Расчет радіопередавача з ЧМ модуляцией

Міністерство спільного освітнього і професійної освіти РФ.

СУРГУТСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Фак. Інженерно — физический Каф. Радиоэлектроники Группа 242.

ПРОЕКТУВАННЯ РАДІОПЕРЕДАВАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА.

Пояснювальна записка до курсовому проекту.

з дисципліни «Радиопередающие устройства».

Керівник проекта.

доцент.

Демко А. И.

Исполнитель.

студент.

Гейжа З. В.

1998 г.

Міністерство загального характеру і професійного образования.

Російської Федерации.

СУРГУТСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНИВЕРСИТЕТ.

Кафедра радиоэлектроники.

Завдання по курсовому проектированию.

«Радиопередающие устройства».

Студенту Гейже З. В.

Группа 242 Інженерно — фізичного факультета.

1. Тема проекту: Передавач з ЧМ.

2. Термін здачі студентом закінченого проекту 20 мая.

3. Вихідні дані до проекту:

1. Потужність передавача Pвых= 25 Вт.

2. Робоча хвиля передавача (= 12 м.

3. Вигляд передачі ЧМ.

4. Система модуляції косвенная.

5. Смуга частот модуляції fmin = 100 гц fmax = 10 кГц.

6. Система стабілізації частоти (f/f = 7(10−6.

7. Спосіб в зв’язку зі антеною визначити, Rн = 75 Ом.

4. Зміст пояснювальній записки:

1. Вибір та обґрунтування структурної схеми передатчика.

2. Побудова і розрахунок схем щаблів високої частоти ставить генератор і вихідний каскад.

3. Упорядкування специфікації до схемою розрахованих блоков.

5. Перелік графічного материала.

1. Структурна схема передатчика.

2. Принципова схема розрахованих блоков.

6. Дата видачі завдання 25 лютого 1998 г.

КЕРІВНИК _____________________.

Подпись.

Завдання прийняв до виконання (дата)__________________________.

_______________________________________.

(підпис студента).

АННОТАЦИЯ.

У цьому курсовому проекті виробляється проектування розрахунок деяких основних каскадів радіопередавального устрою короткохвильового діапазону з частотною модуляцією, і навіть пред’являються вимоги до не розрахованим каскадам.

Мета цієї роботи — спроектувати радиопередающее пристрій з характеристиками заданими в технічному завданні, зробити електричний розрахунок вказаних у технічному завданні каскадів радиопередатчика.

Результатом проекту є структурна схема передавача, блоки якої у відповідність до ТЗ або побудовано вигляді принципової електричної схеми що містить номінальні значення всіх елементів, або описані основні їх параметри що забезпечують правильну роботу схеми в целом.

Технічне завдання 2.

Аннотация 3.

Содержание 4 Запровадження 5.

1. Ескізний расчет.

1. Вибір та обґрунтування структурної схеми 6 2. Ставить кварцовий генератор 6 3. Модулирующий каскад 6 4. Умножитель частоти 8 5. Підсилювач потужності 8 6. Підсилювачі і согласующие ланцюга 9 7. Зв’язок із антеною 9.

2. Розрахунок кварцевого автогенератора.

1. Схема автогенератора 10 2. Розрахунок по постійному току 10 3. Розрахунок по перемінному току 11 4. Енергетичний розрахунок автогенератора 12.

3. Розрахунок підсилювача мощности.

1. Схема підсилювача мощности.

2. Розрахунок режиму праці та енергетичний расчет.

3. Розрахунок ланцюга харчування підсилювача потужності 17.

4. Розрахунок ланцюга усунення підсилювача потужності 18.

4. Розрахунок вихідний нагрузочной системи підсилювача мощности.

1. Електричний розрахунок нагрузочной системы.

2. Конструктивний розрахунок елементів нагрузочной системы.

Заключение

23 Список літератури 24.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметри транзистора КТ315Б 25 ДОДАТОК 2. Параметри транзистора КТ927Б 26 ДОДАТОК 3. Схема електрична принципова задає генератора 27 ДОДАТОК 4. Схема електрична принципова підсилювача потужності 28 ДОДАТОК 5. Специфікація до принципової схемою задає генератора 29 ДОДАТОК 6. Специфікація до принципової схемою підсилювача потужності 30.

Радиопередающим називається пристрій, призначене до виконання двох основних функцій — генерації електромагнітних коливань та його модуляції відповідно до переданих повідомленням. Радиопередающие устрою знаходять широке використання у різних галузях, телебачення, всі види радіозв'язку, радіомовлення, телеметрії. Проектований передавач можна використовувати в радиовещательном діапазоні, персональної связи.

