Проектирование радиопередающего устройства для использования в сфере технологической радиосвязи

Страницы работы

Фрагмент текста работы

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.

Мощность предконечного каскада:

                                    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.

2. Расчет выходного каскада передатчика

2.1. Выбор типа и количества транзисторов

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 maxпз  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,

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) .

2.2. Расчет коллекторной цепи выходного каскада в максимальном режиме.

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 =  IСС| = 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

2.3. Расчет в режиме несущей частоты

Исходными  для расчета являются данные, полученные при расчете в максимальном режиме.

Первая гармоника тока коллектора:

Ic m = 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

Похожие материалы

Информация о работе