регистрация /  вход

Оконечный каскад однополосного связного передатчика (стр. 1 из 2)

Уральский Государственный Технический Университет

Радиотехнический факультет

Кафедра Радиопередающих устройств

"Устройства формирования и генерирования сигналов"

"Оконечный каскад однополосного связного передатчика"

Екатеринбург 2004

Задание

Составить структурную схему однополосного связного передатчика, рассчитать режим оконечной ступени со следующими параметрами:

· Диапазон рабочих частот 1,8-3,0 МГц;

· Мощность 6,0 Вт;

· Антенна провод длиной 20 м;

· Подавление внеполосных излучений 40 дБ;

· Питание от аккумуляторов устройство 12 В.

Рассчитать согласующее устройство оконечной ступени и пояснить назначение всех элементов схемы.


Содержание

Введение. 4

Расчетная часть. 5

1.1 Выбор и обоснование структурной схемы передатчика. 5

1.2 Выбор транзистора для выходной ступени передатчика. 5

2. Расчет режима оконечной ступени. 8

2.1 Расчет коллекторной цепи. 8

2.2 Расчет базовой цепи. 10

1.3 Расчет антенны.. 13

1.4 Расчет согласующей цепи оконечной ступени с антенной. 13

1.5 Конструктивный расчет параметров катушек. 14

Назначение элементов схемы.. 19

Заключение. 21

Введение

Радиопередающее устройство (РПУ) – необходимый элемент любой системы передачи информации по радио – будь то система радиосвязи, навигационная или телеметрическая системы. Параметры радиопередатчиков разнообразны и определяются конкретными техническими требованиями к системе передачи данных. РПУ представляет собой достаточно сложную систему, в состав которой входит высокочастотный тракт, модулятор для управления колебаниями высокой частоты в соответствии с передаваемой информацией, источники питания, устройства охлаждения и защиты. Связные коротковолновые (f=1,5-30 МГц) передатчики работают в режиме однополосной модуляции и используются для звуковой связи.

Расчетная часть

1.1 Выбор и обоснование структурной схемы передатчика

УНЧ – усилитель низкой частоты;

ОМ – однополосный модулятор (в который входит амплитудный модулятор и фильтр, выделяющий одну из боковых);

ПЧ – преобразователь частоты однополосно-модулированных колебаний;

Ф – фильтр для подавления побочных продуктов при преобразовании частоты;

Синт – источник необходимых поднесущих колебаний;

СЦ – согласующая цепь.

Сигнал с микрофона через предварительный усилитель низкой частоты попадает в однополосный модулятор, где сигнал модулирует некоторую промежуточную частоту (например, f1=128 кГц). Затем однополосный модулированный сигнал подается на преобразователь частоты и переносится на частоту f2, которую можно менять в некотором диапазоне. Затем однополосно-модулированный сигнал подается на оконечный усилитель и через согласующую цепь на антенну.

1.2 Выбор транзистора для выходной ступени передатчика

Мощность в фидере связного КВ передатчика, работающего в диапазоне 1,8-3,0 МГц равна 6,0 Вт. Т.к. между фидерным разъемом коллекторной цепью транзистора стоит цепь связи, на сопротивлениях потерь элементов цепи связи бесполезно теряется часть колебательной мощности, генерируемой транзистором. В зависимости от схемы цепи согласования, мощности и рабочей частоты передатчика величина КПД цепи связи hЦС = 0,7…0,9. Примем величину hЦС = 0,7. Мощность, на которую следует рассчитывать ГВВ, равна: Р1 = РФ /hЦС = 6 / 0,7 = 8,57 Вт.

Справочная величина мощности, отдаваемой транзистором, должна быть не менее 12 Вт.

В однополосных связных передатчиках используются биполярные транзисторы коротковолнового диапазона (1,5-30 МГц) с линейными проходными характеристиками. По диапазону частот и по заданной мощности можно выделить следующие транзисторы 2T951Б, 2Т955А, 2Т921А. 2Т951Б, 2Т955А.

При одинаковой выходной мощности ГВВ на этих приборах будут иметь разный КПД и коэффициент усиления по мощности. Из группы транзисторов нужно выбрать тот, который обеспечивает наилучшие электрические характеристики усилителя мощности.

Коэффициент полезного действия каскада связан с величиной сопротивления насыщения транзистора – rНАС. Чем меньше его величина, тем меньше остаточное напряжение в граничном режиме и выше КПД генератора.