1. ЕСКІЗНИЙ РОЗРАХУНОК СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ПЕРЕДАТЧИКА.

2 Вибір та обґрунтування структурної схеми передатчика.

З технічного завдання, у якому необхідно спроектувати передавач з непрямим методом частотною модуляції, відносною нестабільністю частоти 10−7 і смугою модулирующего сигналу то 100 гц до 10 кГц, структурна схема виглядатиме так (рис.1).

1 2 3 f nf 5 6.

КГ.

4 УМ.

U?? 7.

Модулирующий каскад.

Мал.1 Структурна схема передатчика.

Позначення блоків на структурної схеме:

1 — ставить кварцовий генератор;

2, 5 — усилитель;

3 — фазовий модулятор;

4 — умножитель частоты;

6 — підсилювач мощности;

7 — інтегруюча цепь.

7 Ставить кварцовий генератор

Як задає кварцевого генератора використовуватиметься кварцовий генератор, побудований за схемою емкостной трёхточки. Кварцовий резонатор включений між колектором і базою транзистора.

Така схема генератора має низку преимуществ:

1. забезпечується висока стабільність частоты;

2. генератор має меншу схильність до паразитною генерації на частотах вище рабочей;

3. схема генератора то, можливо побудована без котушок индуктивности;

4. частоту генератора можна змінювати у досить широкому діапазоні шляхом зміни лише кварцевого резонатора.

1. Модулирующий каскад.

Оскільки необхідно побудувати передавач з непрямим методом частотною модуляції, то модулирующий каскад складатиметься з: фазового модулятора, умножителя частоти, інтегруючої цепочки.

Частотна модуляція забезпечує сталість девіації частоти?? буд в смузі модулируемых частот, у своїй індекс частотною модуляції М = ??буд / ?.

При фазовая модуляція забезпечується постійний індекс фазової модуляції Ф (максимальне відхилення фази від немодулированного значення) в смузі модулирующих частот, у своїй девіація частоти змінюється наступним чином?? буд =? ? Ф. (1).

Оскільки девіація частоти не вдома фазового модулятора прямо пропорційна модулирующей частоті ?, а при частотною модуляції необхідно сталості девіації частоти. Отже, необхідно включити в схему пристрій відгук, якої був би обернено пропорційна частоті. Таким пристроєм то, можливо інтегруюча цепочка.

Оскільки девіація фази не вдома фазового модулятора дуже мала, то тут для забезпечення необхідної девіації частоти необхідний умножитель частоты.

Розрахуємо необхідний індекс фазової модуляції з технічного завдання, у якому смуга переданих частот від 100 гц до 10 кГц і девіація частоти? fд 50 кГц.

З формули (1) слід Ф = ??буд /? = ?fд / Fн = 50 000 / 100 = 500 рад.

Реальні фазові модулятори мають індекс фазової модуляції 20 … 60?.

Розрахуємо девиацию частоти реального фазового модулятора з індексом фазової модуляції Ф = 45? = 0.785 рад.

?fд р =Fн? Ф = 100? 0.785 = 78.5 гц .

Виходячи, від цього розрахуємо необхідний коефіцієнт множення частоти, щоб забезпечити необхідну девиацию частоты.

N = ?fд / ?fд р = 50 000 / 78.5 = 637.

Реалізувати умножитель частоти з коефіцієнтом множення N = 637, можливо, але він буде вносити сильні спотворення. Отже, необхідний якийсь спосіб зменшити коефіцієнт умножения.

Розглянемо модуляционную характеристику фазового модулятора.

??

2?

U?

U? 2?

Рис. 2 Модуляционная характеристика ФМ.

Припустимо що максимальне зміна фази?? max = 2? йому відповідає якась амплітуда модулирующего сигналу U?2?.Если необхідно зміна фази більше 2? і всім відомо, що цим фазі відповідає напруга амплітуда сигналу велика U?2?, можна застосувати наступний спосіб модуляции.

Будемо розглядати модулирующую функцію як періодичну з периодом2?, тоді щоб отримати зміна фази трохи більше 2? на вхід фазового модулятора необхідно подавати сигнал виду Uвх фм = U? — U?2?? [Uвх фм /U?2?]. Одержати сигнал виду Uвх фм можна за таку схему (рис.3).

КГ.

АЦП ==> ЦАП ВУ.

U? ?

Рис. 3.Функциональная схема ФМ.

Оскільки реально використовуються фазові модулятора з індексом фазової модуляції 45?, те що скористатися запропонованим методом необхідно, щоб зміна фази було 2?. Це можна зробити, поставивши умножитель частоти не вдома фазового модулятора з коефіцієнтом множення рівним восьми.

Отже, в модулирующем каскаді буде застосовано: фазовий модулятор з індексом фазової модуляції 45?, умножитель частоти на 8, АЦП — аналого-цифровий перетворювач, ЦАП — цифро-аналоговый перетворювач, ПУ — вычитающее пристрій, виконане на операційному усилителе.

2. Умножитель частоты.

Умножители частоти в передавачах йдуть на підвищення частоти коливань аж в число раз, в тому числі збільшення індексу модуляції при частотною чи фазової модуляції. Транзисторні умножители частоти будуються за схемами генераторів з зовнішнім порушенням, але вихідний контур налаштований на n — гармоніку частоти порушення, а режим роботи активного елемента вибирають в такий спосіб, щоб отримати максимальні корисну міць і к.п.д. Рекомендується вибирати кратність множення n = 2,3, т.к. за більш високої кратності різко знижується корисна міць і к.п.д. Коливальні контури повинен мати максимально високу рабочею добротність, щоб знизити в вихідному коливанні напруженості із частотою порушення та інших гармоник.

У проектованому передавачі потрібно буде використовувати умножитель частоти з кратністю множення n = 8. З вищезгаданих рекомендацій умножитель частоти необхідно реалізувати, як три послідовно включених умножителя частоти при кратність множення кожного їх n = 2.

3. Підсилювач мощности.

Вихідну потужність радіопередавача формує каскад підсилювача потужності. У діапазоні високих частот зазвичай використовують транзисторний підсилювач потужності з схемою із загальним эмиттером, т.к. це забезпечує найкращу стійкість роботи. До складу підсилювача потужності входять активний елемент, согласующие ланцюга, ланцюга харчування і усунення. Щоб якось забезпечити максимальний к.п.д і максимальну потужність необхідна розрахуватися підсилювач потужності оптимальному режимі. Задля реалізації такого режиму необхідно правильно спроектувати зовнішні ланцюга підсилювача — харчування, усунення і согласования.

4. Підсилювачі і согласующие цепи.

Підсилювачі необхідні, щоб забезпечити необхідну потужність порушення каскадів, наступних по них. Їх необхідність визначається схемами реалізації всіх каскадов.

Согласующие ланцюга діляться на вхідні, вихідні і межкаскадные.

Вхідні согласующая ланцюг перетворює вхідний опір активного елемента у опір порушення (опір необхідне нормальної роботи збудника) у своїй від збудника передається максимальна потужність. Також вхідні согласующая ланцюг ж виконує функцію фільтра, забезпечує гармонійну форму напруги чи струму на вході активного элемента.

Вихідна согласующая ланцюг перетворює опір навантаження підсилювача в критичне опір на вихідних електродах активного елемента, потрібної щоб одержати оптимального режиму роботи підсилювача. Також вихідна ланцюг застосовується для фільтрації вихідного напруги активного елемента від вищих гармонійних составляющих.

Межкаскадные согласующие ланцюга застосовують у многокаскадных радиопередатчиках для перетворення вхідного опору АЭ наступного каскаду до оптимального опір на вихідних електродах АЭ попереднього каскада.

5. Зв’язок із антенной.

У діапазоні коротких хвиль використовується дуже багато різноманітних антен спрямованих і ненаправленных. Задля більшої роботи антени буде в діапазоні частот необхідно використовуватися антенно — согласующее пристрій зв’язку з яких здійснюються фидером. Фідер призначений для передачі високочастотної енергії джерела до навантаження. З технічного завдання ролі фидера можна використовувати коаксіальний кабель з хвилевим опором 75 Ом, наприклад РК-75.

2. РОЗРАХУНОК КВАРЦЕВОГО АВТОГЕНЕРАТОРА.

1. Схема автогенератора.

Схема автогенератора зображено малюнку 4, робоча частота автогенератора 3125 кГц. Як активного елемента у схемою автогенератора буде застосовано біполярний транзистор КТ 315Б, т.к. він забезпечує необхідну вихідну міць і може працювати на рассчитываемой частоті. Параметри транзистора наведені у ДОДАТКУ 1.

[pic].

Рис. 4.

Автогенератор є емкостную трёхточку, яка освічена транзистором VT1, кварцовим резонатором ZQ1, виконуючим роль індуктивності, і конденсаторами С2 і С3. Резисторы R1, R2, R3 забезпечують зовнішньоі автоматичне усунення для транзистора. Конденсатор С1 служить для блокування резистора R3 на робочої частоті, що виключає негативну зворотний зв’язок. Дросель L до включений у тому, ніж зашунтувати трёхточку через джерело харчування Eк.

2. Розрахунок по постійному току.

Задаём постійну складову коллекторного струму IК0, напряжение між колектором і эмиттером ЕКЭ і непередбачуване напруження на эмиттере ЕЭ з рекомендацій, у яких IК0 = (3 …10) mA, ЕКЭ = (3…10) B і ЕЭ = (2…3) B.

