Односмуговий радіопередавач

Оригинальную роботу скачивайте в *.zip формате.

Аннотация.

У курсової роботі розглядаються питання проектування зв’язкового передавача з ОБП, перестроюваного буде в діапазоні частот 45 … 50 МГц. Наведено схемна реалізація вузлів передавача і розрахунок принципових схем деяких із них.

1.Условные позначення.

2.

Введение

.

3. Розрахункова частина.

3.1 Розрахунок структурної схемы.

3.2 Розрахунок кінцевого каскада.

3.2.1 Розрахунок коллекторной цепи.

3.2.2 Розрахунок вхідний ланцюга.

3.3 Розрахунок фільтра нижніх частот.

3.4 Попередній підсилювач потужності.

3.5 Розрахунок перестроюваного генератора.

3.5.1 Розрахунок роботи транзистора.

3.5.2 Розрахунок елементів коливального контуру.

3.6 Формування однополосного сигналу.

4. Імпульсний джерело питания.

5. Розрахунок струмів в гілках і напруг на вузлах ОК і ФНЧ.

Заключение

.

6. Приложение.

1. Умовні обозначения.

БМ — балансний модулятор;

ОК — оконечный каскад;

ПФ — смуговий фильтр;

ФНЧ — фільтр нижніх частот;

ГУН- генератор керований напряжением;

ПГ — перестроюваний генератор;

ПЧ — проміжна частота;

УПЧ- підсилювач проміжної частоты;

УНЧ- підсилювач низькою частоты;

Р — генератор;

ДПКД — дільник, зі змінним коефіцієнтом деления;

ФАПЧ — фазовая автоподстройка частоты;

УЕ- управляючий элемент;

КГ- кварцовий генератор;

ГАМ- амплітуда модуляция;

БТ — біполярний транзистор;

ОЕ- загальний эмиттер;

ПРО- загальна база;

КР- кварцовий резонатор.

2.

Введение

.

У проекті розглядається розрахунок зв’язкового радіопередавача з односмугової модуляцією (ОБП). Такий вид модуляції є різновидом амплітудної модуляції. Відомо, що двухполосная ГАМ має високий питомим витратою потужності, оскільки основна потужність сигналу зосереджена на несучою частоті і тільки мала значна її частина — в бічних пелюстках, як і сигнал ГАМ займає широку смугу спектра (?fAM = 2*fB, де fB — верхня частота модулирующего процесу). Енергетично більш выодна балансная модуляція (БМ), що є ГАМ з придушенням несущей.

При БМ передати повідомлення витрачається вся потужність передавача, як і зумовлює її високу енергетичну эффективность.

Більше економічної по займаній смузі частот є однополосная модуляція, ширина спектра ОБП? fОБП = fB, що у двічі меньшеполосы сигналів ГАМ і БМ, за збереження високої енергетичної ефективності. Цей вид модуляції можна трактувати як перенесення спектра повідомлення в галузі низьких частот до області високих частот.

Недолік ОБП сигналу у тому, що з точного відновлення повідомлення на приймальному боці необхідно формування опорного коливання, частота і фаза якого мають точно збігатися із частотою і початковій фазою несучою. Проте, при ОБП несуча в спектрі сигналу відсутня, що зумовлює спотворень повідомлення за його відновленні. При передачі мовних повідомлень імовірний певний расстройка за частотою (до десятків герц) між опорним коливанням і нсущей [8] без зниження існуючого якості прийнятого мовного сигналу. Це дозволяє формувати опорні автономним генератором і передавати сигнал несущей.

З огляду на перелічених вище причин ОБП широко застосовується у системах передачі мовних сигналів, а питання пов’язані з проектуванням і застосуванням радіопередавачів з односмугової модуляцією дуже актуальны.

З іншого боку, представляють самостійний інтерес методи формування сигналу ОБП і схемні рішення, їх реализующие.

3. Розрахункова часть.

3.1 Розрахунок структурної схемы.

По проектного завданням вимагалося расчитать зв’язковою однополосный передавач з такими параметрами:

1. Діапазон робочих частот 45−50 МГц.

2. Потужність 2.5 Вт.

3. Опір фидера 50Ом.

4. Придушення внеполосных випромінювань 40дБ.

5. Харчування від акумуляторів 12 В.

6. Відносна нестабільність частоты.

Початком проектування служить складання структурної схеми передавача, за якою, потім розраховуються окремі каскади передавача. За основу було взято стандартна структура передавача, а кількість та призначення окремих каскадів вибиралося відповідно до вимог технічного завдання, наступним образом:

Необхідна нестабільність частоти, враховуючи, таку стабілізацію частоти можна лише при кварцової стабілізації, необхідно побудувати кільце ФАПЧ, з включеною у нього для стабілізації частоти кварцовим генератором.

