Расчет структурной схемы передатчика
12 Оглавление
1. Задание. ….......................................................................................................................3 2. Введение. ….....................................................................................................................4 3. Расчет структурной схемы передатчика. …..................................................................5 3.1 Расчет выходного усилителя мощности (УМ2). …............................................................7 3.2 Расчет усилителя мощности(УМ1). …...............................................................................11 3.3 Расчет предварительного усилителя. ….............................................................................13 3.4 Расчет кварцевого автогенератора. …................................................................................19 4. Библиографический список. …......................................................................................23
Задание.
Целью данной работы является: построение структурной и принципиальной схемы связного транзисторного передатчика, расчет выходного каскада, автогенератора, схемы согласования.
Исходные данные:
1. Назначение: связной транзисторный передатчик. 2. Мощность в антенне: 10 Вт 3. Диапазон частот: 26 ÷ 27.8 МГц 4. Количество фиксированных частот: 32 5. Нестабильность частоты: Δf/f = 10-6 6. Вид модуляции: ЧМ 7. Шаг сетки частоты: 0.05625 8. Сопротивление антенны: Rн = 50 Ом 9. Условия эксплуатации: от -30ºC до +60ºC
Введение.
Радиопередающие устройства (передатчики) предназначены для формирования колебаний несущей частоты, модуляции их по закону передаваемого сообщения и излучения полученного радиосигнала в пространство. Передатчики классифицируются по назначению, диапазону рабочих частот (длин волн), излучаемой мощности, виду модуляции и условиям эксплуатации. По назначению передатчики делятся на вещательные (радиовещательные, телевизионные), связные, радиолокационные, навигационные, телеметрические и др. По диапазону рабочих частот современные передатчики делятся в соответствии с классификационной таблицей диапазонов частот. По средней излучаемой мощности передаваемых сигналов различают передатчики очень малой (менее 3 Вт), малой (3 … 100 Вт), большой (10 … 100кВт) мощности. По виду модуляции сигнала передатчики делятся на устройства с амплитудной, фазовой, частотной, импульсной и другими видами модуляции. По условиям эксплуатации различают стационарные, бортовые (космические, корабельные, самолетные, автомобильные и др.) и переносные (портативные) передатчики. К основным параметрам передатчиков относятся: коэффициент полезного действия (КПД), нестабильность частоты несущего колебания, коэффициенты нелинейных и линейных искажений передаваемого сигнала и уровни внеполосного излучения. КПД передатчика определяется следующей формулой: η = PA/P0, где PA — средняя мощность, отдаваемая в антенну; P0 - мощность, потребляемая устройством от всех источников питания. Нестабильность частоты определяется отклонением частоты автогенератора. Типовые ограничения по стабильности частоты для современных радиопередатчиков лежат в пределах 10-5 ÷ 10-6. На стабильность частоты АГ влияют многие дестабилизирующие факторы, основными из которых являются: самонагрев, изменение питающих напряжений и нагрузки, механические воздействия, изменения внешних условий (температуры, давления, влажности) и т.д.
Расчет структурной схемы передатчика. Проведем предварительный расчет и разработаем структурную схему транзисторного передатчика. В соответствии с заданием, мощность в антенне PA = 10 Вт, диапазон частот 26 ÷ 27.8 МГц . В качестве активного элемента усилителя мощности выбран биполярный транзистор КТ912А. В соответствии со справочными данными η =70/100 = 0,7 и коэффициент усиления KP = 15, примем для расчета КПД каждого УМ η = 0,7.