IК0 = 5 mA, ЕКЭ = 7 B і ЕЭ = 2 B.

Рассчитываем опір автосмещения в эмиттерной цепи.

R3 =ЕЭ / IК0 = 2/ 5? 10−3 = 400 Ом Выбираем стандартне значення опору R3 = 430 Ом.

Рассчитываем напруга джерела питания.

EK = ЕКЭ + ЕЭ = 7 + 2 = 9 B.

Определяем струм базы.

IБ0 = IК0 /?0 =5? 10−3 / 100 = 50 мкА, где ?0 — коефіцієнт передачі струму транзистора.

Задаём струм дільника напруги ланцюга фіксованого смещения.

IДЕЛ = (10…20)? IБ0 = 10? 50 ?10−6 = 500 мА.

Определяем опір дільника напряжения.

RДЕЛ = R1 + R2 =EK / IДЕЛ = 9 / 500? 10−6 = 18 кОм.

Определим напруга усунення базі транзистора.

ЕБ = ЕЭ +0.7 = 2 + 0.7 = 2.7 В.

Найдем значення опорів R1 і R2.

R1 = ЕБ / IДЕЛ = 2.7 / 500? 10−6 = 5.4 кОм,.

R2 = RДЕЛ — R2 = 18 — 5.4 = 12.6 кОм.

Выбираем стандартні значення опорів R1 і R2:

R1 = 5.6 кОм, R2= 12 кОм.

3. Розрахунок по перемінному току.

Определяем крутизну транзистора:

P.S = [pic],.

где [pic] - високочастотне опір бази, [pic] - опір эмиттерного перехода.

[pic] = ?До / СК = 500? 10−12 / 7? 10−12 = 71.43 Ом, где? До — стала часу ланцюга зворотний зв’язок, СК — ёмкость коллекторного перехода.

[pic] = 26 / IК0 = 26 / 5 = 5.2 Ом.

P.S = 100 / (71.43 + 100? 5.2) = 169 мА/В.

Зададим коефіцієнт регенерації GP = (3…7) = 5 і визначимо котра управляє сопротивление.

RУ = GP / P. S = 5 / 169? 10−3 = 29.6 Ом.

Зададим коефіцієнт зворотний зв’язок автогенератора К’ОС = С3 / С2 = 1 і обчислимо реактивне опір ємності С3.

X3 = [pic]=[pic]= 27.5 Ом,.

де rкв — опір кварцевого резонатора, що є по формуле.

rкв = 1 /? ? Ck? Qk = 1 / 2? ?? 3.125? 106? 1? 10−15? 2? 106 =.

25.5 Ом.

Ck — ємність кварцевого резонатора, Qk — додротность кварцевого резонатора.

Найдем ємність конденсаторів С2 і С3.

С2 = С3 = 1 / ?кв? X3 = 1 / 2? ?? 3.125? 106? 27.5 = 1.85 нФ.

Стандартное значення: С2 = С3 = 2 нФ.

Вычислим ёмкость блокувального конденсатора.

С1 = (10…20) [pic] = 20 / 2? ?? 3.125? 106? 5.2 = 196 нФ, стандартное значення С1 = 220 нФ.

Рассчитаем индуктивность блокувального дросселя.

Lk = (20…30) [pic] = 20? 27.5 / 2? ?? 3.125? 106 = 28 мкГн.

Определим необхідність дроселі LБ з условия.

R1? R2 / (R1 + R2)? (20…30)? X2,.

если він виконується, то дросель необходим.

Проверка.

5.6? 103? 12? 103? 25? 27.5.

67 200? 687.5.

Условие виконується, отже, дросель не нужен.

4. Енергетичний розрахунок автогенератора.

Определим коефіцієнт Берга ?1 = 1 / Gp і крізь нього коефіцієнти ?0 і ?1.

?1 = 1 / Gp = 1 / 5 = 0.2;? = 60?;

?0 = 0.11; ?0 = 0.21; ?1= 0.4.

Вычисляем амплітуду імпульсу коллекторного тока.

Imk = Ik0 / ?0(?) = 5? 10−3 / 0.21 = 23.8 mA.

Проверяем умова Imk < Imk доп, 23.8 mA < 100 mA.

Определяем амплітуду першої гармоніки коллекторного тока.

Ik1 =?1(?)? Imk = 0.4? 23.8? 10−3 = 9.5 mA.

Рассчитываем амплітуду напруги з урахуванням транзистора.

UmБ = Ik1? Ry = 9.5? 10−3? 29.6 = 0.282 B.

Вычисляем модуль коефіцієнта зворотної связи.

[pic]= [pic] = 0.73.

Находим амплітуду напруги на коллекторе.

Umk = [pic]= 0.282 / 0.73 = 0.386 B.

Определяем потужність, споживану джерела коллекторной цепью.

P0 = Ik0? EКЭ = 5? 10−3? 7 = 35 мВт;

мощность, рассеиваемая кварцовим резонатором.

Pкв = 0.5? (UmБ / X2) 2? rкв = 0.5? (0.282 / 27.5) 2? 25.5 = 1.34 мВт;

Проверяем умова Pкв < Pкв доп, де Pкв доп — допустима потужність рассеиваемая на кварцовому резонаторе, 1.34 мВт < 100 мВт.

мощность, рассеиваемая транзистором.

Pk = P0 — Pкв = 35 — 1,34 = 33.66 мВт;

Проверяем умова Pк < Pк доп, де Pк доп — допустима потужність рассеиваемая транзистором, 33.66 мВт < 150 мВт.

Оценим величину припустимого опору нагрузки.

R зв доп? 5? U2mk / Pкв = 5? 0.3862 / 1.34? 10−3 = 556 Ом.

Из умови, що споживатиметься мощность.

Pн = 0.1? Pкв = 0.1? 1.34 = 0.134 мВт знайдемо к.п.д. автогенератора.

? =Pн / P0 = (0.134 / 35)? 100% = 0.14%.

3. РОЗРАХУНОК ПІДСИЛЮВАЧА МОЩНОСТИ.

Вимоги до підсилювачу мощности:

робоча частота — 25 МГц; вихідна потужність — щонайменше 25 Вт.

Як активного елемента у підсилювачі потужності використовуватиметься біполярний транзистор КТ927Б т. до. він забезпечує необхідну вихідну міць і може працювати на необхідної частоті. Параметри транзистора наведені у ДОДАТКУ 2.

1. Схема підсилювача мощности.

Схема підсилювача потужності приведено малюнку 5.

[pic].

Рис. 5.

Назначение елементів схеми підсилювача мощности:

R1 і R2 — використовують як дільник напруги задля забезпечення фіксованого усунення; забезпечують автосмещение; коректують частотну характеристику;

С1 і С5 — розділювальні ємності; L2 — блокировочная индуктивность; С3 — блокировочная ємність; L1 і С2 — вхідні согласующая ланцюг; L3 і С3 — вихідна согласующая цепь.

2. Розрахунок режиму праці та енергетичний расчет Выбираем амплітуду імпульсів коллекторного струму ik max з условия:

ik max? (0.8 … 0.9)? ik доп, где ik доп — допустима амплітуда імпульсів коллекторного струму (справ.);

ik max = 0.8? 10 = 8 А.

Вибираємо напруга джерела харчування з условия:

Єп? Uк доп /2,.

де Uк доп — допустима амплітуда напруги на колекторі (справ.);

Єп? 70 / 2 = 35, вибираємо Єп = 20 В.

Рассчитываем напруженість межового режиму роботи активного елемента? гр

?грн = 1- ік max / Sгр? Єп = 1- 8 / 5? 20 = 0.92,.

где Sгр — крутість межового режиму (справ.).

Найдем амплітуду імпульсів першої гармоніки коллекторного напряжения.

Uk1 = ?грн? Єп = 0.92? 20 = 18.4 В.

Определим амплітуду імпульсів першої гармоніки коллекторного тока.

Ik1 = ?1(?)? ik max = 0.5? 8 = 4 А, где ?1(?) — коефіцієнт Берга,? = 90?.

Рассчитаем постійний струм, споживаний коллекторной ланцюгом транзистора.

Ik0 = ?0(?)? ik max = 0.318? 8 = 2.54 А, где ?0(?) — коефіцієнт Берга,? = 90?.

Найдем потужність першої гармоники.

P1 = Ik1? Uk1 / 2 = 4? 18.4 / 2 = 36.8 Вт.

Определим потужність, споживану джерела питания.

P0 = Ik0? Eп = 2.54? 20 = 50.8 Вт.

Рассчитаем потужність, рассеиваемую на активному элементе.

Pрас = Р0 — Р1 = 50.8 — 36.8 = 14 Вт.

Найдем к.п.д. усилителя.

? = Р1 / Р0 = 36.8 / 50.8 = 0.72, тобто 72%.

Определим амплітуду управляючого заряда.

Qy1 = ik max / [?грн? (1- co ?)]= 8 / [2? ?? 100? 106? (1- co 90?

)] = 12.73? 10−9 Кл, де? грн — гранична частота роботи транзистора,? — кут осічки коллекторного струму. Знайдемо постійну складову напруги эмиттерного перехода.