Коэффициент усиления по мощности КР зависит от ряда параметров транзистора – коэффициента передачи тока базы bО , частоты единичного усиления

fT и величины индуктивности эмиттерного вывода LЭ. При прочих равных условиях КР будет тем больше, чем выше значение bО, fT и меньше LЭ .

Из приведенных транзисторов минимальный rНАС у транзистора 2Т951Б.

rНАС =2,4 Ом;

rэ =0 Ом;

rб =3 Ом;

β0 =32;

fт =194 МГц;

Ск =65 пФ;

Сэ =600 пФ;

Lэ =3,8 нГн;

Uкэ.доп =60 В;

Uбэ.доп =4 В;

Iк0 =3 А;

Eотс =0,7В;

Диапазон рабочих частот – 1.5..30МГц;

PН =20 Вт;

Режим работы – линейный, <-30дБ.

2. Расчет режима оконечной ступени

2.1 Расчет коллекторной цепи

Определим коэффициент использования выходного напряжения (Uвых ).

Возьмем угол отсечки (q) равным 900 , что обеспечит лучшую линейность амплитудных характеристик усилителя, тогда a1 (q) = 0,5; при Ек =12В, ξгр получается комплексным, чтобы этого избежать увеличим Ек .

При Ек =28В ξгр получается равным 0,881, что обеспечивает приемлемый КПД.

Определим амплитуду напряжения между коллектором и эмиттером в граничном режиме:

Uкгр = Ек ·xгр ;

Uкгр = 28В·0,881 = 24,664 В.

Найдем первую гармонику тока коллектора:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

Определим подводимую мощность P0 .

P0 = Eк ·Iк0 ,

P0 = 28·0,443 » 12,417 Вт < Pдоп = 1/2Uкэдоп ·Iк0доп = 0,5*36В*8А = 144 Вт.

Определим мощность, рассеиваемую в виде тепла:

Pк1 = P0 - P1 ,

Pк1 = 12,417 – 8,57 = 3,845 Вт.

Определим коэффициент полезного действия (h).

Определим сопротивление коллектора (Rк )

2.2 Расчет базовой цепи

Рассчитаем амплитуду тока базы:

где c = 1 + g1 (q) 2pfТ Cк Rк

c = 1 + 0,5·2·3,14·100·106 ·65·10-12 ·35,484 » 2,15

Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:

Iб0 = I к0 /b 0

Iб0 = 0,934/26 = 0,014А;

Iэ0 = Iк0 + Iб0

Iэ0 = 0,443 + 0,014 = 0,475А.


Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе, для того чтобы Uбэ мах было меньше с Uбэ доп Rд (сопротивление резистора, включенного по РЧ между базой и эмиттером) должно быть 8 Ом, но Rд >>rβ =0.034 Ом:

Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Для того чтобы не вводить отдельный источник питания для подачи отрицательного смещения, можно использовать схему с автосмещением. Если взять напряжение смещения по постоянному току 0,7В, то Rсм =2,8 Ом; Ссм =8,8 мкФ (XC см на частоте 1,8 МГц должно быть много меньше Rсм ). Uост =28В‑24,664В=3,336В => R3 =(Uост /Iк0 ) – Rсм =4,73 Ом.

Rкэ вычисляем зная Iб0 , Eп и Rд . (Епб )/Rкэ =Iб0б /Rд Rкэ =Rдпб )/(Iб0 Rдб )= =268,966 Ом.

Рассчитаем элементы схемы:

LвхОЭ = 3,8·10-9 + 3,8·10-9 /2,15+5·10-9 » 10,567 нГн;

Входное сопротивление транзистора (Zвх = rвх + jXвх ):

δ=0,1; α1 =0,93; α2 =0,68.

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности транзистора:

kp = P1 /Pвх ; kp 1 = 8,57/0,832=10,306; kp 2 = 8,57/0,924=9,276.

1.3 Расчет антенны

λ1 =с/f1 =3·108 м/с / 1,8·106 с-1 =166,67 м.

λ2 =с/f2 =3·108 м/с / 3·106 с-1 =100 м.

1. Из конструктивных соображений выберем для антенны провод сечением 2 мм2 , соответственно радиус провода – 0,798 мм.

2. Длина антенны значительно меньше длины рабочей волны

, тогда волновое сопротивление антенны рассчитываем по формуле:

Узнать стоимость написания работы
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!