Для обеспечения требуемой мощности в антенне, решено использовать 3 каскада усиления (Пр.У1, Пр.У2 и УМ ) с параметрами: РВЫХ2 = РА/η = 10/0,7 = 15 Вт РВХ2 = РВЫХ2/КР = 15/15 = 1 Вт
Для УМ2 выбран транзисторы: РВЫХ2 = РВХ2/η = 1/0,7 = 1,45 Вт РВХ2 = РВЫХ1/КР = 1,45 /25 = 0,06 Вт
BD135, структура npn Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В 50 Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А) 1.5 Статический коэффициент передачи тока h21э мин 40 Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц 50 Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт 12.5
УМ1 каскад предварительного усиления: BFG591, структура npn Макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В 180 Макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б.(Uкэо макс),В 160 Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А) 0.6 Статический коэффициент передачи тока h21э мин 50 Граничная частота коэффициента передачи тока fгр.МГц 100 Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт 0.35
РВЫХ1 = 0,06 /0,7 = 0,09 Вт РВХ1 = 0,1/50 = 2 мВт
В передатчике применен высокостабильный, Δf/f = 10-6, КАГ выдающий сигнал на рабочей частоте. Исходя из предварительного расчета, строим структурную схему радиопередатчика (рис. 1). В соответствии с полученной структурной схемой (рис. 1) и ее параметрами построим электрическую принципиальную схему связного транзисторного передатчика и рассчитаем параметры ее элементов.
Um
3.1. Расчет выходного усилителя мощности (УМ). Для генератора в узком диапазоне частот рабочая частота определяется по формуле:
где FH, FB – нижняя и верхняя частоты диапазона.
Исходные данные для расчета:
FP = Мгц РВЫХ2 = 15 Вт Ек = ЕП = 30 В RA = 50 Ом
Справочные данные для расчета:
В качестве активного элемента усилителя мощности выбран биполярный транзистор КТ912А. Основные технические характеристики транзистора КТ912А: • Структура транзистора: n-p-n; • Рк т max - Постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом: 30 Вт; • fгр - Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером: более 90 МГц; • Uкэr max - Максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и заданном сопротивлении в цепи база-эмиттер: 70 В (0,01кОм); • Uэбо max - Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 5 В; • Iк max - Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 20 А; • Iкэr - Обратный ток коллектор-эмиттер при заданных обратном напряжении коллектор-эмиттер и сопротивлении в цепи база-эмиттер: не более 50 мА (70В); • h21э - Статический коэффициент передачи тока, для схем с общим эмиттером: 10... 50; • Ск - Емкость коллекторного перехода: не более 200 пФ; • Ку.р. - Коэффициент усиления мощности: не менее 10 дБ; • Рвых - Выходная мощность транзистора: не менее 70 Вт на частоте 30 МГц. rБ = 0,109 Ом CЭ0 = 280 пФ LЭ = 0,64 нГн CЭ3 = 80 пФ SГР = 0,4 rНАС = 1,1 Ом
Выбираем критический режим работы. Примем угол отсечки θ = 90°C.
Параметры, определяющие свойства эквивалентной схемы входной цепи транзистора:
Коэффициент:
Активное сопротивление:
rБ0 = rБ ´ αБ = 0,109 ´ = 0,47 Ом
Постоянная времени при открытом эмитторном переходе:
τ0 = rБ0 ´ CЭ0 = 0,47´ 280 ´ 10-12 = 0,132 нс
Постоянная времени при закрытом эмиттерном переходе:
tЗ = rБ0 ´ CЭЗ = 0,47´ 80 ´ 10-12 = 0,038 нс
Характерные значения частот:
Обобщенные параметры:
Действительное значение угла отсечки θвч определяется по графику, при ξВ= 0,997 и при θвч= 90° с учетом поправочного коэффициента:
тогда θвч = 100°
Для этого значения θвч коэффициенты гармонического разложения косинуидального импульса:
a0 = 0,35 a1 = 0.52 g1 = 1,49
Обобщенный коэффициент для первой гармоники:
где Ka = 1,05 определен по графику с учетом поправочного коэффициента.
Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока: Требуемое сопротивление коллекторной нагрузки:
Постоянная составляющая коллекторного тока:
= 0.72А
Мощность потребляемая по коллекторной цепи:
Мощность, рассеиваемая на коллекторе:
КПД по коллекторной цепи:
Крутизна по эмиттерному переходу:
Требуемая амплитуда напряжения на входе транзистора:
Требуемая мощность возбуждения:
Коэффициент усиления по мощности:
Расчет выходной цепи согласования.
R0 выбирается из условия (0,2 … 0,5) Rmin, где Rmin — меньшее сопротивление из RH = 25,6 Ом, RA = 50 Ом.
Принимаем R0 = 10 Ом.
