Радиопередатчик, применяемый в гражданской авиации для связи с наземными авиационными службами, устанавливаемый на борту летательного судна, страница 5

В цифровом синтезаторе частоты используются элементы цифровой схемотехники. По существу он представляет собой систему импульсной ФАП с импульсно-фазовым дискриминатором , в высокочастотном тракте которой находится делитель частоты с переменным коэффициентом деления. На правый по схеме вход ИФД поступает преобразованное в импульсы колебание от ЭГ и ДЧ. В стационарном синхронном режиме на выходе ПГ с помощью кольца ИФАП устанавливается колебание, частота которого строго кратна частоте квантования. Выбор нужного колебания из ДМЧ достигается грубой установкой частоты ПГ и соответствующим изменением коэффициента деления делителя ДПКД.

В качестве эталонного генератора (ЭГ) выбираем «Ландыш-1» [3,табл.4.4]

Характеристики этого генератора:

1) Частота генератора: 10МГц;

2) Нестабильность частоты:

- кратковременная: 5×10^-12;

- суточная: 10^-8;

3) Температура окружающей среды: -60…+70 ⁰С;

4) U_ВЫХ: 0,25 В;

5) Напряжение источника питания: 20…30 В;

6) Энергопотребление: 2/0,45 Вт;

7) Масса: 0,08 кг;

8) Объем: 0,065 л;

5.2. Расчет колебательного контура автогенератора.

Для улучшения стабильности частоты выбираем контур с высокой добротностью Q_НЕН и большим характеристическим сопротивлением r.

Q_НЕН=100;

r=400 (Ом);

1) Резонансная проводимость контура при полном включении:

G_НЕН=1/Q_НЕН×r=2,5×10^-5 (См);

2) Примем омическое сопротивление емкости С₂ равным:

Х₂=-4 (Ом), тогда

Х₁=Х₂/k=-4/0,13=-30,8 (Ом);

Следовательно:

С₁=1/2pf×Х₁=34,5 (пФ);

С₂=1/2pf×Х₂=265 (пФ);

3) Коэффициент включения:

р=|Х₁|/r=0,077;

4) Сопротивления в цепи Х₃:

Х₃=-(Х₁+Х₂)=34,8 (Ом);

Для получения нужного значения коэффициента р при заданном r в цепь Х₃ последовательно с индуктивностью L₃ следует включить емкость С₃:

X_L3=r=400 (Ом);

X_C3=Х₃-X_L3=-365.2 (Ом);  

Следовательно:

L₃=X_L3/2pf=0.42 (мкГн);

С₃=1/2pf×Х₃=2,91 (пФ);

5.3. Расчет энергетических параметров автогенератора.

1) Задаемся углом отсечки q=70⁰;

Для этого угла: g₀=0,166; g₁=0,288; g₁=1,73; cosq=0,342;

2) Предельные значения коэффициентов обратной связи:

- по току: k_i=(I_KMAX/S×U_K0)×F_i,;

- по напряжению: k_u=[(U_ЭБMAX+U¢)/U_K0]×F_u;

- по мощности: k_P=(2P_KMAX/S×U_K0²)×F_P, где по графикам зависимостей коэффициентов F(q) для расчета коэффициентов обратной связи [4, стр.131] находим:

F_i=1.8; F_u=0.9; F_P=12, тогда

k_i=0.144;

k_u=0.6;

k_P=1.92;

Наиболее жесткое ограничение по k определяется допустимым током I_KMAX, поэтому выбираем

k=0.13;

3) Напряжение коллектор-эмиттер:

=6.3 (B);

4) Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

=0,012 (А);

5) Мощность, отдаваемая цепью коллектора:

Р_ВЫХ=0,5×I_K1×U_КЭ=0,037 (Вт);

6) Сопротивление коллекторной нагрузки

R_K=U_КЭ/I_K1=535 (Ом);

7) КПД цепи коллектора:

=0,73;

8) Мощность, рассеиваемая коллектором:

Р_К=Р_ВЫХ×(1/h-1)=0,014 (Вт);

9) Амплитуда напряжения возбуждения:

U_ВОЗ=U_КЭ×k=0,821 (В);

10) Постоянная составляющая коллекторного тока:

I_K0=I_K1/g₁=0.007 (A);

11) Постоянная составляющая базового тока:

I_Б0=I_K0/h₂₁=0.007/123=5.69×10^-5 (А)

12) Постоянная времени цепи автосмещения:

Т_Б=10/f_Г=6,66×10^-8 (с);

5.4. Расчет схемы подачи напряжений автогенератора.

На рис. 8 изображена схема подачи постоянных напряжений на транзистор.

Рис. 8. Схема подачи напряжений.

1) Задаемся напряжением питания автогенератора:

Е_П=12 (В);

2) Для обеспечения термостабилизации падение напряжения на резисторе R_Э, стоящем в эмиттерной цепи транзистора примем:

U_Rэ»3,5 (В), тогда

Е_СМ0=0,7+U_Rэ»4,2 (В);

Сопротивление резистора в цепи эмиттера:

R_Э=U_Rэ/I_Э0=U_Rэ/(I_K0+I_Б0)=3,5/(0,007+5,69×10^-5)»500 (Ом);

3) Падение напряжения на резисторе R_K, стоящем в коллекторной цепи:

U_Rк»3,5 (В), тогда

R_K=U_Rк/I_K0=3,5/0,007=500 (Ом);

4) Для обеспечения автосмещения на базе транзистора сопротивление резистора R_б находим:

R_Б=(Е_СМ0-Е_СМ)/I_Б0, где

Е_СМ»0,8 (В), тогда

R_Б=|0,7-0,7-4,2|/5,69×10^-5=75,6×10³ (Ом);

5) Сопротивления резисторов в цепи делителя напряжений:

R₁=(U_Rэ+Е_СМ0)/10×I_Б0=(3,5+4,2)/10×5,69×10^-5=13,5×10³ (Ом);

R₂=|E_CM-U_Rэ-Е_СМ0|/10×I_Б0=|0.8-3.5-4.2|/10×5.69×10^-5=12,1×10³ (Ом);

6) Емкость в цепи базы:

С_Б=10/R_Б×f_Г=0,88 (пФ);

5.5. Расчет частотного модулятора с варикапом.

Частотная модуляция в радиопередатчике осуществляется путем изменения частоты автогенератора с параметрической (бескварцевой) стабилизацией. К контуру автогенератора подключается частотный модулятор – управляемый реактивный элемент. В качестве последнего используем варикап.