Составление и расчёт структурной схемы передатчика

Составление и расчёт

структурной схемы передатчика.

     В качестве базовой структурной схемы используем схему, изображённую на рис. 1.

                   

     На смеситель подаются сигналы от двух генераторов :

G1 - опорный генератор;

G2 – генератор, частота которого зависит от модулирующего напряжения UΩ, то есть частотный модулятор.

     На выходе смесителя получаются токи комбинационных частот :

  ,

 где m и n принимают значения 0, 1, 2 …

     Выходной фильтр из этого множества суммарную частоту.

     Нестабильность частот :

  ,

где   , при     определяется нестабильностью частоты генератора G1.

     По техническому заданию на выходе передатчика необходимо получить ЧМ сигнал с несущей частотой = 400 МГц и девиацией частоты

= 500 кГц, при этом допустимая величина нелинейных искажений не должна превышать 2% . Чтобы добиться на выходе требуемой частоты, используем  умножитель частоты.

     В качестве умножителя частоты выберем варакторный умножитель на умножительном диоде 2А609А, который в сравнении с транзисторными умножителями может работать с большей мощностью и большим коэффициентом умножения. КПД варакторного умножителя с n=5 равен 35%. Следовательно, девиация частоты при 2х умножителях с n=5 составит :

 (кГц);

частота же на входе составит :

 (МГц);

     Поскольку полосовой фильтр и преобразователь частоты вносят затухания соответственно  -1 и -6 дБ, то для работы умножителя сигнал необходимо усилить.

     В качестве модулятора используем двухтактную схему. Она используется при большой девиации частоты и малых искажениях. Двухтактный частотный модулятор состоит из 2х однотактных модуляторов ЧМ  и ЧМ2 и преобразователя частоты ПРЧ. Модуляторы работают на разных частотах. В нашем случае для обеспечения необходимой девиации используем следующие частоты:

ЧМ1==20 МГц;

ЧМ2==19.6 МГц;

     На выходе преобразователя выделяется сигнал промежуточной разностной частоты:

  (МГц);

    На входы обоих модуляторов подаётся один и тот же модулирующий сигнал. Эффект достигается за счёт противофазного включения варикапов.

     В качестве опорного генератора используем кварцевый генератор.

     Полосовой фильтр выделяет суммарную составляющую:

=16.4 ,    где    - частота на выходе ПРЧ;

 - частота опорного генератора ; 

       Выходной каскад выполнен на транзисторном усилителе (КТ925В) по схеме с общим эмиттером. Так как усилитель мощности работает с отсечкой выходного тока, то в спектре сигнала на выходе усилителя будут присутствовать высшие гармоники, а их нужно ослаблять, для чего на выходе ставится фильтр, обеспечивающий необходимое затухание.

     Структурная схема передатчика будет иметь следующий вид:

		Рис. 2. Структурная схема

>>

2. Расчёт выходного каскада.

2.1 Исходные данные.

Выходная мощность P=30Вт.

Диапазон рабочих частот 1000Мгц.

2.2 Выбор схемы ГВВ.

В качестве генератора с внешним возбуждением используем схему транзисторного усилителя средней мощности, построенную по схеме с общим эмиттером (рис. 3.).

     В этой схеме применяется параллельная система питания, комбинированное смещение, осуществляемое делителем  R1-R2, упрощенная эмиттерная коррекция, выравнивающая частотные зависимости энергетических параметров транзистора и ослабить влияние транзистора на выходную согласующую цепь.

2.3. Расчёт электрического режима

     Для получения высокого КПД и достаточно большого коэффициента усиления по мощности выберем угол отсечки θ=90º. Для работы в выходном каскаде выбираем транзистор КТ925В, имеющего следующие параметры :

ft=1ГГц;                  Lб=1нГн;  

h21э=35;                  Lэ=0.35нГн;

Cк=20пФ;               Uотс=0.92В;

Cэ=190пФ;             Sпр=0.57 В/А;

Uбдоп=3.5В;

Iкдоп=2А;

Uкдоп=55В;

1.Из условия Еп< Uкдоп/2 выберем  Eп= 28В;

2. Угол отсечки Ө=90º (на практике выбирают 70-90º).

3.Вычислим коэффициент косинусоидального импульса

α₀ (Q)=j₀(π-0)=0.318;

 α₁ (Q)=j₁(π-0)=0.5;

4. Зададим амплитуду импульсов коллекторного тока:

i_kmax=<(0.8..0.9)i_kдоп=0.8•2=1.6(А);

   принимаем I_kmax=1А;

5. Определим напряжённость граничного режима:

ξ_гр=1-(I_m/(S_гр•Е_п))=1-(1/(0.57•28)=0.94 ≈0.9;

6. Амплитуда 1й гармоники напряжения на коллекторе:

U_k1= ξ_гр•E_п=0.9•28=25.2(В);

7. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

I_k1=α₁ (Q)•I_m=0.5•1