Справочные данные для расчета: BD135: PKMAX = 12,5 Вт FГР = 100 МГц rБ = 0,29 Ом UКЭ = 17 В CЭ0 = 192 пФ LЭ = 0,51 нГн IKMAX = 2 А CЭ3 = 60 пФ rНАС = 1,2 Ом
Выбираем критический режим работы. Примем угол отсечки θ = 90°C.
Параметры, определяющие свойства эквивалентной схемы входной цепи транзистора:
Коэффициент:
Активное сопротивление:
rБ0 = rБ ´ αБ = 0,29 ´ 3.9 = 1,131 Ом
Постоянная времени при открытом эмиттерном переходе:
τ0 = rБ0 ´ CЭ0 = 1.131 ´ 192 = 217,3 пс
Постоянная времени при закрытом эмиттерном переходе:
tЗ = rБ0 ´ CЭЗ = 1.131 ´ 60 =67,8 пс
Характерные значения частот:
Обобщенные параметры:
Действительное значение угла отсечки θвч определяется по графику, при ξВ= 0,997 и при θвч= 90° с учетом поправочного коэффициента:
тогда θвч = 100°
Для этого значения θвч коэффициенты гармонического разложения косинуидального импульса:
a0 = 0,35 a1 = 0.52 g1 = 1,49
Обобщенный коэффициент для первой гармоники:
где Ka = 1,05 определен по графику с учетом поправочного коэффициента.
Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока: Требуемое сопротивление коллекторной нагрузки:
Постоянная составляющая коллекторного тока:
Мощность потребляемая по коллекторной цепи:
Мощность, рассеиваемая на коллекторе:
КПД по коллекторной цепи:
Крутизна по эмиттерному переходу:
Требуемая амплитуда напряжения на входе транзистора:
Требуемая мощность возбуждения:
Коэффициент усиления по мощности:
Расчет выходной цепи согласования.
R0 выбирается из условия (0,2 … 0,5) Rmin, где Rmin — меньшее сопротивление из RH = 45,6 Ом, RБ0 = 1,09 Ом.
Принимаем R0 = 0,5 Ом.
УМ1 каскад предварительного усиления: BFG591: PKMAX = 0,7 Вт FГР = 5000 МГц rБ = 0,08 Ом UКЭ = 15 В CЭ0 = 3,5 пФ LЭ = 0,051 нГн IKMAX = 0,1 А CЭ3 = 0,84 пФ rНАС = 0,5 Ом
Параметры, определяющие свойства эквивалентной схемы входной цепи транзистора:
Коэффициент:
rб=1,53*25=38,25 Ом
rБ0 = rБ ´ αБ = 38,25 ´ 20,01 = 765,38 Ом
Постоянная времени при открытом эмиттерном переходе:
τ0 = rБ0 ´ CЭ0 = 765,38 ´ 3,5 = 2,6 нс
Постоянная времени при закрытом эмиттерном переходе:
tЗ = rБ0 ´ CЭЗ = 765,38 ´ 0,84 = 643 пс
Характерные значения частот:
Обобщенные параметры:
Ek=En=12 В
Расчет 2 каскада.
Примем угол отсечки θ = 180°.
Действительное значение угла отсечки θВЧ определяется по графику, ξВ = 0,99 и θ = 180° с учетом поправочного коэффициента:
Коэффициенты гармонического разложения косинусоидального импульса:
α0=0,5 α1=0,5 g1=1,2
Обобщенный коэффициент для первой гармоники:
Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
Требуемое сопротивление коллекторной нагрузки:
Постоянная составляющая коллекторного тока:
Мощность потребляемая по коллекторной цепи:
Мощность, рассеиваемая на коллекторе:
КПД по коллекторной цепи:
Крутизна по эмиттерному переходу:
Требуемая амплитуда напряжения на входе транзистора:
Требуемая мощность возбуждения:76.5
Коэффициент усиления по мощности:
Расчет выходной цепи согласования.
R0 выбирается из условия (0,2 … 0,5) Rmin, где Rmin — меньшее сопротивление из RH2 = 10,58 Ом, RA = 20 Ом.
Принимаем R0 = 5 Ом.
12
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1760)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |