Электрический расчет частотного модулятора. Номинальное значение девиации частоты при 100% модуляции

4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЧАСТОТНОГО МОДУЛЯТОРА

В отечественных РТПС второго поколения диапазона ОВЧ возбудители передатчиков изображения и звукового сопровождения не связаны друг с другом и имеют разные виды модуляции. В первом случае, для сигнала изображения – амплитудную, а во втором, для сигнала звукового сопровождения – частотную.

В данном курсовом проекте будет рассчитан частотно-модулированны автогенератор (ЧМАГ), главное назначение которого – получение частотно - модулированного колебания с постоянной амплитудой, но с изменяющейся частотой – передающей информацию о звуке. ЧМАГ состоит из двух основных компонентов -  автогенератора и частотного модулятора.

Автогенератор – это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. Главное требование, предъявляемое к нему, - высокая стабильность частоты. Автогенератор состоит из источника энергии, резонатора, цепи обратной связи и активного элемента. В зависимости от активного элемента (транзистор или диод) различают транзисторные и диодные автогенераторы.

Частотный модулятор – каскад, в котором осуществляется частотная модуляция высокочастотных сигналов. Частотная модуляция осуществляется либо в задающем автогенераторе передатчика путем воздействия модулирующих колебаний на несущую частоту, либо в маломощном усилителе путем получения фазовой модуляции и преобразования ее в частотную. В нашем случае будет применен первый вариант.

Частота колебаний в автогенераторе определяется, как известно, резонансом колебательной системы. Если некоторым образом воздействовать на резонансную частоту, то синхронно с этим воздействием будет изменяться и генерируемая частота.

Наиболее просто можно получить ЧМ - колебания, если в колебательную систему включить нелинейную емкость, изменяющуюся при подаче на нее модулирующего напряжения, что приводит и к изменению резонансной частоты. Практически данный способ модуляции осуществляется путем включения в резонатор варикапа.

Электрические схемы частотных модуляторов различаются главным образом способом связи варикапа с резонатором автогенератора. Наиболее просто реализуется схема с емкостной связью. На рисунке автогенератор выполнен на биполярном транзисторе по схеме Клаппа. Емкость С3 необходима для развязки по постоянному току цепей питания и смещения. Элементы L1, C1, C2, C3 образуют резонатор. Цепочка Rкор и Скор – корректирующая. Rсм – сопротивление автосмещения. Cсв – обеспечивает оптимальное сопротивление нагрузки на выходных электродах транзистора и препятствует прохождению в нагрузку постоянного тока источника питания.

Исходными данными для расчета ЧМАГ являются:

- частота генерации автогенератора;

- номинальное значение девиации частоты при 100% модуляции.

Согласно технического задания, для восьмого телевизионного канала, несущая частота звукового сопровождения составляет . Так как схемная реализация ЧМАГ на заданную рабочую (несущую) частоту сопряжена с определенными трудностями, рабочая частота автогенератора делится на 9 и дальнейший расчет ЧМАГ производится согласно полученному значению частоты. В структурную схему передатчика в этом случае добавляется блок умножения частоты на 9.

Расчетная частота автогенератора определится:

,                                                                                                     

В соответствии с ГОСТ 7845-79 максимальная девиация частоты на выходе передатчика должна быть равна кГц. Так как в тракте частота умножается на 9, следовательно, выходной сигнал должен иметь при 100%-ной модуляции девиацию:

.

Схема представляет собой транзисторный автогенератор с емкостной обратной связью. Емкость С3 необходима для развязки по постоянному току цепей питания и смещения. Элементы L1, C1, C2, C3 образуют резонатор. Цепочка Rкор и Скор – корректирующая. Rсм – сопротивление автосмещения. Cсв – обеспечивает оптимальное сопротивление нагрузки на выходных электродах транзистора и препятствует прохождению в нагрузку постоянного тока источника питания.

4.1 Расчет задающего автогенератора

Выберем тип транзистора, используемого в автогенераторе, серии КТ312Б со следующими параметрами:

- Iкдоп = 30 мА

- Iкимп = 60 мА

- Uкэдоп( Uкэ0) = 20В

- Uкб0доп = 20В

- Ркмакс = 225 мВт

- Т = 25 С

- B = 20

- Uкбдоп(Uкэдоп) = 2 В

- Uкэнас = 0,8

- Iкбо(Iкэ) =10 мкА

- f гр = 80 МГц

- Ск = 5 пФ

- Сэ = 20 пФ

- = 100пс

- =0,6 В

1) Рассчитаем граничные частоты работы автогенератора  и :

,                                                                                                                        (4.1)                                                                                                                       

,                                                                                                                      (4.2)                                                                                                                       

Тогда активная часть коллекторной емкости определится:

,                                                                                                                        (4.3)

Сопротивление потерь в базе определится:

,                                                                                                                      (4.4)                                                                                                                          

 

2) Рассчитаем корректирующую цепочку:

,                                                                                           (4.5) 

Сопротивление и емкость (элементы коррекции) в цепи эмиттера определятся:

,                                                                                                               (4.6)

,                                                                                                           (4.7)

,                                                                                                                 (4.8)

Принимаем =33 Ом в соответствии со стандартным рядом сопротивлений