Другие предметы \ Устройства генерирования и формирования радиосигналов

Передатчик производственной связи, страница 2

Содержание

Стр.

Введение…………………………………………………………………………………………4
Исходные данные для расчетов……………………………………………………………..5
Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика, включая

возбудитель……………………………………………………………………………………..6

Электрический расчет выходного каскада ГВВ……………………………………………8
Электрический расчет предвыходного каскада ГВВ……………………………………..13
Расчет согласующей цепи выходного каскада ГВВ……………………………………...19
Расчет согласующей цепи предвыходного каскада ГВВ………………………………..22
Расчет синтезатора частот…………………………………………………………………...25
Расчет модулятора…………………………………………………………………………….33
Расчет цепи настройки………………………………………………………………………..38
Определение требований к источникам питания………………………………………...42
Расчет номиналов элементов в цепях каскадов…………………………………………43
Заключение……………………………………………………………………………………..45
Электрическая принципиальная схема передатчика……………………………………46
Перечень элементов принципиальной схемы передатчика……………………………47
Литература………………………………………………………………………………………49

НГТУ 000000.074.ПЗ

Изм. Лист

Nо документа

Подпись

Дата

Разраб.

Пучкин Ф.Е

Пояснительная записка к курсовому проекту

“Передатчики производственной связи”

Литера

Лист

Листов

Провер.

Вовченко П.С.

РТС9-91

Н.контр.

Утвердил

Введение

В представленном курсовом проекте разрабатывается передатчик производственной связи. Основные технические параметры данного типа передатчиков соответствуют ГОСТ 122522 “Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы”.

Настоящий стандарт распространяется на радиостанции с угловой модуляцией, предназначенной для организации телефонной радиосвязи в подвижной службе, в основном, на частотах от 30 до 450 МГц.

Радиостанции применяются для связи на промышленных предприятиях, в лесном хозяйстве, в энергосистемах, в сельском хозяйстве, в пожарной охране и на железнодорожном транспорте, а также для автомобильной связи. Подобные радиостанции разработаны в СССР, Англии, США, Японии и др. странах. Общеизвестны следующие фирмы: Электросигнал, Alinco, Alan, Icom, Kenwood.

В данном курсовом проекте разрабатывается аналог радиостанции модели Сигнал-401, произведенной на предприятии Электросигнал.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Исходные данные для расчетов

Уровень паразитной АМ передатчика не более 3-5%.

Коэффициенты, зависящие от угла отсечки (θ):

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика, включая возбудитель

На этом этапе схема является ориентировочной, потому что составляется на основе обобщенного опыта проектирования передатчиков.

Для достижения высокой стабильности частоты при выполнении других требований современные передатчики выполняют, чаще всего, как многокаскадные. Задача составления структурной схемы состоит в том, чтобы определить рациональное число каскадов высокой частоты между возбудителем и выходом передатчика.

Мощность в антенне должна быть 0.35 Вт. С учетом потерь в выходной согласующей цепи (СЦ), мощность, отдаваемую выходном каскадом – усилителем мощности (УМ), примем равной:

Такую мощность на средней частоте рабочего диапазона

можно получить от транзистора средней мощности.

Для устойчивости, его граничная частота должна быть

По справочнику [4] выбираем транзистор КТ 610 Б, для которого при Е_п= 12.6 В, Р_вых = 1 Вт и f_вых = 400 МГц коэффициент усиления по мощности К_р.400 = 8, и граничная частота которого в схеме ОЭ f_гр = 700 МГц.

Находим коэффициент усиления на fср:

Такой коэффициент трудно обеспечить, к тому же не исключено самовозбуждение, поэтому снизим значение до Е_п 10.9 В и выберем К_р = 8.

С учетом КПД предвыходной СЦ выходную мощность предвыходного каскада ГВВ должна составлять:

Такую мощность на данной частоте может давать транзистор КТ 312 Б, для которого Е_п= 10.9 В, Р_вых = 150 мВт, f_гр = 800 МГц. Зададим К_р = 20 для устранения самовозбуждения, тогда:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

С учетом КПД третьей СЦ выходная мощность следующего каскада должна составлять:

Такую мощность можно получить от синтезатора частот:

В возбудителе для увеличения стабильности частоты выберем транзистор малой мощности. Следует так выбирать транзистор, чтобы его граничная частота была больше средней частоты. Возьмем транзистор КТ 382 А, для которого f_гр = 1800 МГц. Зададим Р_ген = 5 мВт.

Полученная структурная схема передатчика представлена на рис.1.

Рис.1. Структурная схема передатчика

Перестраиваемый генератор вместе с цифровой частью представляют собой синтезатор частот (СЧ), а вместе с модулятором – возбудитель (В). Расчет СЧ будет заключаться только в расчете перестраиваемого генератора и предъявлении требований к опорному генератору в цифровой части. Расчет модулятора будет приведен полностью.

Активные элементы (АЭ) в каскадах ГВВ будем включать по схеме ОЭ, так как в этом случае (на частотах до 1 ГГц) коэффициент усиления по мощности получается наибольшим.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Электрический расчет выходного каскада ГВВ

Расчет ГВВ начнем с выходного каскада, а при наличии отклонений от результатов предварительного расчета учтем их при расчете предварительного каскада.

Рис. 2. Схема выходного каскада ГВВ

Мощность, требуемая от транзистора КТ 610 Б:

Зададимся некоторыми значениями, необходимыми для расчета: углом отсечки, напряжением питания и рабочей частотой.

Зададим следующие параметры транзистора:

Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов:

Методика расчета взята из [5] для узкополосных усилителей. Коэффициент перекрытия по диапазону меньше 2.

Расчет коллекторной (выходной) цепи

Выбираем напряжение питания. Выбор связан с потерями по постоянному току в блокировочном дросселе.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:

Максимально допустимое напряжение на коллекторе:

Условие выполняется, напряжение питания менять не следует.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Максимальный коллекторный ток:

Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:

КПД коллекторной цепи:

Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:

Расчет входной цепи транзистора

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Амплитуда тока базы:

Напряжение смещения на эмиттерном переходе при θ≤180⁰:

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Постоянные составляющие базового и эмиттерного тока:

Входное сопротивление каскада:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Реактивная и активная составляющие входного сопротивления транзистора:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности:

Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторном переходе:

Выходное сопротивление каскада:

Результат расчета

Как видно, входная мощность оказалась меньше, а коэффициент передачи по мощности – больше, чем было заявлено ранее – в предварительном расчете структурной схемы передатчика. Учтем это при расчете предвыходного каскада ГВВ.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Электрический расчет предвыходного каскада ГВВ

Рис. 2. Схема предвыходного каскада ГВВ

Мощность, требуемая от транзистора КТ 312 Б:

Зададим следующие параметры транзистора:

Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов:

Методика расчета аналогична.

Расчет коллекторной (выходной) цепи

Коэффициент использования коллекторного напряжения:

Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Максимальный коллекторный ток:

Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:

КПД коллекторной цепи:

Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:

Расчет входной цепи транзистора

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Амплитуда тока базы:

Напряжение смещения на эмиттерном переходе при θ≤180⁰:

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Постоянные составляющие базового и эмиттерного тока:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Входное сопротивление каскада:

Реактивная и активная составляющие входного сопротивления транзистора:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности:

Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторном переходе:

Выходное сопротивление каскада:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Результат расчета

При использовании одного источника питания, в коллекторную цепь следует включить резистор:

Для повышения стабильности частоты и обеспечения устойчивости возбудителя вцелом, понизим КПД СЦ 3.

На рис. 4 представлена структурная схема передатчика с учетом всех результатов расчета ГВВ.

Рис. 4. Измененная структурная схема передатчика

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет согласующей цепи выходного каскада ГВВ

Согласуем выходное сопротивление УМ (Z₁) с антенной (R_a).

Зададим добротность ненагруженной катушки.

В качестве СЦ выберем П-цепь CLC, так как она обеспечивает высокий уровень фильтрации.

Рис. 5. Выходная согласующая цепь

Перейдем к параллельному эквиваленту цепи в левой ее части.

Рис. 6. Параллельный эквивалент СЦ 1

Рассчитаем требуемые параметры схемы.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Заметим, что входная проводимость содержит в себе мнимую составляющую. Необходимо учесть это влияние на X_C₁. Увеличим конденсатор, тем самым – скомпенсируем реактивность на входе.

Необходимо, чтобы выполнялось следующее условие:

Здесь X_C_1нав – навесное (реальное) сопротивление.

Решая это уравнение, находим:

КПД СЦ 1:

Нагруженная добротность П-цепи:

Коэффициент фильтрации СЦ 1:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Уровень побочных излучений передатчика:

Полученное значение удовлетворяет заданному.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет согласующей цепи предвыходного каскада ГВВ

Согласуем выходное сопротивление конечного УМ (Z₂) с предвыходным каскадом ГВВ (Z₃).

Зададим добротность ненагруженной катушки.

В качестве СЦ выберем П-цепь CLC, так как она обеспечивает высокий уровень фильтрации.

Рис. 7. Предвыходная согласующая цепь

Перейдем к параллельному эквиваленту цепи.

Рис. 8. Параллельный эквивалент СЦ 2

Рассчитаем требуемые параметры схемы.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Пересчитываем номиналы конденсаторов, учитывая реактивности на входе и выходе.

КПД СЦ 1:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Нагруженная добротность П-цепи:

Коэффициент фильтрации СЦ 2:

Уровень побочных излучений передатчика:

Полученное значение удовлетворяет заданному.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет синтезатора частот

Построить возбудитель с высокой стабильностью частоты и фазы, чистым спектром и малым временем перестройки в широком диапазоне непрерывной шкалы рабочих частот технически очень трудно, т. к. перечисленные требования противоречивы. Поэтому в последе время в качестве возбудителей передатчиков часто используют СЧ, которые представляют собой устройства, генерирующие колебания дискретной шкалы частот, синтезируемые из нескольких или даже одного эталонного или опорного генератора (ЭГ или ОГ).

В синтезаторах непрямого синтеза выходной сигнал генерируется самостоятельно перестраиваемым по частоте генератором (ПГ), текущая частота которого непрерывно сопоставляется с эталонной частотой (частотой ЭГ или ОГ) при помощи системы ЧАП или ФАП [1, 15.2 на стр. 191].

Рис. 9. Структурная схема цифрового синтезатора частот

В цифровом СЧ (ЦСЧ), показанном на рис. 9, используются элементы цифровой схемотехники. По существу он представляет собой систему импульсной ФАП (ИФАП) с импульсно-фазовым дискриминатором (ИФД), в высокочастотном тракте которого находится делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД). На вход ИФД поступает преобразованное в импульсы колебание от ЭГ (ОГ) и ДЧ с высокостабильной частотой квантования F_с = 100 кГц. В стационарном синхронном режиме на выходе ПГ с помощью кольца ИФАП устанавливается колебание, частота которого строго кратна частоте квантования, т. е. f_пг = N∙F_с.

Выбор нужного колебания из дискретного множества частот (ДМЧ) достигается грубой установкой частоты ПГ и соответствующим изменением коэффициента деления N делителя ДПКД, который в схеме рис. 9 получает 100 дискретных значений (301…400).

Чтобы уменьшить шаг сетки ДМЧ при заданном диапазоне рабочих частот ЦСЧ, необходимо уменьшать частоту квантования F_с и увеличивать коэффициент деления N делителя ДПКД. Для сохранения на выходе ПГ заданного подавления побочных составляющих уплотненного ДМЧ приходится увеличивать инерционность ФНЧ в кольце ИФАП.

Рассчитаем ПГ.

Исходные данные:

N – число каналов.

