Выбор кварцевого резонатора
По условию fокг=16МГц, тогда, параметры резонатора: Задаемся Вспомогательный параметр Расчет параметров колебательной системы
Принимаем
Принимаем
Принимаем Эквивалентное сопротивление контура
Расчет энергетических параметров автогенератора
, где
Задаемся , тогда
выбирается из условия .
Поскольку вся мощность, отдаваемая транзистором, рассеивается на кварцевом резонаторе, то
Принимаем
Расчет делителя базируется на выполнении двух условий: · должно быть исключено шунтирование колебательной системы АГ делителем; · напряжение смещения между базой и эмиттером должно соответствовать расчетному значению. Принимаем ток, проходящий через . Чтобы базовый ток не влиял на величину смещения, целесообразно выбирать Принимаем Принимаем
Принимаем
, тогда Принимаем
Система синтеза частот Описание схемы В соответствии с техническим заданием ССЧ строится по схеме синтезатора с кольцом ФАП. Генератор управляемый напряжением (ГУН) является источником выходных колебаний. В фазовом детекторе ФД происходит сравнение фазы колебаний, поступающих с выхода делителя с эталонного генератора ОКГ с фазой колебаний ГУН, прошедших через делитель с переменным коэффициентом деления ДПКД. При расстройке ГУН на выходе ФД возникают биения, при этом ФНЧ пропустит на управляющий вход ГУН их постоянную составляющую. В этой схеме из сигнала ОКГ датчик опорных частот ДОЧ формирует набор частот кратных шагу сетки, при этом каждая следующая частота ДОЧ в 10 раз отличается от предыдущей, кроме этого формируется частота fдоп . Сигналы с ДОЧ поступают на умножители с переменными коэффициентами умножения. Структурная схема ССЧ В соответствии с заданием надо получить частоты от 550 до 630 МГц с шагом 0,5 МГц. На схеме указаны нижние и верхние (в скобках) частоты и соответствующие им коэффициенты у СГ. Усилитель мощности
a. Выбор используемого транзистора: 2Т-984А* со следующими параметрами: Pвых = 250 Вт Рабочая частота F = 1 ГГц Допустимое значение рассеиваемой на коллекторе мощности Pкдоп = 600 Вт Максимально допустимое значение напряжения коллекторного питания Ек max = 50 В Максимально допустимое значение напряжения база-эмиттер Uбэmax = 4 В Максимально допустимое значение коллекторного тока Ikmax = 16 А Крутизна линии граничного режима Sгр= 3 А/В Индуктивность выводов Lб = 0,01 нГн; Lэ = 0,4 нГн; Lк = 0,5 нГн Межэлектродные емкости Ск= 60 пФ Частота единичного усиления fт = 1,4 ГГц Сопротивления выводов rб = 0,2 Ом; rэ = 0,06 Ом Схема включения Общая база · Зададимся напряжением коллекторного питания Ек = 45В, что не превышает предельно допустимого значения. Мощность отдаваемая одним транзистором на выходе Р1 = 200 Вт. При угле отсечки θ = 90º можно получить амплитуду импульса коллекторного тока из выражения: = 21,065 А · Амплитуда переменного напряжения на коллекторе: Uкm= Eк – u0; u0 = / Sгр ; u0 = 21,065/ 3=7,02 В Uкm = 37,978 В · Амплитуда первой гармоники тока на выходе: Iк1 = α1 ; α1 = 0.5 Iк1 = 0,5*21,065=10,532 А · Амплитуда постоянной составляющей тока на выходе: I0 = α0 ; α0 = 0,318; I0 = 0,318*21,065=6,699 А Постоянная составляющая тока стока не превосходит предельно допустимое значение. · Мощность потребляемая транзистором от источника питания: P0=Iк0 Eк P0 =301,434 Вт · КПД: h = P1 / P0 h = 66,3 % · Мощность рассеиваемая на коллекторе: Pк=P0-P1 Pк =101,434 Вт · Сопротивление нагрузки по первой гармонике: R э=Uкm/ Iк1 R э =37,978/10,532=3,6 Ом
Расчет входной цепи βi = 1/ α1(1-cosθ) ωт = 2πfт ωт =8,796*10^9 рад/с βi = 2
R вх =0,2+0,06=0,26 Ом
R вх1 =2*0,26=0,52 Ом
Kp(ω) = Rэ/(R вх1*(1+(ωв/ ωт )^2 )) Kp(ω) = 5,767 Вт
Pвх = P1/ Kp(ω) Pвх = 200/5,767=34,682 Вт
Rвх1 = 0,52 Ом Входная индуктивность: Lвх = Lэ + Lб = 0,4+0,01=0,41 нГн
Δω =502,7*106 рад/с
g0 = 1 g1 = 1,0378 g2 = 0,6745 g3 = 1,5386 Общая схема цепи имеет вид:
Rнор = Rвх1*g3 =0,8 Ом g0=ρ = 75 Ом g1 : C1 = g1/ Rнор* Δω =2,581 нФ g2 : L2 = g2* Rнор /Δω = 1,074 нГн g3=R3 = Rвх1 = 0,52 Ом
ω0 = (ωв* ωн)^1/2 =3,699*109 рад/с Фильтр примет следующий вид: Исходя из условия, что на резонансной частоте должно выполняться равенство: 1/ ω0*C = ω0*L находятся значения емкостей и индуктивностей: C2 =1/( ω0^2*L2)=68 пФ L1 = 1/(ω0^2*C1)=0,028 нГн
Коэффициент трансформации находится по формуле: k2 = ρ/g3*Rвх1 k = 9,682 Тогда конечная схема входной согласующей цепи будет иметь вид: где: C1=C1/ k2 =25,81 пФ L1=L1* k2 =2,833 нГн С21=C2/k =6,809 пФ С22=-C2*(k-1)/ k2 = -6,128 пФ С23=C2*(k-1)/ k = 61,28 пФ L2=1,074 нГн C1=C1+C22=25,81-6,128=19,682 пФ С2=С21=6,809 пФ С3=С23=61,28 пФ L1=2,833 нГн L2=1,074 нГн
График коэффициента передачи входной согласующей цепи
График коэффициента отражения входной согласующей цепи
5. Расчет выходной согласующей цепи
g0=1 g1=1.3028 g2=1.2814 g3=1.9761 g4=1.8468 g5=1.5386 Где g0 = Rэ, g5 = ρ, а g1 и g2 должны равняться выходной емкости и индуктивности транзистора соответственно.
