Разработка структурной схемы передатчика профессиональной мобильной радиосвязи

частоту, соответствующую частоте рабочего сигнала (f = 120 МГц).

К выходу каскада подключен фильтр для согласования с антенной и фильтрации высших гармоник.

Принципиальная схема согласующего устройства (СУ) приведена на рис.3.

Рис.3. Схема СУ электрическая принципиальная

СУ представляет собой ФНЧ. Нагрузкой фильтра является антенна с волновым сопротивлением 75 Ом. СУ служит для подавления высших гармоник сигнала и согласования ОК с антенной.

2.2. Усилители мощности

УМ2 выполнен на транзисторе VT1 (рис.4). Транзистор также включен по схеме с ОЭ. Питание коллектора выполнено по параллельной схеме. Нагрузкой каскада является входное сопротивление ОК.

Рис.4. Усилитель мощности УМ 1. Схема электрическая принципиальная.

Питание базы осуществляется по схеме с фиксированным напряжением. Резисторы R1 и R2 представляют собой базовый делитель. Подбором резистора R2 выбирается режим транзистора по постоянному току. Через разделительную емкость Ср1 на вход УМ2 поступает сигнал с предыдущего каскада.

УМ1 собран по такой же схеме что и каскад УМ2.

2.3. Умножитель частоты

Как было сказано выше, необходимо умножение частоты задающего генератора в 2 раза. Это легко осуществить, используя умножитель частоты (УЧ) с коэффициентом умножения N = 3. Нагрузкой умножителей является одиночный колебательный контур. УЧ выполнен на транзисторе VT1 (рис. 5).

Рис.5. Умножитель частоты. Схема электрическая принципиальная.

Питание базы осуществляется по схеме  с фиксированным напряжением. Подбором резистора R2 выбирается режим транзистора по постоянному току. Нагрузкой транзистора VT1 является колебательный контур, включающий индуктивность L1 и конденсатор C1, настроенный на третью гармонику сигнала, поступающего с КПУ1.

2.4. Автогенератор

В данном курсовом проекте, как было уже сказано, используется автогенератор с кварцем между коллектором и базой. Прямую стабилизацию частоты АГ с помощью кварцевого резонатора (КР) широко применяют в возбудителях радиопередающих устройств, когда нестабильность частоты за длительный промежуток времени не должна превышать . Частота колебаний в автогенераторе и ее нестабильность определяются в основном резонатором. Нестабильность частоты АГ зависит не только от конструктивного оформления, но и от условий и режима работы КР, особенно от мощности Ркв, рассеиваемой на нем. Для уменьшения нестабильности частоты и повышения эксплуатационной надежности АГ мощность Ркв не должна превышать допустимого значения Рквдоп, указанного в справочных данных. Принципиальная схема кварцевого генератора представлена на рис 6.

Рис.6. Принципиальная схема АГ.

Перестройка частоты АГ производится, за счёт изменяется напряжение на кварце, путём изменения сопротивления резистора R1.

3. РАСЧЁТНАЯ  ЧАСТЬ

3.1. Оконечный каскад

Исходными положениями для расчета является работа в режиме с углом отсечки q=90 градусов.

Тип	rнас, Ом	rб, Ом	rэ, Ом	Rэу, кОм	Е’, В	h21э	fТ, МГц	Cк, пФ
КТ958А	1,6	-	0,04	-	0,7	40	500	120
Сэ, пФ	Lэ, нГн	Lб, нГн	Lк, нГн	Uкб,доп, В	Uкэ,доп, В	Uбэ,доп, В	Iкmaxдоп, А
2000	0,5	1,6	0,6	50	150	4	20

1. Зададимся напряжением питания.

(В)

2. Находим амплитуду первой гармоники напряжения на коллекторе согласно [2], [7].

(В)

где .

3. Находим максимально допустимое напряжение на коллекторе

4. Находим амплитуду первой гармоники коллекторного тока

(А)

5. Постоянная составляющая тока

 (А)

6. Находим допустимую величину коллекторного тока

(А)

7. Потребляемая мощность

(Вт)

8. КПД коллекторной цепи

9. Находим рассеиваемую на коллекторе мощность

(Вт)

Расчёт входной  цепи

При расчёте входной цепи считаем, что входная цепь возбуждается гармоническим сигналом. Предварительно рассчитаем сопротивления резисторов Rост, Rдоп. Резистор Rдоп предназначен для выравнивания  постоянных времени эмиттерного перехода в открытом и в закрытом состоянии. Его сопротивление находится как

(Ом)

где  f_T - граничная частота усиления;

       С_Э - эквивалентная емкость эмиттерного перехода;

Сопротивление Rост найдем как

(Ом)

1. Найдём коэффициент χ:

2.Находим амплитуду тока базы

(А)

3. Найдём напряжение смещения на эмиттерном переходе

(В)

4. Находим постоянные составляющие базового и эмиттерного токов

(А)

(А)

5. Найдём максимальное обратное напряжение смещения на эмиттерном переходе

(В)

6. Рассчитываем эквивалентные параметры входной цепи и активную составляющую входного сопротивления

(нГн)

(Ом)

(Ом)

(Ом)

7. Находим входную мощность

(Вт)

8. Находим коэффициент усиления

3.2. Расчёт автогенератора

Расчет проведём используя [7].

Исходные данные:

- частота генератора МГц;

- стабильность частоты ;

- выходная мощность мВт.

Произведём расчёт электронного режима согласно методике, предложенной в [5], из справочника [1] выбираем транзистор ГТ311 с параметрами:

;                МГц;                 В

Ом;           мВт;                В;

пФ;    А/В;                 мА.

Зададимся параметрами мА: требуется  мощность  в   нагрузке мВт.

Выбираем кварцевый резонатор с параметрами:

МГц;         Ом;            мВт;                   .

Исходя из рекомендаций, предложенных в [5], выбираем , что соответствует , а также выберем В, исходя из требования:

По требованию к стабильности частоты параметр  выбираем: ,  следовательно

Рассчитаем мощность:

(мВт)

Она не должна быть меньше , что мы и получили.

Производим аппроксимацию параметров транзистора:

(А/В)

(Ом)

(МГц)

(А/В)

Найдём нормированную частоту :

Рассчитываем значение коэффициента обратной связи.

Находим ёмкость :

(пФ)

Зная , находим:

(пФ)

(пФ)

где  - требуемое условие для возбуждения колебаний на заданной частоте.

При известном С1 определяем L1:

(мкГн)

Найдём нестабильность частоты кварцевого генератора:

Стабильность частоты

Расчёт режима работы транзистора:

(мА)

(мА)

Амплитуда напряжения на коллекторе

где    

(В)

Определим напряжение возбуждения

(В)

Мощность, подводимая к коллекторной цепи

(мВт)

Рассеиваемая мощность:

(мВт)

Проверяем выполнение условия

9,35 мВт < 0,15 Вт

Базовый ток:

(мА)

Напряжение смещения

(В)

Выбираем автосмещение для транзистора:

Ом, а также Ом, тогда получаем:

(В)

(В)

Выбираем цепи смещения. Пусть ток делителя

(мА)

Получаем:

(кОм)

(кОм)

Блокировочную ёмкость  рассчитываем из соображения, что её сопротивление на рабочей частоте должно быть как можно меньше