Тип сигналу передавача — однополосный, тому потрібно включати у схему балансний модулятор. При фазокомпенсационном методі формування ОБП сигнал з мікрофона і сигнал з генератора опорною частоти подаються на два входу БМ, однією вхід безпосередньо, але в другий вхід через фазовращатель. У результаті виході сигнал НБП входить у протифазі і взаимокомпенсируется, і залишається тільки подвоєний сигнал ВБП. Тому, за фазокомпенсационном методі досить використовувати один балансний модулятор. При фільтровому методі сигнал НБП отфильтровывается, а отримати фільтр, який допоміг би на частоті передавача відфільтрувати смугу частот, рівну ширині мовного спектра, неможливо, тому потрібно формування ПЧ. Проміжні частоти і параметри фільтрів не вдома БМ підбираються в такий спосіб, що комбінаційні частоти та вищі гармоніки не потрапили до діапазон робочих частот передавача. А, що виконати окреслені вимоги, під час проектування передавача з фільтровим методом формування ОБП, знадобиться три балансных модулятора. Проектований передавач повинен мати перебудову буде в діапазоні частот, тому фазокомпенсационный метод не підходить, т.к. дуже складно реалізувати фазовращатели, працюють у діапазоні частот. У результаті вищевикладених причин потрібно використовувати фільтрової метод [1], отже схема міститиме три балансных модулятора з фільтрами з їхньої виходах. На вхід кожного балансного модулятора подавати сигнал несучою проміжної частоти, отже потрібно проектування двох генераторів постійної частоти (на вхід третього БМ подається сигнал зі стабилизированного генератора керованого напряжением).

Вихідна потужність передавача Р=2,5 Вт, а максимальна потужність, на яке може працювати мікросхема де зібрано БМ — 30?35 мВт, отже потрібно посилення на два порядку. Такий коефіцієнт посилення неможливо зробити лише в оконечном каскаді, отже потрібно решта 2 і три роки підсилюючих каскаду. Оконечный каскад обов’язково потрібно узгодити з фидером антени, при цьому ставиться согласующая ланцюг. А, аби запобігти потрапляння гармонік сигналу в антену необхідно перед антеною встановити фільтр нижніх частот. Структурна схема, побудована за результатами всіх викладених умовиводів показано додатку.

Сигнал із виходу мікрофона потрапляє на БМ1, другого вхід якого подається сигнал з кварцевого генератора із частотою 500 кГц, не вдома БМ1 смуговим электромеханическим фільтром отфильтровывается сигнал верхньої бічний смуги, далі другим БМ сигнал ОБП переноситься межі діапазону перебудови передавача, на частоту 85,5 МГц, отриманий сигнал на БМ3 з допомогою ГУНа перенесено у поставлене діапазон частот. Далі від сигналу відфільтровуються сигнали гармонік фільтром нижніх частот, отриманий сигнал посилюється в оконечном каскаді і крізь ланцюг узгодження потрапляє у антену.

Для стабілізації частоти перестроюваний генератор стабілізується через кільце ФАПЧ від кварцевого генератора. Установкою коефіцієнта розподілу ДПКД, встановленого не вдома ПГ, задається частота коливань ПГ, і частота сигналу передатчика.

3.4 Попередній підсилювач мощности.

Задля більшої заданої потужності не вдома передавача потрібно подати на вхід ОК мощнлсть 1,07 Вт, при цьому не вдома третього балансного модулятора поставити два підсилювача потужності. Схема є широкодіапазонний УПЧ.

Такі схеми із загальною базою (чи загальним эмиттером) і гальванически заземленим (сполученим з корпусом) колектором дуже типові для техніки транзисторних ГВВ. Попри посередньо содиненный з корпусом колектор, даний каскад зберігає все особливості, характерні для схеми з ПРО. Тут є потреба у поєднанні з корпусом плюсової клеми джерела коллекторного харчування ЄВ і подачі негативного потенціалу ЄВ через загороджувальний дросель L10. Ланцюжок С24, R12 є развязывающим фільтром у схемі харчування кількох каскадів від загального випрямляча. Порушення надходить через вхідний трансформатор Т1. Конденсатор С22 — блокувальний. З наступним каскадом даний проміжний підсилювач потужності також пов’язаний через трансформаторну ланцюг зв’язку Т2. Конденсатор С32 запобігає шунтування по постійному току проміжку «колектор — эмиттер» БТ малим омическим опором первинної обмотки Т2. Апериодический характер СР у поєднані із нессиметричным постронием каскаду вимагає роботи транзистора у п’ятому класі А (? = 180). Яке Відкриває усунення забезпечується з допомогою падіння напруги на резисторе R10 внаслідок проходження нього постійної складової струму бази. Включення БТ за схемою з ОУЭ й застосування їх на вході коригуючою ланцюжка R9, C23 дозволяє їм отримати досить рівномірну АЧХ в усьому діапазоні частот.

4. Імпульсний джерело питания.

При розрахунку кінцевого каскаду і перестроюваного генератора виникла потреба в питающем напрузі 20 У. Також для реалізації балансного модулятора знадобиться мікросхема з напругою харчування 9 У. Для отримання необхідних напруг Найбільш підходящий спосіб щоб одержати необхідних напруг — проектировка імпульсного джерела харчування. Генератор імпульсів і схема ключів буде зібрано на логічних инверторах, всього використовується шість інверторів, для реалізації обрано цифрова мікросхема К561ЛН2.

