Составление структурной схемы начинается с выходного каскада. Данные, определяющие его мощность, содержатся в задании, причем, задается колебательная мощность в антенне Ра в режиме несущей частоты. В передатчиках с амплитудной модуляцией (АМ) мощность выбирается исходя из того, что выходной каскад является модулируемым.
1. Мощность выходного каскада ПРД с АМ:
Рс треб. ≥ [Ра (1 + m)2/ ηа ηпк] = [1,5(1+1)2/0,7*0,7] = 12,25Вт
где m - коэффициент модуляции;
ηа и ηпк - к.п.д. антенного и промежуточного контуров (ηа = ηпк = 0,6…0,75).
2. Определение числа каскадов ПРД производится путем последовательного ориентировочного определения мощности каждого из них, начиная с выходного, т.е. от «конца» передатчика к «началу» – к возбудителю.
Рпред. ≈ Рс треб. / Кр = 12,25/10 = 1,22Вт
где Кр - коэффициент усиления по мощности выходного каскада.
Для передатчиков километровых, гектометровых и декаметровых волн Кр ≥ 10.
Далее определяют мощность и необходимое количество промежуточных каскадов, которые усиливают мощность возбудителя Рвозб. = (1….10) мВт.
Рпр. ≈ Р пред. / Кр пр = 1,22/(0,75*10) = 0,162 Вт
0,162/(0,75*10) = 0,0216 Вт
0,0216/(0,75*10) = 0,00288 Вт
где Кр пр - коэффициент усиления по мощности промежуточных каскадов, который следует принять равным 0,75 Кр.
В данном случае необходимо 2 промежуточных каскада. Мощность автогенератора равна 2мВт.
При заданной относительной нестабильности частоты передатчика 10-6 возбудитель необходимо стабилизировать кварцем.
· Возбудитель – маломощный генератор с самовозбуждением, в данном случае стабилизированный кварцем, создающий колебание с частотой fг и сравнительно небольшой амплитудой Uг;
· Промежуточный каскад – генератор с внешним возбуждением, усиливающий колебания радиочастоты по напряжению;
· Предоконечный каскад – генератор с внешним возбуждением, обеспечивающий предварительное усиление колебаний радиочастоты по мощности;
· Выходной каскад – генератор с внешним возбуждением, обеспечивающий заданную мощность колебаний радиочастоты в антенне передатчика;
· Усилитель звуковой частоты – предназначен для увеличения амплитуды напряжения звуковой частоты с выхода микрофона;
· Передающая антенна – преобразует модулированные колебания радиочастоты в радиоволны и излучает их в пространство.
При базовой (эмиттерной) модуляции выбор типа транзисторов производится из условия, чтобы в максимальном режиме, который принимается критическим, транзистор обеспечивал соответствующую этому режиму колебательную мощность:
Рс max =Кпз Кф Рс треб = 12,25*1,15*1,3 = 18,31Вт
где Рс треб. – требуемая мощность;
Кпз =(1,05…1,15) – коэффициент производственного запаса;
Кф =(1…1,4) – коэффициент формы модуляционной характеристики, учитывающий ее нелинейность.
Выбор подходящего типа транзистора производится путем сравнения Рс max с номинальной мощностью транзистора из справочника Рс :
Рс max ≤ Рс .
Этим требованиям соответствует транзистор КТ902А (n-p-n типа).
Pc, Вт |
fт, МГц |
fh21В, МГц |
h21В |
Сс, nФ |
rВ, Ом |
Sс, А/В |
Scкр, А/В |
Eво, В |
Ево, В |
ЕсMAX В |
IcMAX В |
Pср, Вт |
Pср∑ Вт |
50 |
60 |
85 |
0,95 |
180 |
4 |
4 |
0,8 |
0,5 |
1,0 |
110 |
5 |
10 |
30 |
Одновременно производится проверка выбранного транзистора по частоте:
fh21 B ≥ (4…10) fmax
85МГц ≥ 0,8МГц – выполняется – можно использовать выбранный транзистор.
Определяется мощность рассеивания на коллекторе транзистора:
РС р треб = Рс (1- ηсн ) / ηсн Кпз Кф Кз (1+ m)2 =
= 50(1-0,6)/0,6*1,15*1,3*0,9(1+1)2 = 5,2Вт
где ηсн = (0,4…0,6) – к.п.д. коллекторной цепи в режиме несущей;
Кз = (0,8…0,9) – коэффициент запаса по мощности рассеивания.
Проверяется условие
РС р треб ≤ РС р
(5,2 ≤ 10)Вт – условие выполняется, тогда транзистор будет работать в нормальном тепловом режиме.
Вывод: выбран один транзистор КТ902А(n-p-n типа) .
Максимальный режим генератора при модуляции смещением должен соответствовать критическому режиму.
ЕС max = ЕC MAX / КΩ = 110/1,2 = 91,67
здесь КΩ = (1,1…1,25) – коэффициент запаса.
Угол отсечки в максимальном режиме:
θ˚= 100 ˚…120 ˚ .
Примем θ˚= 110˚, тогда коэффициенты разложения: α0 = 0,379; α1 = 0,531
Напряжение на коллекторе:
ЕС ≈ ЕС max / 2 = 91,67/2 = 45,84
Коэффициент использования коллекторного напряжения:
ξс кр =1 – (2 Рс треб / α1Sc кк ЕС2) = 1-(2*12,25/0,531*0,8*45,842) = 0,97
Амплитуда напряжения на коллекторе:
Uc m = ξс кр |ЕС| = 0,97*45,84 = 44,58В
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
Ic m1 =2 Рс треб / Uc m = (2*12,25)/44,58 = 0,55А
Амплитуда импульсов коллекторного тока:
ic max = Ic m1/ α1 = 0,55/0,531 = 1,035А
Проверяется условие:
ic max ≤ IС max / α0 = 5/0,379 = 13,19А
(1,035 ≤ 13,19)А – выполняется –можно использовать выбранный транзистор.
Постоянная составляющая коллекторного тока:
IС = ic max α0 = 1,035*0,379 = 0,39А
Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:
Rэкв = Uc m/ Ic m1 = 44,58/0,55 = 81,05Ом
Мощность, потребляемая от источника питания:
РС0 = IС |ЕС| = 0,39*45,84 = 17,87Вт
Мощность, рассеиваемая на коллекторе:
РС р= РС 0 – Рс треб = 17,87-12,25 = 5,62Вт
Проверяется условие:
РС р ≤ РС р доп
(5,62 ≤ 10)Вт – выполняется
К.п.д. генератора по коллекторной цепи:
ηс = Рс треб / РС 0 = 0,5 ξс кр α1 / α0 = 0,5*0,97*0,531/0,379 = 0,67
Исходными для расчета являются данные, полученные при расчете в максимальном режиме.
Первая гармоника тока коллектора:
Ic m1н = Ic m1max /(1+m) = 0,55/(1+1) = 0,27А
Постоянная составляющая тока коллектора:
IС н= Ic m1н α0 / α1 = 0,27*0,379/0,531 = 0,19А
Подводимая мощность:
РС0н= РС0max/(1+m) = 17,87/2 = 8,93Вт
Полезная колебательная мощность в режиме несущей (проверочный
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.