Построение структурной схемы передатчика. Расчёт электрической схемы передатчика

1. Исходные данные для расчета

выходная мощность передатчика.

минимальная рабочая частота

максимальная рабочая частота

относительная нестабильность частоты

девиация частоты

шаг дискретной сетки частот

максимальная модулирующая частота

минимальная модулирующая частота

входное сопротивление антенны

Отклонение амплитудно-частотной модуляционной характеристики (АЧМХ) передатчика от характеристики с предкоррекцией 6 дБ/октава L=+2 -3 дБ

Коэффициент нелинейных искажений передатчика Кн=5%

Уровень побочных излучений передатчика, не более L= 2-3 дБ

Уровень паразитной амплитудной модуляции передатчика не более 3-5 %

2. Введение.

В настоящее время передатчики изготавливаются в большей степени на полупроводниковых приборах.

    Подобные радиостанции разработаны в России, США, Японии, Англии и др. странах. Общеизвестны следующие фирмы: Электросигнал,  Allnco, Alan, Icom, Standart, Kenwood, выпускающие широкую гамму данной аппаратуры.

3. Синтез структурной схемы.

               Требования, предъявляемые к передатчику, можно обеспечить при разных вариантах постороения его схемы. Не проводя полного электирического рачёта, можно, пользуясь оценочными сведениями и формулами, сопоставить структурные схемы этих вариантов и выбрать лучший из них.

 Построение структурной схемы начнём с выходного каскада.

  Мощность в антенне должна быть 10 Вт, с учётом потерь в

выходной согласующей цепи (около 20%) мощность отдаваемую выходным каскадом УМ примем равной

Такую мощность на средней частоте рабочего диапазона

может отдавать транзистор КТ909А, который имеет граничную частоту 650 МГц и коэффициент усиления по мощности 2.4 на частоте 500 МГц

- коэффициент усиления на частоте 500 МГц

- коэффициент усиления на частоте fср

входная мощность УМ

С учётом КПД предвыходной согласующей цепи (около 60%) выходная мощность предвыходного каскада должна составлять:

Такую мощность на данной частоте может отдавать транзистор КТ610Б, который имеет граничную частоту 1ГГц, и коэффициент усиления по мощности на частоте 400 МГц  - 8

- коэффициент усиления на частоте 400 МГц

- коэффициент усиления на частоте fср

Коэффициент усиления получился больше допустимого значения  - 30, поэтому выбираем  

С учётом КПД согласующей цепи (около 50%) выходная мощность следующего  каскада должна составлять:

Такую мощность на данной частоте может отдавать транзистор КТ368:

Выбираем коэффициент усиления равный 20

С учётом КПД согласующей цепи (около 40%) выходная мощность следующего  каскада должна составлять:

Для обеспечения необходимой мощности 1-10мВт поставим ещё один каскад на транзисторе  КТ368, с 

С учётом КПД согласующей цепи (около 10%) выходная мощность следующего  каскада должна составлять:

Полученная структурная схема передатчика:

Рис. 1. Функциональная схема передатчика.

Рис. 1. Функциональная схема передатчика.

4. Расчёт электрической схемы передатчика.

4.1 Расчёт выходного каскада усилителя мощности.

Для выходного каскада выберем схему с ОЭ (Рис.2). Методика расчёта взята из [1].

Рис.2. Схема мощного каскада УМ.

Исходные данные для расчёта:

- мощность, требуемая в антенне

- КПД выходной согл. цепи

- средняя частота рабочего диапазона

- колебательная мощность, требуемая от УМ

По приложению №2 из [1] выберем транзистор КТ909А включенный по схеме ОЭ

Его параметры:

- максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе

- напряжение питания.

- коэфф. передачи тока в схеме с ОЭ

- сопротивление базы

- сопротивление эмиттера

- сопротивление коллектора

- напряжение отсечки

- ёмкость эмиттера

- ёмкость коллектора

- активная составляющая ёмкости коллектора

- индуктивность вывода базы

- индуктивность вывода эмиттера

- индуктивность вывода коллектора

- пассивная составляющая ёмкости коллектора

- допустимая температура перехода

- сопротивление переход-корпус

- рабочая температура перехода

- допустимая температура корпуса

- максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

- граничная крутизна

Выберем напряжение смещения на транзисторе:

выберем напряжение питания равным типовому

- мощность эквивалентного генератора в эквивалентной схеме транзистора, равная 80-90% от требуемой выходной мощности.

- коэффициент использования коллекторного напряжения.

- амплитуда напряжения эквивалентного генератора.

- амплитуда тока первой гармоники эквивалентного генератора

Убедимся, что пиковое напряжение не превысит максимально-допустимое

меньше

Условие выполняется

- сопротивление нагрузки

- крутизна по переходу.

- сопротивление рекомбинации.

- крутизна статической характеристики коллекторного тока.

А и В - некоторые коэффициенты,

требующиеся для рассчёта коэффициента 1

Зная ,по таблице найдем соответствующий угол отсечки  

Убедимся, что пиковое напряжение не превысит максимально-допустимое

Uэб max = 3,5 В > Uэб пик                рабочий режим не нарушен

Комплексные амплитуды токов и напряжений первых гармоник в эквивалентной схеме (Рис.3).

Рис.3. Эквивалентная схема усилителя ОЭ

требующаяся входная мощность возбуждения.

выходная мощность.

Находим по таблице

постоянная составляющая тока коллектора.

мощность, потребляемая от источника питания.

КПД усилителя

коэффициент усиления по мощности

мощность, рассеиваемая  транзистором