Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров. Расчет усилителей мощности. Расчет умножителей частоты. Расчет модуляторов

Часть II

Основы расчета радиопередатчиков

Глава   9

Выбор схем радиопередатчиков и определение их основных параметров

9.1. Функциональная схема бортового радиопередатчика системы передачи информации [19, 32]

Выбор функциональной схемы бортового радиопередатчика

Условия эксплуатации бортовых радиопередатчиков предъявляют точно жесткие требования к их массе и габаритным размерам, надёжности и энергопотреблению. В ряде случаев от бортовых радиопередатчиков требуется мощность не более двух десятков ватт, а егорабочие частоты превышают 1 ГГц.   В этом случае радиопередатчики изготовляют полностью на полупроводниковых приборах.   Для обеспечения требуемой стабильности частоты используются многокаскадные схемы. Учитывая специфику работы бортовых радиопередатчиков, их помещают в герметизированный корпус с термостабилизацией. Первичным иcточником питания на борту является силовая сеть постоянного тока с напряжением, изменяющимся в пределах 10 %. Для обеспечения постоянства электрического режима выходного и промежуточных каскадоврадиопередатчика их питание следует осуществлять через преобразователи, напряжение которых изменяется в диапазоне 1...2 %.

В связи с тем, что в рассчитываемых бортовых радиопередатчиках значения относительной нестабильности частоты отвечают неравенству , наиболее целесообразно использовать параметрическую стабилизацию частоты.   Для ее реализации необходимо обеспечить: термостатирование задающего генератора; применение для его питания отдельного высокостабильного преобразователя; относительно малую мощность (не более 100 мВт) и низкую частоту (не более 20 МГц) генерируемых задающим генератором колебаний; слабую связь задающего генератора с буферным каскадом (малый коэффициент связи задающего генератора с буферным каскадом учитывается при выборе КПД его колебательной системы .

Умножение частоты колебаний и усиление их мощности осуществляется в промежуточных каскадах. Выходной каскад используется обычно только в режиме усиления. Все каскады, как правило, строятся на транзисторах.

Антенна с выходным каскадом бортового радиопередатчика соединяется фидером (коаксиальным кабелем).

Для передачи информации в бортовых радиопередатчиках используется частотно- и фазово- (относительно фазово-) манипулированные cигналы. Обычно частотная манипуляция осуществляется в задающем генераторе, а фазовая (относительно фазовая) манипуляция - в одном из промежуточных (чаще в предвыходном каскаде).

Определение основных параметров выходного каскада бортовoro радиопередатчика. Прежде всего необходимо выбрать транзисторвыходного каскада, обеспечивающий получение заданной мощностив антенне . Выбор транзистора целесообразно начать с определениятребуемой от него высокочастотной мощности ,где — КПД фидера; — КПД колебательнойсистемы выходного каскада.

Используя данные, приведенные в приложениях П1 и П2, можно подобрать транзистор, обеспечивающий на рабочей частоте максимально допустимое значение высокочастотной мощности:. При этом ,где -максимально допустимыйток коллектора; — максимально допустимое напряжение питания выходной цепи генератора (примерно в два раза меньше ).

Если не удается подобрать транзистор с , то необходимо в выходном каскаде использовать несколько транзисторов, число которыхопределяется неравенством .Энергию высокочастотных колебаний, отдаваемую транзисторами в диапазонах ОВЧ и УВЧ, целесообразно суммировать с помощью мостовых схем [55, 57]. Потери,неизбежные при суммировании, можно учесть с помощью КПД мостовых схем . При этом .

Коэффициент усиления мощности транзистором

,

где — коэффициент усиления мощности транзистором на граничнойчастоте ; — коэффициент усиления транзистора на низкой частотев схеме с общим эмиттером;  — нормированная частота выходных колебаний каскада.

При расчетах можно задаваться . Мощность возбуждения выходного каскада .

Для определения параметров источников питания необходимо вычислить постоянные составляющие токов и напряжений питания и смещения. Постоянная составляющая тока источника питания каскада определяется по формуле

,

где— постоянная составляющая напряжения питания (рекомендуетсявыбирать ;  —электронный КПД транзистора, имеющий значение порядка 0,5...0,6 (для каскадов транзисторных ОВЧ и УВЧ радиопередатчиков).

Для напряжения смещения и постоянной составляющей тока цепи возбуждения  принимаем:  =  и  =/. Напряжения приведения Uп_p кремниевых транзисторов порядка 0,7 В, а германиевых — 0,3 В.

Определение основных параметров промежуточных каскадов и задающего генератора бортового радиопередатчика. Прежде всего целесообразно определить общую кратность умножения частоты промежуточными каскадами радиопередатчика

где  — рабочая частота передатчика; — частота колебаний за-дающего генератора.

Значение частоты  выбирается из неравенства  МГц, а также возможных кратностей умножения отдельных каскадов. При этом

где m — предполагаемое число каскадов умножения;  — кратность умножения отдельных каскадов.