Предполагается взять верхнюю граничную частоту больше, чем дано в задании, тогда увеличится и Δω. Пусть Δω = 502,7*106 рад/с. Сопротивление нормировки будет равно: Rнор = ρ*g5 = 115,35 Ом Тогда имеем: g0=Rэ=3,6 Ом g1 = C1 = Cвых = 60 пФ g2 = L2 = Lвых = 0,5 нГн g3 = C3 = g3/Rнор* Δω =34,08 пФ g4 = L4 = g4*Rнор/Δω =194,1 нГн g5 = R5 = ρ = 75 Ом
Схема будет иметь вид: ω0 = (ωв* ωн)^1/2 = 3,699*109 рад/с Исходя из условия, что на резонансной частоте должно выполняться равенство: 1/ ω0*C = ω0*L находятся значения емкостей и индуктивностей: C2 = 146,2 пФ C4 = 0,3765 пФ L1 = 12,18 нГн L3 = 2,145 нГн
Так как Rэ меньше ρ, то необходимо ввести 2 трансформатора с коэффициентами связи, выбранными из условия: Rнор * k12/k22 = Rэ k2=17 k1=3 Тогда схема примет следующий вид:
Где C1 = C1* k22/ k12 C2 = C2* k22 C3 = C3* k2*(k2-1) C4 = C3*k2 C5 = -C3*(k2-1) C6 = C4 L1 = L1*k1*(k1-1)/ k22 L2 = L1*k1/ k22 L3 = -L1*(k1-2)/ k22 L4 = L2/ k22 L5 = L3 L6 = L4
С1=0,187 пФ С2=42250 пФ С3=9270 пФ С4=579,4 пФ С5=-148300 пФ С6=0.486 пФ L1=-0.253 нГн L2=0.0026 нГн L3=-0,0008753 нГн L4= 0,0000091нГн L5=1,23 нГн L6=9,245 нГн
Эквивалентная схема сумматора представляет собой источник напряжения с внутренним сопротивлением, равным сопротивлению тракта, двух параллельно соединенных микрополосковых линий, нагруженных на сопротивления нагрузки, равные также сопротивлению тракта. Для развязки в линии включено балластное сопротивление, равное удвоенному сопротивлению нагрузки. Схема имеет вид: Параметры схемы: Rг = 75 Ом Rн = 75 Ом Rб = 150Ом Волновое сопротивление линии ρ = (2* Rг* Rн)1/2 =106 Ом Электрическая длина отрезка микрополосковой линии θ = 90º.
Фильтр Фильтр представляет собой состыкованные по уровню -3 дБ ФНЧ и ФВЧ. Для предотвращения возбуждения усилителя мощности входное сопротивление фильтра должно быть 75 Ом (сопротивление тракта, данное в задании). Требование к фильтру: подавление третьей гармоники на 30 дБ.(L=30) Расчет: · Требуемая неравномерность не должна превышать 0,25 дБ. Выбираем δ = 0,2 дБ. · Количество элементов в фильтре рассчитывается по формуле:
n = arch [(10L/10 – 1)/(10δ/10 – 1)] 1/2 /arch [ω/ ωср] где ω – частота подавления = 3ωн ωср = ωв После округления n = 4 Схема фильтра четного порядка для n = 4 имеет вид:
· Денормировка по частоте и сопротивлению: C1= C1’/ ρ* ωв L2 = L2’* ρ/ ωв C3= C3’/ ρ* ωв L4 = L4’* ρ/ ωв
C1’=0,7717 1/ C1’=1,2958 L2’=1,4798 1/ L2’=0,6758 C3’=1,7893 1/ C3’=0,5589 L4’=1,4561 1/ L4’=0,6868
C1 = 1,84 пФ L1 = 40 нГн L2 = 39,6 нГн C2=1,85 пФ C3 = 4,26 пФ L3 =17,24 нГн L4 = 38,98 нГн C4 =1,876 пФ
Заключение
В данной работе были описаны и рассчитаны принципиальные схемы основных блоков транзисторного широкополосного передатчика. Рассчитаны характеристики и построена схема опорного кварцевого генератора. Кроме того, на уровне структурной схемы была разработана система синтеза частот с ФАП в требуемом рабочем диапазоне и шагом сетки частот. Для обеспечения заданного уровня мощности отдаваемой в нагрузку потребовалось соединение 4 усилительных элементов с согласующими цепями. Рассчитан фильтр с чебышевскими характеристиками. Также рассчитаны номиналы элементов принципиальных схем и построена общая схема передатчика.
Список использованной литературы 1. А. В. Митрофанов, В. В. Полевой, А. А. Соловьев. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Учебное пособие. Санкт-Петербург, 1999, ЛЭТИ
2. А. А. Соловьев. Автогенераторы гармонических колебаний и синтезаторы частоты. Учебное пособие. Санкт-Петербург, 2000, ЛЭТИ.
Популярное: ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (699)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |