

Усиление транзистора на максимальной частоте f_max=174 (МГц) оценим по следующей формуле:

 , где

К′_Р=6 – коэффициент усиления транзистора по мощности;

Е′_К=12,6 В – типовое значение постоянного напряжения коллектор-эмиттер;

Р′₁=3,75 Вт – типовая выходная мощность транзистора;

f′=320 МГц – значение частоты, на которой производилось измерение параметров транзистора;

f=174 МГц – значение максимальной частоты, на которой будет работать транзистор;

Е_К=12 В – напряжение питания рассчитываемой схемы;

Р₁=3,75 Вт – мощность, отдаваемая транзистором;

По соображениям устойчивости работы ГВВ к самовозбуждению следует принимать в расчет значения К_Р не более 25…30 [3].

Мощность, поступающая на вход выходного каскада

Р_вхвых=Р_вых/К_рвых=2,5/18,407=0,136 (Вт).

С учетом КПД согласующей цепи предвыходного усилительного каскада η₂=0,6 получаем мощность, отдаваемую транзистором этого каскада

            Р_пр=P_вхвых/η₂=0,136/0,6=0,2264 (Вт).

Для данной рассеиваемой мощности и частоты выбираем транзистор 2Т606А. У него по паспортным данным на частоте f=400 МГц выходная мощность Р_ВЫХ=0,8 (Вт).

Усиление транзистора на максимальной частоте f_max=174 (МГц) оценим по следующей формуле:

 , где

К′_Р=8 – коэффициент усиления транзистора по мощности;

Е′_К=28 В – типовое значение постоянного напряжения коллектор-эмиттер;

Р′₁=800 мВт – типовая выходная мощность транзистора;

f′=400 МГц – значение частоты, на которой производилось измерение параметров транзистора;

f=174 МГц – значение максимальной частоты, на которой будет работать транзистор;

Е_К=12 В – напряжение питания рассчитываемой схемы;

Р₂=Р_пр=0,226 Вт – мощность, отдаваемая транзистором;

Мощность, подаваемая на вход предвыходного усилительного каскада:

                   Р_вх,пр=Р₂/К_Рпр=0,226/27,44=8,25 мВт.

       с учетом согласующей цепи на входе:

Р₃=P_вхпрх/η₃=0,8,25/0,5=0,016 (Вт).

Данную мощность подадим на вход с помощью автогенератора.

Полученная структурная схема радиопередатчика показана в Приложении 1.

3. Электрический расчет выходного каскада.

расчет                                                                         [1, с. 52]

Исходные данные: транзистор 2Т929А; Р_ВЫХ=2,5 Вт; f=174 МГц; U_К0=12 В; U_В0=0,7 В;

1) Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте рассчитываем по формуле:

ω=2π·f=2·3,14·174·10⁶=1.093·10⁶(рад/с);

С_К=15 пФ  – емкость коллекторного перехода;

r′_K ≈ r_Б=2 Ом  - сопротивление коллектора, тогда

;

2) Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

, где

S_ГР=1 / r_НАС = 1/ 1.5= 0.667 См  – граничная крутизна, тогда

;

       3) Амплитуды напряжения и тока первой гармоники ЭГ:

            U_К=ξ_ГР·U_K0=0,882·12=10.58(B);

I_К1=2·P_ВЫХ / U_К=2·2.5/10.58=0.472(A);

4) Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенное к ЭГ:

R_К=U_К / I_К1=10,58/0,472=22,398(Ом);

            R′_К=R_К·r_К / (R_К+r_К)=22,398·1859/(22,398+1859)=22,132(Ом);

5) Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:

            I_Г1=I_K1·(1+R_K/r_K)=0,472·(1+22,398/1859)=0,478(А);

6) Крутизна по переходу:

, где

для кремниевых транзисторов температура перехода t_П=120…160⁰С, тогда

7) Сопротивление рекомбинации

            r = h_21Э / S_П = 50 / 12,817 = 3,9 (Ом)