Uэп = uотс — ?0 (? -?)? Qy1 /Cэ = 1 — 0.5? 12.73? 10−9 / 2300? 10−12 =.

— 0.76 В, где uотс — напруга відсічення, ?0 — коефіцієнт Берга, Cэ — ємність эмиттерного переходу (справ.).

Определим мінімальне миттєве напруга на эмиттерном переходе.

uэ min = uотс — (1 — co (? -?))? Qy1 / Cэ = 1 — 12.73? 10−9 / 2300 ?

10−12 = - 4.5 В.

Рассчитаем вихідний опір транзистора.

Rk = Uk1 / Ik1 = 18.4 / 4 = 4.6 Ом.

Определим коефіцієнт, що складає скільки раз збільшується вхідні ємність транзистора рахунок паразитною ємності коллекторного перехода.

ж = 1 + ?1 (?)? ?грн? Ск? Rk = 1 + 0.5 ?2? ?? 100? 106? 150? 10−12 ?

4.6 = 1.217,.

где Ск — ємність коллекторного перехода.

Найдем амплітуду першої гармоніки струму бази з урахуванням струму через ємність Ск.

Iб =? ? Qy1? ж = 2? ?? 25? 106? 12.73? 10−9? 1.217 = 2.43 A.

Рассчитаем опір коригувального резистора, подключаемого паралельно входу транзистора, службовця для симметрирования імпульсів коллекторного тока.

RЗ = 1 / ??? Cэ = 1 / 2? ?? 5? 106? 2300? 10−12 = 13.8 Ом, где ?? — частота, де модуль коефіцієнта посилення струму в динамічному режимі зменшується в ?2 раз порівняно з статичним режимом. ?? перебувають розслідування щодо формулі ?? = ?грн / B, де У — середній коефіцієнт посилення струму (15…30).

Определим потужність, рассеивающуюся на корректирующем сопротивлении.

[pic]= 0.55 Вт.

Найдем вхідний опір транзистора.

Rвх = ?1 (?)? ?грн? Lэ / ж = 0.5 ?2? ?? 100? 106? 1? 10−9 / 1.217 =.

0.26 Ом, где Lэ — индуктивность эмиттерного виведення транзистора (справ.).

Определим потужність, зумовлену прямим проходженням потужності навантаження через Lэ та була пов’язана з Rвх.

P''вх =I2б1? Rвх / 2 = 2.432? 0.26 / 2 = 0.76 Вт.

Рассчитаем вхідну потужність, необхідну задля забезпечення заданої вихідний мощности.

Pвх = P’вх + P''вх = 0.55 + 0.76 = 1.31 Вт.

Найдем коефіцієнт передачі за проектною потужністю усилителя.

Kp = (P1 + P''вх) / Pвх = (36.8 + 0.76) / 1.31 = 28.7.

Определим вхідну индуктивность усилителя.

Lвх = Lб + Lэ / ж = 1? 10−9 + 2? 10−9 / 1.217 = 2.82 нГн, где Lб — индуктивность базового виведення транзистора (справ.).

Рассчитаем вхідну ємність усилителя.

Свх = ж? Се / ?1 (? — ?) = 1.217? 2300? 10−9 / 0.5 = 5.6 нФ.

Найдем усереднений у період коливань опір корекції Rпар

Rпар = RЗ? ?1 (? — ?) = 13.8? 0.5 = 6.9 Ом.

3.3 Розрахунок ланцюга харчування підсилювача мощности.

Выбор схеми ланцюга питания.

Ланцюг харчування містить джерело постійної напруги і блокувальні елементи. Завдяки блокировочным елементам виключаються втрати високочастотної потужності джерелі живлення, і усувається небажана зв’язок між каскадами через джерело питания.

Як схеми ланцюга харчування виберемо паралельну схему (рис. 6.), коли джерело харчування, активний елемент і вихідна ланцюг включені паралельно. Послідовна схема ланцюга харчування нічого очікувати використовуватися, оскільки потрібно, щоб вихідна согласующая ланцюг пропускала постійний ток.

[pic].

Рис. 6.

Ємність Сбл з индуктивностью Lбл і ємністю Порівн утворюють коливальний контур резонуючий на частоті меншою робочої частоти підсилювача, що Мінздоров'я може призвести до порушення коливань. Щоб виключити їх застосовують антипаразитный резистор Rап і проектують ланцюг харчування як ФНЧ.

Определим блокировочную индуктивность з условия.

?min? Lбл >> Rk.

Lбл >> Rk / ?min = 4.6 / 2? ?? 25? 10−6 = 29.3? 10−9.

Lбл = 10 мкГн.

Рассчитаем опір антипаразитного резистора з условия.

