Проектирование радиопередающего устройства

Ркр доп = 2 мВт – допустимая мощность рассеяния резонатора.Эквивалентная схема и зависимость реактивного сопротивления резонатора от частоты показаны на рисунке 3.4.Рисунок 3.4 - Эквивалентная схема (а) и зависимость реактивного сопротивления резонатора от частоты (б)Определяем – нормированную емкость кварцевого резонатора.В опорных генераторах с кварцевой стабилизацией используются маломощные транзисторы, поскольку мощность, выделяемая в коллекторной цепи, того же порядка, что и мощность, рассеиваемая на кварцевом резонаторе. Поскольку параметры биполярного транзистора зависят от соотношения между рабочей частотой и граничной частотой коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером, рекомендуется выбирать транзистор с fгр> (3…5) f0.Выбираем транзистор ГТ311. Его параметры:fs = 65 МГц;допустимый ток коллектора Iк макс = 50 мА;Рк макс = 150 мВт;Екэ макс = 12 В;Еотс = 0.3 В.Выбираем Екэ≤ (0.4…0.5) Екэ макс = 5 В и амплитуду импульсов тока коллектора Iкм≤ 0.5 Iк макс = 10 мА.Угол отсечки коллекторного тока в автогенераторах обычно равен θ = 60 …900. Выбираем θ = 600.Определяем SI = Sγ1(θ), где S – крутизна аппроксимированной статической характеристики транзистора при iк = 0.5 Iкм .S = 0.127 А/В.γ1(θ) = 0.2.SI = 0.0254 А/В.Нормированная по fsчастотаΩs = f0/fs 32/65 = 0.49.Учитывая соотношения,,получаемипФ. пФ.Сопротивления Ом; Ом.Индуктивность L2 и емкость С3 определяем из условия, где n и (n-2) – номера выбранной для возбуждения и ближайшей низшей нечетной гармоники.Принимая ω12L2 С3= 2, из выражения, находим пФ.При известном С3 определяеммкГн.Относительная разница между частотами f и f1:.Для точной настройки кварцевого генератора необходимо одну из емкостей (С2 или С3) выполнить полупеременной (±30%).Режим работы транзистора:IК0= α 0( θ )iKM= 2,2 мА;IК1= α1( θ )iKM= 3,9 мА;Амплитуда напряжения на базе:В.Амплитуда напряжения на коллекторе:,где .Uкэ = 0.98 В.Мощности, подведенная к коллекторной цепи и рассеиваемая наколлекторе:Ро = IКОЕКЭ= 11 мВт;Рк = Ро – Р1 = 9,9 мВт < РК.МАКС .Постоянная составляющая тока базы:44 мкА.Смещение на базе:В.Принимаем RЭ= (100...500) Ом = 300 Ом.Сопротивление R4 определяем из соотношения:R4 = (10...20)·Х2= (372...744)Ом.Возьмем R4 = 500 Ом.Напряжение источника питания:ЕП= ЕКЭ+(IКО+ Iб0) RЭ= 5,7 В.Напряжение в точке соединения R2, R3, R4 обозначим ЕД:ЕД= Ебо + (IКО+ IБО) RЭ+ Iб0 R4 = 0,92 В. Принимаяток через делитель: IД= 5 IБО = 0,22 мА, находим= 21.8 кОм; кОм.3.4 Схема фазового манипулятораВ качестве фазового манипулятора может быть использовано устройство аналогичное балансному модулятору, в котором коммутация диодного моста осуществляется «биполярным» цифровым сигналом. Схема кольцевого балансного модулятора приведена на рисунке 3.5.Рисунок 3.5 – Схема фазового манипулятораВ данной схеме несущая подается на трансформатор Тр1, а на Тр3 поступают передаваемые прямоугольные импульсы положительной и отрицательной и отрицательной полярности. При подаче положительного импульса, ток разветвляясь, протекает через Д1 и Д4, создает смещение Uсм и Uω свободно проходит через Д1 и Д4. При подаче отрицательного видеоимпульса откроются диоды Д2 и Д3,а Д1 и Д4 закроются, что изменит направление тока, создаваемого несущей на обмотках Тр2. Путь тока в этом случае: зажим в в, диод Д3, зажим е. д. диод Д4 зажим ᴦ.При этом ток через обмотки Тр2 течет в противоположном направлении, что означает изменение фазы на 180°.При проектировании кольцевого балансного модулятора задаются: - полоса частот информационного сигнала Fмакс-Fмин, - частота несущего колебания,- коэффициент нелинейных искаженийи - допустимое затухание bдоп. Улучшение температурной стабильности кольцевого балансного модулятора достигаетсястабилизацией значений R'ДЗ и R'ДО путем подключения термостабильныхрезисторов R1 и R2 (рис. 3.6), а R1=(2...5)·R'ДО, R2 =(2...5)R' ДЗ.Рисунок 3.6. – Схема подключения добавочных резисторов Затухание балансного смесителя при этом увеличивается на 2...4 дБ.Выбор режима диодов (и транзисторов, если они используются вместодиодов, (рис. 3.7), т. е. амплитуды напряжений на диодах сигналов счастотами ω0 и Ω, производится с учетом следующих соображений:Рисунок 3.7 – Включение транзисторов1) для получения большого отношения, UΩ следует брать возможнобольше;2) для получения малых нелинейных искажений нужно выбирать малое значение отношенияи, следовательно, возможно большеезначение Uω0;3) напряжение на закрытых диодах U'ДЗ в раз больше, чем наоткрытых. Если тип диодов уже выбран, то нужно выполнитьнеравенствоU'ДЗ 300..500 кОм – сопротивление закрытого перехода.Наиболее подходящие (Д2Е, Д2Ж, Д9Е, Д9ж, КДС525В или др.).3. Определяют по характеристикам или измерением R'ДЗ и R'ДО приед = -1 и +1 В. Выбирают R1 и R2 и определяют значения:;;;.4. Выбирают амплитуду напряжения несущей частоты на открытых диодахчасто выбирают в пределах 1...2 В, чтобы мощностьгенератора несущей оставалась малой.