Рассчитаем центральные частоты каналов.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Средняя частота ПГ:

Рассчитаем ПГ на эту частоту.

Наиболее распространенными являются генераторы на биполярных транзисторах.

Практика показывает, что стабильность частоты колебаний увеличивается при уменьшении средней температуры транзистора, которая в значительной степени определяется постоянной составляющей коллекторного тока I_к0. Для снижения средней температуры, а, значит, и для увеличения стабильности частоты ПГ, выбирают транзисторы малой мощности (с допустимой мощностью, рассеиваемой на коллекторе, порядка ед. и дес. мВт).

Чаще всего используют схему с емкостной обратной связью. На примере этой схемы рассмотрим еще одну особенность транзисторных автогенераторов.

Уже на относительно низких частотах (f > 0.5∙fв) в биполярном транзисторе проявляется инерционность процессов, вызывающих фазовый сдвиг между коллекторным i_к(t) током и управляющим напряжением на базе u_б(t). При этом крутизна S становится величиной комплексной, и поэтому в выходной проводимости транзистора появляется мнимая составляющая. Ее появление обусловлено также существованием барьерной емкости С_к коллекторного перехода, которая фактически оказывается подключенной параллельно выходной цепи транзистора. Это снижает стабильность частоты колебаний.

Фазовый сдвиг между колебаниями i_к(t) и u_б(t) можно устранить с помощью корректирующей цепочки, путем введения ее в базовую или эмиттерную цепь. Но для ослабления емкости С_к целесообразно применять эмиттерную коррекцию.

Чтобы фазовый сдвиг между колебаниями i_к(t) и u_б(t) можно было устранить с помощью корректирующей цепочки, следует выбирать транзистор, граничная частота f_гр которого больше, чем заданная частота колебаний f_ср.

Выбираем транзистор малой мощности КТ 382 А с граничной частотой f_гр = 1800 МГц. Его паспортные данные:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Выполним расчет электрического режима транзистора в автогенераторе.

Рис. 10. Схема ПГ

На рис. 10 дана принципиальная электрическая схема автогенератора на биполярном транзисторе с емкостной обратной связью и дополнительной емкостью С₇ в индуктивной ветви (схема Клаппа). Дополнительная емкость необходима, во-первых, для развязки по постоянному току цепей питания и смещения. Во-вторых, она обеспечивает еще одну степень свободы для получения оптимального режима транзистора.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Резонатор образован элементами L₃, С₆ и C₅. R_c_м – сопротивление автосмещения. Емкость С_св обеспечивает оптимальное сопротивление нагрузки на выходных электродах транзистора и препятствует прохождению в нагрузку постоянного тока источника питания. Фиксированное смещение осуществляется путем подачи на базу транзистора части напряжения Е_п через резистивный делитель R1 и R2.

Расчет корректирующей цепи.

R_кор и R_з – сопротивления, корректирующие частотные свойства транзистора в открытом и закрытом состояниях.

При работе транзисторов с использованием корректирующих цепей, коллекторный ток имеет форму косинусоидальных импульсов с углом отсечки θ. Поэтому расчет режима транзистора можно проводить по стандартной методике с использованием коэффициентов α и γ.

Расчет режима автогенератора.

Формулы, в основном, те же, что и для расчета усилителя мощности.

Чтобы напряжение и ток коллектора не превышали допустимых значений, выбираем:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Зададимся углом отсечки, который в автогенераторах обычно равен θ = (65…75)⁰. Берем θ = 70⁰. Для этого угла:

Выберем К_ос. Для получения наибольшей стабильности К_ос выбирается от 0.1 до 0.3.

Так как использован транзистор с коррекцией, то крутизна переходной характеристики может быть рассчитана по формуле:

Остальные параметры транзистора остаются без изменений.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Постоянная составляющая коллекторного тока:

Амплитуда первой гармоники напряжения на базе транзистора с коррекцией:

Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе транзистора с коррекцией:

Резонансное сопротивление колебательной системы (то есть ненагруженного контура):

Колебательная, потребляемая и рассеиваемая на транзисторе мощности:

Электронный КПД транзистора:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Напряжение смещения:

Напряженность режима и напряженность граничного режима:

Расчет колебательной системы (резонатора).