Rап [pic] = [pic] = 118? 10−9? 120 нГн.

Определяем С0.

С0=1 / (4? ? 2? f2? (L0 — L)) =1 / (4? ? 2? (25 ?106)2 ?(1.91?10−6 -.

120?10−9))=22.6 пФ.

Определяем ємності С1 і С2.

С1 = [pic]= =[pic]=.

= 573 пФ.

С2 = [pic]= =[pic]=.

= 352 пФ.

Рассчитываем внесена у контур сопротивление.

rвн = [pic] = [pic]= 4.12 Ом.

Определим добротність навантаженого контура.

Qн =? / (r0 +rвн),.

где r0 — власне опір втрат контурній індуктивності L0. Ця величина точно визначається при конструктивному розрахунку контурній котушки індуктивності, але в цьому етапі можна взяти r0 = (1…2) Ом = 1 Ом.

Qн =? / (r0 +rвн) = 300 / (1 + 4.12) = 58.6.

Найдем коефіцієнт фільтрації П — контура.

ф = Qн ?(n2 -1)? n = 58.6? (22 — 1) ?2 = 351.6,.

где n =2 для однотактной схеми усилителя.

Определим к.п.д. (орієнтовний) нагрузочной системы.

?до = rвн / (rвн + r0) = 4.12 / (1 + 4.12) = 0.8.

4.2 Конструктивний розрахунок елементів нагрузочной системы.

У процесі конструктивного розрахунку нагрузочной системи необхідно вибрати номінальні значення стандартних деталей (С0, С1, С2), які входять у контур, і побачити конструктивні розміри контурній котушки L0.

При виборі номінального значення конденсатора С1 необхідно враховувати, що разом йому підключена вихідна ємність транзистора підсилювача мощности.

Для настройки контуру в резонанс і забезпечення оптимальної в зв’язку зі навантаженням у складі ємностей С0 і С2 доцільно включити подстроечные конденсатори. При включенні в ланцюг подстроечных конденсаторів схема контуру набуде вигляду зображений малюнку 10.

[pic].

Рис. 10.

Номинальные значення елементів які входять у контур:

С0 = 22 пФ; С2 =360 пФ.

Учитывая, що вихідна ємність транзистора Ск = 150 пФ ємність С1 визначиться так С1 = 573 — 150 = 423 пФ, номінальне значення одно 430 пФ.

Произведем розрахунок контурній катушки:

Зададим ставлення довжини намотки котушки (l) до діаметру намотки (D).

v = l / D = (0.5…2) = 1.25.

Визначимо площа подовжнього перерізу котушки P. S = l? D по формуле.

P.S = P1? ?до / Ks = 36.8? 0.8 / 0.5 = 58.9 см2,.

где Ks = (0,1 — 1) — питома теплова навантаження 1 см² перерізу котушки, [Вт/см2].

Определим довжину l і діаметр D катушки.

[pic] см;

[pic]= 6.86 см.

Рассчитаем число витків контурній катушки.

[pic]= 6.86? 7,.

где L0 — индуктивность котушки в мкГн.

Определим діаметр дроти котушки d (мм).

Ік = Uk1 ?2? ?? f? C1 = 18.4 ?2? ? ?25? 106? 430? 10−12 = 1.2 A; d? 0.18? Ік ?[pic]= 0.18? 1.2 ?[pic]= 0.48 мм? 1 мм, где Uk1 — амплітуда імпульсів коллекторного напруги; Ік — амплітуда контурного струму в амперах, f — робоча частота в МГц.

Найдем власне опір втрат контурній котушки на робочої частоті r0 = [pic][pic]1.25 Ом, де f — робоча частота, МГц; d — діаметр дроти, мм; D — діаметр котушки, мм.

Определим к.п.д. контура.

?до = rвн / (r0 + rвн) = 4.12 / (1.25 + 4.12) = 0.77.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результаті проектування й розрахунків окремих блоків вийшли такі результаты:

Кварцевый генератор побудований за схемою емкостной трехточки і відданість забезпечує стабільність частоти порядку 10−6. Має вихідну потужність 0.134 мВт і к.п.д. 0.14%.

Усилитель потужності побудований за схемою із загальним эмиттером, має вихідну потужність 36.8 Вт, к.п.д. дорівнює 72%.

Выходная согласующая ланцюг побудовано у вигляді П-образного контуру з к.п.д. 77% і коефіцієнтом фільтрації 351.6.

Также внаслідок проектування пред’явлені вимоги до нерассчитанным блокам.

Проделанная робота закріпила отримані на лекціях знання з проектування й аналізу роботи радіопередавальних устройств.

1. Терещук Р. М., Фукс Л. Б. Малогабаритна радіоапаратура: Довідник радіоаматора — Київ: Наукова думка. — 1967.