Рисунок 3.8 –График к п. 55. По графикам, приведенным на рисунке 3.8, для заданных значений Кгзили Кf3 определяюти затем .6. Определяют для эквивалентной схемы кольцевого модулятора напряжения, токи имощности:;;;;.7. Подключение БМ и КБМ к источнику информационного сигнала, кгенератору несущей и к нагрузке (или последующему фильтру свходным сопротивлением Rф) производится через согласующиетрансформаторы T1, Т2 и ТЗ.При расчете этих трансформаторов КПД их можно принимать равным0,8...0,9. Коэффициенты трансформации выбирают из условий согласования модулятора с другими каскадами, при этом часто удобнее задавать напряжения на выходах усилителя информационного сигнала и генератора несущей.3.5 Схема формирователя частотФормирователь частот предназначен для формирования частотного плана передатчика фазовой манипуляции. Поскольку передатчик работает в полосе частот 32…34 МГц, он должен обеспечить формирование сетки частот в этом диапазоне с частотами манипуляции 1300…1300 Гц.Из рисунка 1.2 видно, что для передачи 90% энергии фазоманипулированного сигнала требуется полоса частот 5Fв. Это означает, что для неискаженной передачи сигнала требуется полоса частот Δf=10Fв= 130 кГц. Между полосами работающих передатчиков необходимо обеспечить защитный интервал. Следовательно, разнос частот соседних передатчиков должен составлять величину Δf=200 кГц. В отведенной полосе 2 МГц нужно организовать сетку из 10 частот. Это может быть выполнено с помощью схемы, показанной на рисунке 3.9.Рисунок 3.9 – Схема формирования рабочих частотСигнал опорного генератора ограничивается по амплитуде для формирования прямоугольных импульсов. Эти импульсы делятся с переменным коэффициентом деления и через фильтр нижних частот вырабатывают управляющее напряжение для генератора, управляемого напряжением для подстройки рабочей частоты, которая поступает на фазовый манипулятор.ЗаключениеВ курсовом проекте разработано радиопередающее устройство для передачи информации с помощью фазовой манипуляции.Структурная и функциональная схемы устройства содержат минимальное количество блоков. На основе функциональной схемы произведен расчет основных блоков передатчика.Для достижения необходимой мощности в антенне применяется усилитель, состоящий из трех каскадов. На его выходе включается согласующая цепь, преобразующая реактивное сопротивление антенны в номинальное коллекторное сопротивление транзистора выходного каскада. Так как передатчик работает в диапазоне частот, а не на фиксированной частоте, цепь согласования содержит настроечную емкость и индуктивность. Управление этими элементами происходит при помощи устройства настройки. Расчет выходного каскада усилителя произведен с учетом КПД выходной цепи.Выходная цепь, состоящая из двух последовательных звеньев: одного П-образного и одного Г-образного, позволяет получить необходимую полосу пропускания и уровень подавления побочных составляющих, соответствующий техническому заданию.Для достижения требуемой стабильности частоты выходного сигнала, в передатчике опорным является кварцевый автогенератор.В качестве фазового манипулятора использован кольцевой балансный смеситель.Таким образом, параметры разработанного в курсовом проекте радиопередающего устройства удовлетворяют всем требованиям технического задания.Список использованной литературы1 Проектирование радиопередатчиков: Учебное пособие для вузов / В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, В.Б.Козырев и др.; Под ред. В.В.Шахгильдяна. – 4-еизд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 2000. – 656 с.2 Расчет и проектирование транзисторных передатчиков: Учебное пособие / П.Г.Тамаров. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. – 76 с.3 Расчет передатчика: Методические указания к курсовому проектированию / Г.В.Горелов, А.А.Волков. – М.: МИИТ, 1988. – 51 с.4 Справочник полупроводниковых приборов / Под ред. Н.Н.Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1985.5 Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М.Брежнева, Е.И.Гантман, Т.И.Давыдова и др. Под ред. Перельмана – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.6 Транзисторы: Справочник / О.П.Григорьев, В.Я.Замятин, Б.В.Кондратьев, С.Л.Пожидаев. – М.: Радио и связь, 1989. – 272 с.7 Справочник по полупроводниковым приборам / Е.А.Москатов. – Таганрог, 2008. – 219 с.8 Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник / Б.А.Бородин, В.М.Ломакин, В.В.Мокряков и др.; Под ред. А.В.Голомедова. – М.: Радио и связь, 1985. – 560 с.9 Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учебное пособие для вузов / Г.М.Уткин, М.В.Благовещенский, В.П.Жуховицкая и др.; Под ред. Г. М. Уткина. – М.: Советскоерадио, 1979. – 320 с.10 Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для вузов /М.С.Шумилин, В.Б.Козырев; Под ред. В.В.Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 1987. – 320с.11 Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазомодулированными сигналами. – М.: Радио и связь. – 1991 296 с.12 Садомовский, А. С. Приёмо-передающие радиоустройства и системы связи: учебное пособие для студентов специальности 21020165 / А. С. Садомовский. −Ульяновск : УлГТУ, 2007. – 243 с