Расчет и конструирование радиопередающего устройства

Рисунок 8.Схема базового смещения и модулятор выделены штрихпунктирной линией.При однополярном питании ОУ DA1 постоянное напряжение должно на выходе ОУ должно быть равно половине Uп. Пусть на выходе ОУ напряжение равно 2 В.Определим сопротивление R1Выбираем сопротивление R2 = 10 кОм.Выберем значение С4 по границе среза частоты 3.5 кГц.мкФДля определения коэффициент усиления DA1 определим значение размаха напряжения на входе VT1По амплитудеРазмах изменения напряжение с DA1 = 0 -6В. Из этих данных определяем значение коэффициента усиления DA1.Микрофон выдает максимальную амплитуду 1 мВ, поэтому коэффициент усиления ОУПоскольку выходное сопротивление микрофона 8-10 Ом, то R6 = 10 ОмR7 = 10 *800 = 8000 = 8.2 кОмС6 определяем из частоты среза5. Выбор транзисторов усилителя трактаРисунок 9.Каскад питается от напряжения 6 В и имеет ограниченную мощность по выходу.2Т640А-2 – VT1.Ркmax - Постоянная рассеиваемая мощность коллектора: 0,6 Вт;fгр - Граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером: не менее 2100 МГц;Uкбоmax - Максимальное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера: 25 В;Uэбоmax - Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 3 В;Iкmax - Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 60 мА;h21э - Статический коэффициент передачи тока транзистора для схем с общим эмиттером: более 15;Ск - Емкость коллекторного перехода: не более 1,3 пФ;Рвых - Выходная мощность транзистора: не менее 0,1 Вт на частоте 7 ГГц;Блокировочные емкости – все 1000 пФ.Rос1 = 150 Ом и Rос2 = 150 Ом служат для задания тока в цепи коллектора транзисторов. Также цепь обратной связи осуществляет ограничение мощности усилителя.Питание +6 В позволяет ограничивать выходное напряжение усилителей.После умножителя на 4 мощность выходной гармоники уменьшается какPвх / n2поэтому входную мощность усилителя можно оценить как10 / 20 = 0.5 ·10-3 ВтКоэффициент усиления каскада должен быть дБПоэтому выберем коэффициент усиления усилителей по 14,5 дБ.6 Расчет фильтра гармоникДля обеспечения фильтрации высших гармоник на выходе умножителя частот применим полосовой фильтр. Для фильтра:сопротивление на входе фильтра и сопротивление нагрузки равно 50 Ом;Рисунок 10.Вычисление номиналов элементов проводится из нормированных значений элементов. Пересчет для схемы фильтра проводится по формуламРисунок10. Схема фильтра гармоникИз [7] выпишем нормированные коэффициентыАS, дБ13421,8451,130,02331,21,13Проводим денормирование:АS, дБС1, пФC3, пФL4, нГнC2, пФ1,118121001012Рисунок 11. АЧХ одноконтурного фильтраРисунок 12.5. Умножитель частотВ качестве умножителя частоты применим ВЧ диод 2A118. Поскольку выходная цепь фильтра заземлен, то включим диод непосредственно перед фильтром.Рисунок 13. Для усиления сигнала выберем ПЧ усилитель.Для усиления сигнала с автогенератора устройства выберем усилитель на транзисторе KT368.Схема усилителя одного каскада [8].Рисунок 14.Составим схему усилителя в MWO.Рисунок 15.Рассчитаем характеристики. Для R2 = 0 характеристика усиления представлена на рисунке 26.Рисунок 16.Характеристика усиления существенно зависит от значения сопротивления R2. Коэффициент усиления равен 0 дБ для R2=50 Ом.9. Расчет кварцевого автогенератораПроизведем расчет кварцевого автогенератора (переключаемый КАГв структурной схеме передатчика, рисунок 1). Этот расчет производим для частоты 37 МГц, соответствующей седьмому частотному каналу. Мощность автогенератора, отдаваемую в нагрузку возьмем Рн = 10 мВт. Методика расчета взята из [4,6].Рабочая частота КАГ достаточно высока. Поэтому кварцевый резонатор (КР) должен работать на механической гармонике. Осцилляторная схема гармоникого КАГ с резонатором, включенным между коллектором и базой транзистора, приведена на рисунке 17. На рисунке 18 показана эквивалентная схема КАГ по высокой частоте, а на рисунке 19 – эквивалентная схема кварцевого резонатора (а) и зависимость реактивного сопротивления резонатора от частоты (б).В осцилляторной схеме генерируемая частота расположена в промежутке между частотами последовательного (fq) и параллельного (f0) резонансов, где КР имеет сопротивление индуктивного характера (см. рисунок 19,б). Параметры контура L1C1 (рисунок 10) выбираются так, чтобы на частоте механической гармоники он имел сопротивление емкостного характера, а на частоте основной гармоники – индуктивного. В этом случае самовозбуждение КАГ на этой гармонике станет невозможным.Рисунок 17 – Схема гармоникового кварцевого автогенератора на биполярном транзисторе с КР, включенным между коллектором и базой транзистораРисунок 18 – Эквивалентная схема КАГабРисунок 19 – Эквивалентная схема кварцевого резонатора (а) (для области частот, близкой к резонансной частоте) и зависимость его сопротивления от частоты (б)Выберем герметизированный кварцевый резонатор на рабочую частоту (на третью гармонику) 37 МГц. Параметры эквивалентной схемы такого резонатора, определенные по таблице [4]:Rq= 200Ом;С0= 8пФ;Lq=0,10 Гн;РКРдоп=2 мВт.Определим добротность кварцевого резонатора по формуле:на рабочей частоте автогенератора f=37·106 Гц.QKPОпределим постоянную времени кварцевого резонатора:=Зададимся коэффициентом запаса по мощности для кварцевого резонатораа = 0,45.Определим мощность, рассеиваемую на кварцевом резонаторе:,.Из расчета следует, что рассеиваемая мощность на кварцевом резонаторе не превышает предельно допустимую величину.Для КАГ выберем германиевый маломощный высокочастотный транзистор ГТ368. Его параметры [3]:fs=65 МГц – граничная частота усиления транзистора по схеме с общим эмиттером;Iк доп= 50 мА – максимально допустимый ток коллектора;Ркдоп=150мВт – максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора;Uкэ.доп =15В – максимально допустимое значениеколлекторного напряжения;Еотс=0,3 В – напряжение отсечки;С учетом падения постоянного напряжения на элементах цепи питаниязададимсяЕкэ=6 В. Амплитуду импульсов коллекторного тока примем меньше максимально допустимого коллекторного тока в пять раз:Iкm=10мА.Угол отсечки примем θ=60°. При этом коэффициент разложения остроконечного импульса будет равен: γ1(θ)=0,196. По статическим характеристикам определим крутизну идеализированной проходной характеристики транзистора для выбранных рабочего тока и напряжения:S=142 мА/В.Для заданного угла отсечки рассчитываем крутизну проходной характеристики, усредненную за период высокой частоты:S1=Sγ1(θ),S1=142·10-3·0,196=27,8·10-3 А/В.Определим нормированную частоту колебаний автогенератора:Ωs=f/fs,Ωs=37/65=0,411.Вычислим вспомогательный коэффициент:,и емкость, которой эквивалентен контур L1C1:C1Э,C1ЭВычислим значение емкости конденсатора С2:,C2 пФПримем стандартное значение емкости С2=51пФ.Определим реактивные сопротивления элементов С1Э и С2:,,459,149 Ом,78,673 Ом.Определим величины элементовL1 и С1 из условия:1+(2πf)2L1С1 >|X2|. Принимаем:R3 =(10…20)Х2,Возьмем стандартный номиналR3 = 1,2 кОм.Согласно рекомендациям [7] постоянная времени цепи эмиттерногоавтосмещения(постоянная времени выхода на режим) выбирается из условия τэ = 1…10мс, а сопротивление Rэ – в пределах от 100 до 500Ом.Примем: τэ = 5мс; Rэ = 300Ом.,Cэ == 166,7 пФПримем стандартное значение емкости Сэ =160пФ.Определим значения сопротивлений базового делителя. Вычислим напряжение в точке соединения R1, R2 и R3:Ед =Еб0+(Iк0+Iб0)Rэ+Iб0R3,Ед =0,223 +(2,18·10-3+72,67·10-6)·300+72,67·10-6·1200=0,984В.Ток через делитель должен значительно превышать ток базы. Примем Iд=5Iб0=363,3·10-6А.Рассчитаем значения сопротивлений резисторов R1 и R2:; ;R1==3387 ОмR2== 13800Ом,Примем стандартные значения элементов R1=3,3кОм, R2=13,3кОм; резисторы выберем типа С2-23 мощностью 0,125 Вт.Величину блокировочной емкости в цепи источника питания выберем намного больше самого большого значения емкости в данной емкостной трехточке и примем Сбл=1800пФ.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ ходе выполнения курсовой работы спроектирован связной передатчик с АМ с параметрами указанными в задании на проектирование, а именно: выбраны структурная схема, элементная база, получена электрическая принципиальная схема, произведены электрические и конструктивные расчёты ОК и ЦС с фидером. Таким образом, спроектированный передатчик обеспечивает работу в диапазоне 118…136 МГц с выходной мощностью 130 Вт при питании от источника тока напряжением 27 В.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Булатов Л.И., Гусев Б.В., Генерирование и формирование сигналов: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов”. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2003 г.2. Шумилин М.С., Козырев В.А., Власов В.А. и др. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учеб. Пособие для техникумов. – М.: Радио и связь 1987. 320 с.: ил.3. Гусев Б. В. Устройства генерирования и формирования сигналов: Учебное пособие / Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 138с.4. Шумилин, М.С. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: учебное пособие для техникумов. / М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов. – М.: Радио и связь, 1987. – 320 с.5. Проектирование радиопередающих устройств / под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 1993. – 512 с.6. Аксенов, А.И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: справочник. / А.И. Аксенов, А.В. Нефедов. – М.: Радио и связь, 1995. – 272 с.7. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ / под ред. Г.М. Уткина. – М.: Сов. Радио, 1979. – 320 с.81. Ю.С. Ежков. Справочник по схемотехнике усилителей. Москва: Изд. Пр. Радиософт, 2002. – 272 с.