Структурная схема передатчика РРЛ с преобразованием фазовой модуляции в частотную. Расчет режима работы умножителя частоты с коэффициентом умножения n = 2

1). стр. 6 ответ на вопрос по стр.8

Рис. 2.2. Структурная схема передатчика РРЛ с преобразованием фазовой модуляции в частотную

Для разработки передающего устройства с заданными параметрами будем основываться на структурной схеме рис. 1.2. Для обеспечения стабильности частоты 10^-5 , в качестве задающего генератора применим генератор с кварцевой стабилизацией на частоту 17,5 МГц. После умножения на 4 получим  промежуточную частоту 70 МГц, для получения несущей частоты 8 - 8,5 ГГц, промежуточную частоту необходимо умножить в 114 - 121 раз соответственно. Для введения в сигнал частотной модуляции целесообразно использовать фазовый модулятор. Достоинством этого способа является возможность получения ЧМ-колебаний при высокой стабильности частоты.

2)  На стр. 14 было:

4. Расчет резонатора. В диапазоне частот 10...30 МГц оптимальное значение индуктивности контура L=1...15 мкГн. Выбираем L=2 мкГн с добротностью Q_L=125. Считаем, что Q₀≈Q_L. Вычисляем параметры элементов резонатора:

ρ=ω_рL=220 Ом

R_р=SQ₀=27 кОм

С^’₂= C_Σ/ρ≈0,8 нФ

С₁= С^’₂/К_ос=0,8 нФ

С₃=(1/C_Σ-1/C₁-1/С^’₂)^-1≈46 пФ

нужно исправить:

4. Рассчитаем параметры колебательной системы.

Индуктивность  и емкость  определим из выражения:

.

Примем . Тогда

 

3) Расчет схемы умножителя частоты

Необходимо произвести расчет режима работы умножителя частоты с коэффициентом умножения n = 2, входная частота f = 17,5 МГц, выходная частота f = 35 МГц, мощность сигнала Р_ном = 0,03 Вт.

Расчет режима работы транзистора

Для увеличения выходной мощности Р_п желательно угол отсечки θ выбрать соответствующий оптимальным углам отсечки θ_opt = 120^o/n=60 при умножении на 2.

Для расчета режима работы транзистора применимы соотношения, используемые для расчета усилителей. Отличие состоит лишь в том, что вместо величин I_к1, Р_х и U_храссчитывают соответственно величины I_кп, P_nи η_n=P/Po.

Произведем расчет умножителя частоты на два.

1. Выберем биполярный транзистор КТ355A, который имеет следующие параметры:

граничная частота f _гp= 900 МГц;

максимальное значение коллекторного тока I_кm= 60 mA;

максимальное значение напряжения коллектор-эмиттер U_кэm=15 В

допустимая мощность, рассеиваемая стоком Р_{к доп}= 225 mВт

2. Выбираем угол отсечки θ= 60 градусов, для которого а₀=0,218  ; а₂= 0,276;      g₂=0,138; соsθ=0,5.

По характеристикам транзистора определяем:

крутизна линии граничного режима S_гр=  0,35 А/В, т.е.  r _нас=2,857 Ом напряжение отсечки Е_с'=0,7 В

Принимаем U_кэ=Е_к= 6,5 В,      r_б= 1 Ом; r _ст= 0,5 Ом

|В|=    f _гp/f _p =5

3. Расчет цепи коллектора.

Находим коэффициент использования напряжения коллектора

=0,98.

Амплитуда напряжения коллектора:

U_mк=x_{к гр}|Е_к|= 0,99 6,5 = 6,4 В.

Пиковое значение напряжения коллектор-эмиттер:

U_кэm= E_к+U_кm= 6,5+6,4 = 12,9 В.

Амплитуда 1-й гармоники коллекторного тока:

= 2 0,03/6,4=0,009 А.

Амплитуда импульса коллекторного тока:

 А.

Постоянная составляющая тока коллектора:

I_к0=α₀ I_кm=0,218  0,034=0,007 А.

Мощность, потребляемая по цепи коллектора:

P₀=I_к0 Е_к=0,007 6,5 = 0,048 Вт.

Мощность, рассеиваемая коллектором:

P_к’= P₀- P₂=0,048-0,03 =0,018 Вт.

Коэффициент полезного действия:

=0,03/ 0,048 100%= 62 %.

Сопротивление нагруженной цепи коллектора, необходимое для реализации рассчитанного режима работы:

 Ом

Мощность входного сигнала:

                = 0,03/3=  0,01 Вт.

Расчет элементов схемы

Схема электрическая включения умножителя приведена на рис. 4.1.

 

Рисунок 4.1 - Электрическая схема умножителя частоты

Рассчитаем параметры выходного контура настроенного на частоту f = 2·f_вх. Зададимся индуктивностью L₂ = 10мкГн и рассчитаем емкость С₄ на частоте выходного сигнала f= 35 МГц.

Индуктивность фильтрующих дросселей L₁ выберем равными

L₁= 10·L₂=10·10=100 мкГн.

Сопротивления резисторов входного делителя находим из уравнений входной цепи:

U_ОБ= U_ОБЭ=I_дел R_Б2 = 0,54 В,

Е_к= U_ОБ + (I_дел + I_ОБ) R_Б1,

Ток делителя выбираем из условия I_дел =(5..10) I_ОБ = 0,64мА

Разделительный конденсатор C₃ предотвращает прохождение постоянных составляющих напряжений на вход и выход умножителя и пропускает переменный сигнал рабочей частоты. Блокировочный конденсатор С₂ исключает (блокирует) стабилизирующее действие резистора R₄ на переменном токе. Для пропускания переменных сигналов сопротивления конденсаторов должны быть меньше сопротивлений соответствующих резисторов во всем диапазоне частот усиливаемых гармонических сигналов и рассчитываются на нижней частоте. Формула для расчета конденсатора:

 =                                               Ф,