В диапазоне частот 10…30 МГц оптимальное значение индуктивности контура L₃ = 1…10 мкГн. Выбираем:

Вычислим параметры элементов резонатора.

Характеристическое сопротивление контура:

Суммарная емкость контура:

Резонансное сопротивление контура при его полном включении:

Коэффициент включения контура в выходную цепь транзистора:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Эквивалентная емкость связи с нагрузкой:

Одна из емкостей контура:

Вторая из емкостей контура:

Расчет С_св и С₅.

Чтобы сопротивление нагрузки R_нп, пересчитанное к выходным электродам транзистора, не снижало заметно добротность, примем его равным 20∙R_к.

Добротность последовательной цепочки С_св R_н:

Отсюда емкость связи:

Емкость, пересчитанная параллельно емкости С₂:

Третья из емкостей контура:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет цепи смещения.

Расчет цепи питания.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет модулятора

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.

Выбор схемы включения.

Рабочий диапазон частот составляет 125 кГц и превосходит максимальную девиацию частоты передатчика, которая составляет 2.5 кГц, не более. Резонатор ПГ образован тремя конденсаторами и катушкой индуктивности. Для того, чтобы управлять эквивалентной емкостью резонансного контура при такой девиации в таком диапазоне частот, достаточно управлять самой большой емкостью контура. Следовательно, включение модулятора осуществим через С₆.

Рис. 11. Электрическая принципиальная схема ПГ с модулятором

Выбор варикапа.

Для уменьшения нелинейных искажений следует применять варикап с возможно большей средней емкостью. Но с ростом средней емкости, во-первых, падает граничная частота и, следовательно, добротность варикапа. Для уменьшения влияния варикапа на стабильность несущей частоты автогенератора желательно, чтобы на частоте генерации его добротность была достаточно высокой (30…100). Во-вторых, с ростом средней емкости становится неравномерной динамическая модуляционная характеристика модулятора.

Поэтому на практике выбирают варикап с большой, по возможности, емкостью связи и добротностью Q > 30, а модуляционную характеристику проверяют экспериментально.

Выбираем варикап КВ 133 А. Его емкость С₀ = 150 пФ при напряжении U_ном = 5 В. Обратный ток варикапа I_обр = 1 мкА.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Пересчитаем добротность на среднюю частоту:

Допустимый коэффициент гармоник, круговая частота девиации и контактная разность потенциалов:

Чтобы напряжение смещения можно было подавать от источника коллекторного питания транзистора (5.6 В), выбираем постоянное смещение на варикапе, близкое к этой величине. Находим емкость связи.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Вольт - фарадная характеристика варикапа:

Коэффициенты связи:

Для того чтобы не возрастали активные потери, вносимые в контур автогенератора со стороны модулятора, и не возникала паразитная АМ сигнала, значения коэффициентов должны не превышать 0.7. Это достигается, в основном, выбором значения С_св2. Уменьшим значение С_св2.

Определим коэффициент А₁:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Найдем коэффициент глубины модуляции m для полученного значения А₁ при γ=0.5 (по таблице [3, стр. 377]):

Как видно m не превышает 0.5…0.7, что удовлетворяет нормальным условиям работы.

Амплитуда низкочастотного напряжения, подводимая к варикапу:

Амплитуда высокочастотного напряжения, прикладываемая к варикапу:

Определим коэффициент нелинейных искажений:

Полученное значение удовлетворяет условию задания.

Определим уровень паразитной модуляции:

Полученный коэффициент удовлетворяет условию.