2. Лаповок Я. З. Я строю КВ радіостанцію. — 2-ге вид., прераб. І доп. — М.:

Патріот, 1992.

3. Шахгильдян В. В. та інших., Радиопередающие устрою: Підручник для вузів. -.

3-тє вид., перераб. І доп. — М.: Радіо і зв’язок, — 1996.

4. Петров Б. Є., Романюк У. А., Радиопередающие устрою на напівпровідникових приладах.: Навчальний посібник для радиотехн. Спец. Вузов.

— М.: Вищу школу — 1989.

5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Параметри транзистора КТ 315Б Обратный струм колектора при UКБ = 10 У 1 мкА;

Обратный струм эмиттера при UЭБ = 5 У 30 мкА;

Выходное опір h11Б 40 Ом;

Коэффициент передачі струму h21Э 50…350;

Выходная повна провідність h22Б 0.3 мкСм;

Режим виміру hпараметров:

напруга колектора UК 10 В,.

струм колектора ІК 1 мА;

Граничная частота коефіцієнта передачі fгр 250 МГц;

Емкость коллекторного переходу СК 7 пФ;

Постоянная часу ланцюга зворотний зв’язок ?До 300 пс;

Максимально допустимі параметры.

постійна напруга колектор — эмиттер UКЭ MAX 15 В;

постійний струм колектора ІК 100 мА;

рассеиваемая потужність без тепловідведення РMAX 150 мВт;

Диапазон робочих температур +100…-55?С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Параметри транзистора КТ 927Б Обратный струм эмиттера при Uк = 3.5 В 0.1 мА;

Напряжение насичення колектор — эмиттер при Ік = 10 А 0.5 В;

Модуль коефіцієнта передачі струму на високої частоті 5;

Статический коефіцієнт передачі струму у схемі з ОЕ 30;

Емкость эмиттерного переходу 2300 пФ;

Емкость коллекторногоперехода 150 пФ;

Максимально допустимі параметры.

постійний струм колектора 10 А;

імпульсний струм колектора 30 А;

постійна напруга эмиттер — база 3.5 В;

постійна напруга колектор — база 70 В;

постійна напруга колектор — эмиттер 70 В;

рассеиваемая потужність колектора 83.3 Вт;

Диапазон робочих температур −60…+100?С.

[pic].

ДОДАТОК 3. Схема електрична принципова задає генератора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Схема електрична принципова підсилювача мощности.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Специфікація до принципової схемою задає генератора.

|Поз. |Найменування |Кол.|Примечание | |Позначення | | | | | | | | | | |Конденсатори | | | | | | | | |C1, C3 |КМ-6 — М75 — 2 нФ ±5% |2 | | |C2 |КМ-6 — М75 — 220 нФ ±5% |1 | | | | | | | | | | | | | |Резисторы | | | | | | | | |R1 |МЛТ — 0,125 — 5,6 кОм ± |1 | | |R2 |10% |1 | | |R3 |МЛТ — 0,125 — 12 кОм ± 10%|1 | | | | | | | | |МЛТ — 0,125 — 430 Ом ± 10%| | | |VT1 | | | | | | | | | | | | | | |ZQ1 |Транзистор КТ315Б | | | | | |1 | | | | | | | | |Кварцовий резонатор на | | | | |частоту 3125 кГц | | | |L1 | |1 | | | |Котушки індуктивності | | | | | | | | | |28 мкГн | | | | | | | |.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Специфікація до принципової схемою підсилювача мощности.

|Поз. |Найменування |Кол.|Примечание | |Позначення | | | | | | | | | | |Конденсатори | | | | | | | | |C1, C2 |Розраховуються у вхідний | | | | |согласующей ланцюга |1 | | |C3 |К73−11 — 10 мкФ ± 10% |1 | | |С4 |КТ — Н70 — 430 пФ ± 10% |1 | | |С5 |КТ — Н70 — 22 пФ ± 10% |1 | | |С6 |КТ — Н70 — 360 пФ ± 10% |1 | | | | | | | | |Резисторы | | | | | | | | |R1 |МЛТ — 0,5 — 280 Ом ± 10% |1 | | |R2 |МЛТ — 0,5 — 15 Ом ± 10% |1 | | | | | | | | | | | | |VT1 |Транзистор КТ927Б |1 | | | | | | | | | | | | | |Котушки індуктивності | | | | | | | | |L1 |Розраховується у вхідний |1 | | | |ланцюга | | | |L2 |10 мкГн |1 | | |L3 |2 мкГн |1 | | | | | | |.

———————————- ?

[pic].

+EG.

R1.

АЭ.

R2.

Рис. 7.