Для імпульсного джерела харчування розраховується генератор імпульсів (рис.10). Параметри елементів схеми вибираються наступним образом:

R1 = R2; C1 = C2; R3 = R4;

Причому R3 >> R1.

Період симетричного меандру, при напрузі харчування інверторів 12 У, дорівнює T = 2,2*R1*C1.

Для побудови імпульсного джерела харчування задамося частотою f = 20кГц ==> період прямування імпульсів дорівнює Т = 50 мкс.

Якщо вибрати R1 = R2 = 300 кОм, тоді величина ємностей дорівнює C1 = C2 = 68 нФ, а значення R3 = R4 = 1 МОм. Сигнал із виходу генератора потрапляє на входи ключів зібраних на инверторах, з підсилювачем потужності після кожного ключа. Сигнал з виходів підсилювачів потрапляє на трансформатор напруги. З трансформатора знімаються два напруги два змінних 20 У і 9-те У, які випрямляються двома аналогічних схемах, які включають у собі діодний місток і RC-цепь. Выпрямленное напруга стабілізується на стабилизаторах, на мікросхемах. Для стабілізації 20 вольт мікросхема К142ЕН8А, для 9 вольт — К142ЕН9Г. Мікросхеми є стабілізатори напруженості із фіксованими вихідними напругами і від перевантажень по току. Мікросхеми К142ЕН8А і К142ЕН9Г, конструктивно оформлені в корпусі типу 4116.4−2, призначені для стабілізації напруги на виходах джерел харчування. Призначення висновків: 2 — вихід; 8 — загальний; 17 — вхід. Параметри мікросхем наведені у таблиці 2.

1. Необхідно уточнити розрахункове значення индуктивностей з урахуванням впливу дроселі харчування, т.к. индуктивность дроселі більш як порядок перевищує індуктивності, то розрахункове значення индуктивностей равно:

2. Задаємось ставленням довгі намотки котушки l до її діаметру D.

6. Діаметр дроти котушки вибирається виходячи з міркувань її припустимого нагрева.

DL16 =1.00 мм;

DL15 =1.51 мм;

DL14 =1.61 мм;

DL13 =1.01 мм;

где.

d — діаметр дроти;

IL — радіочастотний струм;

f — частота струму;

?Т — різницю температур дроту й оточуючої середовище (?Т = 40…50 К).

4. По відомому відношенню l/D вибираються коефіцієнти форми катушки.

5. Визначаємо число витків спіралі катушки.

NL7 = NL1 = 3 витка;

NL3 = NL5 = 4 витка;

NL = 10 витков;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Через війну виконання курсової роботи спроектували однополосный зв’язковою радіопередавач з параметрами, задовольняючими вимогам технічного задания.

Працюючи мною були придбані вміння по проектування генераторів, підсилювачів потужності. Отримано навички в проектуванні радіопередавальних устройств.

1. Радиопередающие устрою: Метод. вказівки по курсовому проектування / Л.И. Булатів; Б.В. Гусєв; Ф. В. Харитонов. Єкатеринбург: УПИ, 1992, 28с.

2. Зааль Р. Довідник із розрахунку фільтрів: перекл. з ньому. — М.: Радіо і зв’язок, 1983. — 752с., ил.

3. Пєтухов В.М. Біполярні транзистори середньої та великої потужності надвисокочастотні та їхні зарубіжні аналоги. Довідник. Т.4 — М.: КУбК-а, 1997. — 544с., ил.

4.

5. Аналогові інтегральні мікросхеми для побутової апаратури: Довідник. 2-ге видання — М.: Вид-во МЭИ, ПКФ «Друковане справа», 1992. — 240 з., ил.

6. Хрулев О. К.; Черепанов В. П. Діоди та їхні зарубіжні аналоги. Довідник. У томах. Т.2 — М.: ИП. РадиоСофт, 1998. — 640с., ил.

7. М.С. Шумилін; В.Б. Козирєв; В. А. Власов Проектування транзисторних каскадів передавачів. Навчальний посібник для технікумів. — М.: Радіо і зв’язок, 1987. — 320с., ил.

8. Тицце У., Шенк До. Напівпровідникова схемотехника: Справочное керівництво. Пер. Снем. — М.: Світ, 1982. — 512 з., ил.

9. Радіотехнічні системи передачі: Учеб. Посібник для вузів / В. А. Борисов, В. В. Калмиков, Я. М. Коальчук та інших.; під ред. В. В. Калмикова. — М.: РиС, 1990. — 304с.

10. Пєтухов В.М. Малопотужні транзистори та їхні зарубіжні аналоги. Довідник. Т.1 — М.: КУбК-а, 1997. — 688с., ил.

* С21 В. н — сумарна ємність, куди входять у собі ємності варикапа і ємність С21, верхній частоте.

** С21 В. в — сумарна ємність, куди входять у собі ємності варикапа і ємність С21, на нижньої частоті.