Пересчитанная емкость С₆ контура:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Рассчитаем резистивный делитель R₃R₄ в цепи смещения варикапа, учитывая следующие условия:

Первое условие необходимо для того, чтобы нагрузка источника модулирующего сигнала была постоянной в полосе частот F_max…F_min. Пусть:

Тогда:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет цепи настройки

Чтобы перестраивать колебательный контур в полосе частот 125 кГц, цепь настройки подключим к меньшей емкости в резонаторе. Делается это потому, что управлять маленькой емкостью в таком широком диапазоне легче, чем управлять большой. К тому же контур наиболее чувствителен к изменениям наименьшей емкости.

Цепь настройки строим по уже известной схеме включения модулятора. И расчет будем вести также.

Рис. 12. Цепь настройки

Для того чтобы выбрать варикап, построим статическую характеристику (зависимость частоты от величины емкости, включенной в контур).

Откуда находим значения емкости для граничных частот рабочего диапазона.

Очевидно, что средняя емкость варикапа должна быть меньше меньшего из найденных значений.

Выбираем варикап КВ 107 А. Его емкость С₀ = 25 пФ при напряжении U_ном = 5 В.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет выполняем аналогично предыдущему пункту.

Вольт - фарадная характеристика:

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Определение требований к источникам питания

От источника питания требуется два стабилизированных напряжения:

1. …………………………. 10.9 В

2. ..………………………... 5.6 В

В цифровой части в качестве опорного генератора (эталонного) применим стандартный генератор СО-200 VECTRON Lab. ([5], табл. 4.4). Его параметры:

Частота, МГц	Нестабильность частоты		Температу-ра окружаю-щей среды	Uвых, В	Напряже-ние источника питания	Энергопот-ребление, Вт	Масса, кг
	Кратковре-менная	Суточная
1	10^-10	5∙10^-9	-20…+70	1	-24	6/13	0.283

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Расчет номиналов элементов в цепях каскадов

Расчет блокировочных и разделительных элементов

Блокировочные элементы разделяют цепи постоянного и переменного токов. Примем R_к за выходное сопротивление АЭ, то есть это входное сопротивление следующего каскада.

При наличии ВЧ колебаний АЭ эквивалентен отрицательному сопротивлению на резонансной частоте контура, что может привести к возбуждению в нем колебаний. Чтобы исключить их, применяют антипапазитный резистор R_ап.

Разделительные дроссели L_разд1 и L_разд4, по сути, являются блокировочными, так как должны не пропускать переменную составляющую коллекторного тока в источник питания и закорачивать постоянный ток на землю.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Остальные разделительные и блокировочные элементы:

Выбор номиналов остальных элементов схемы

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Заключение

Рассчитанный передатчик удовлетворяет следующим условиям:

мощность несущей передатчика P = 0,35 Вт;
диапазон несущих частот f = 27.15 – 27.275 МГц;
отклонение частоты передатчика от номинального значения Δf = 30∙10^-6 кГц;
максимальная девиация частоты передатчика Δfд = 2.5 кГц при разносе частот между соседними каналами 25 кГц;
коэффициент нелинейных искажений передатчика Кн = 0,013 %;
уровень побочных излучений передатчика, Ри = 8,41 мкВт, не более;
аналог модели радиостанции Сигнал-401;
полоса модулирующих частот F = 300 – 3400 Гц;
уровень паразитной амплитудной модуляции передатчика не более 0,124 %;
номинальное волновое сопротивление антенного ввода радиостанции 50 Ом.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Литература

1. Уткин Г.М., Благовещенский М.В. и др. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учеб. пособие для вузов. – М.: Сов. радио, 1979. – 320 с.

2. Б.Е. Петров, В.А. Романюк. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов. – М.: Сов. радио, 1989.

3. Каганов В.И. Транзисторные радиопередатчики: Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Энергия, 1976. 448 с. с ил.

4. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник под ред. Б.Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981 – 656 с.

5. Проектирование радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1993 – 512 с.: ил.

Пучкин Ф.Е.

НГТУ 000000.074.ПЗ

Лист

Вовченко П.С.

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1 2

Скачать файл