Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика

3. Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика.

Исходными данными для расчета структурной схемы радиопередатчика являются мощность в полезной нагрузке  и рабочая частота  (диапазон рабочих частот  ).  При разработке структурной схемы необходимо выбрать для каждого каскада активный элемент (лампу или транзистор) и схему его включения.

Расчет структурной схемы начинается с выходного каскада, так как именно к нему относятся заданная мощность   и рабочая частота  . Выходной каскад будет представлять собой усилитель мощности.

3.1. Выходной каскад

Номинальная мощность активного элемента должна быть в общем случае не меньше необходимой мощности в полезной нагрузке  . Так как полезная нагрузка подключается к активному элементу через согласующую цепь, в которой обязательно присутствует сопротивление собственных потерь, обуславливающие потери полезной мощности, то активный элемент для выходного каскада должен выбираться с учетом этих потерь. Потери мощности в цепи согласования учитываются КПД цепи согласования . В выходном каскаде, как самом мощном, стараются реализовать  как можно большей величины, значения обычно находятся в пределах 0.8...0.95.   В данной работе примем

Таким образом, с учетом потерь мощности в выходной цепи согласования активного элемента выходной каскад должен развивать колебательную мощность:

                                                                                       (3.1.1.)

Активный элемент выбирается на мощность для выходного каскада из условия:

                                                                    (3.1.2.)

где   - коэффициент производственного запаса, лежащий в пределах 1.05...1.1.  k – коэффициент, зависящий от вида модуляции, в данном случае при частотной модуляции k=1.

Рассчитаем среднюю (рабочую) частоту передатчика:

                                                                                       (3.1.3.)

Примем напряжение питания коллектора

На основании полученных требований и используя справочные данные, выберем транзистор для выходного каскада: 2Т925Б

 Таблица 3.1. Основные параметры транзистора 2T925Б.

Граничная частота , МГц
Рабочий диапазон частот, МГц
Экспериментальная частота , МГц
Выходная мощность , Вт
Коэффициент усиления по мощности , в разах	4.0...8.5
Напряжение питания , В	12.6

Рассчитаем коэффициент усиления выходного каскада:

                            (3.1.4.)

Возьмем 

Рассчитаем мощность на входе выходного каскада:

3.2. Предвыходной  каскад

Примем КПД согласующей цепи предвыходного каскада .

Тогда, подобно входному каскаду, выходная мощность предвыходного каскада:

                           (3.2.1)

Номинальная мощность транзистора:

                            (3.2.2)

Исходя из требований мощности и частоты, выбираем транзистор 2Т610Б.

Таблица 3.2.Основные параметры транзистора 2T610Б.

Граничная частота , МГц
Рабочий диапазон частот, МГц	-
Экспериментальная частота , МГц
Выходная мощность , Вт
Коэффициент усиления по мощности , в разах	6.3...12
Напряжение питания , В	12.6

Определим коэффициент усиления первого предварительного каскада:

                                       (3.2.3)

По соображениям устойчивости работы ГВВ к самовозбуждению следует принимать значение К не более 25-30.

 Примем .

Мощность, поступающая на вход первого предварительного каскада:

                                                                            (3.2.4.)

3.3 Входной каскад

Примем КПД согласующей цепи входного каскада .

Рассчитаем его выходную мощность:

                                     (3.3.1)

Номинальная мощность транзистора:

                           (3.3.2)

В качестве входного каскада  используем буферный каскад,  выполенный на базе транзистора  2Т312Б

Примем коэффициент усиления входного каскада

Мощность, поступающая на вход входного каскада:

                                                                         (3.3.3.)

Таким образом, автогенератор должен развивать мощность:

                                                                                     (3.3.4.)

На основании всех данных построим структурную схему радиопередатчика:

Рис.3.1. Структурная схема передатчика.

4. Расчет выходного каскада радиопередатчика

Приведем основные параметры транзистора  2Т925Б [1]:

Табл. 4.1. Характеристики транзистора 2Т925Б

			Диапазон рабочих частот, МГц			f’, МГц		, в разах	hкол, %
36	36	4	200…400	150	10	320	>7	4…8.5	60…72	12.6

Методику расчета возьмем в [3, стр. 52]:

1. Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

                                        (4.1.1.)

где   - сопротивление потерь материала коллектора

 - емкость коллекторного перехода (взята из табл. 4.1.)

2. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

                                                                          (4.2.1.)

где   - граничная крутизна                                                (4.2.2)

3. Напряжение и первая гармоника тока нагрузки:

                                                                            (4.3.1.)

                                                                                  (4.3.2.)

4. Полезная нагрузка и полное сопротивление:

                                    (4.4.1.)

                                                              (4.4.2.)

5. Амплитуда первой гармоники тока:

                                        (4.5.1.)

6. Сопротивление по переходу:

                                         (4.6.1.)

Сопротивление рекомбинации:

                                                                              (4.6.2.)

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

                          (4.6.3.)

Где:,

7. Коэффициент разложения :