Исследование радиопередающего устройства

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»

Кафедра теоретических основ радиотехники

ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Устройства формирования и генерирования сигналов»

Преподаватель: Булатов Л.И.

Студент: Жуков А.В.

Группа: Р-439А

Екатеринбург 2006

Содержание

Задание на курсовое проектирование

Структурная схема передатчика

Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада 5

Расчет параметров штыревой антенны

Расчет выходной цепи оконечного каскада

Расчет входной цепи оконечного каскада

Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой

Конструкторский расчет элементов оконечной ступени

Расчет параметров катушек L21 и L22

Выбор стандартных номиналов

Выбор блокировочных дросселей L19 и L20

Выбор блокировочной емкости C56 15

Выбор емкостей C57 и C58

Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика

Заключение

Список использованной литературы

Приложение 1 Задание на курсовое проектирование

Вам предлагается для исследования и расчета оконечной ступени схема реального радиопередающего устройства.

Составьте пояснительную записку, которая должна содержать следующие разделы:

1. Структурная схема передатчика с пояснениями: тип применяемой модуляции, вид согласующего устройства выходного каскада передатчика с нагрузкой, схема возбудителя передатчика.

2. Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада. Полагая, что мощность выходной ступени P1=8Вт, а антенна – это вертикальный штырь длиной l=0.5м, сделайте расчет электрического режима этого каскада и устройств согласования передатчика с нагрузкой.

3. Конструкторский расчет элементов оконечной ступени.

4. Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика.

Принципиальная схема радиопередатчика:

Рис.1. Схема ультракоротковолнового передатчика

Структурная схема передатчика

Рис. 2. Структурная схема передатчика

Из структурной схемы видно, что в передатчике используется косвенный метод получения ЧМ.

Схема возбудителя передатчика:

Рис. 3. Схема возбудителя передатчика

Схема автогенератора – осцилляторная (емкостная трехточка с заземленным эмиттером).

Электрические расчеты режимов и элементов оконечного каскада

Рис. 4. Схема оконечного каскада

Расчет параметров штыревой антенны

Для расчета параметров антенны была использована программа MMANA.

Антенна – это вертикальный штырь длиной l=0.5м

Вид антенны с учетом подстилающей поверхности:

Рис. 5. Вид антенны с учетом подстилающей поверхности

Зададимся следующими параметрами:

· Материал – медь

· Радиус антенны – 5мм.

Результаты работы программы представлены на рис.5, рис.6 и рис.7.

Рис. 6. Результат работы программы (вкладка «Вычисления»)

Рис. 7. Результат работы программы (вкладка «Вид»)

Рис. 8. Результат работы программы (вкладка «Диаграммы направленности»)

В результате сопротивление антенны получилось равным:

ZA
=RA
+jXA
=23.835-j3.345 (
Ом
).

Так как RA
<<
XA
, следовательно реактивной составляющей можно пренебречь. Следовательно:

ZA
RA
=23.835Ом.

Расчет выходной цепи оконечного каскада

Производится расчет выходной цепи оконечного каскада на заданную мощность P1=8Вт.

Угол отсечки коллекторного тока θ=105.7˚
(выбирается так, чтобы смещение на базе получилось равным 0).

Коэффициенты Берга для θ=105.7˚:

1. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

2. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в граничном (критическом) режиме:.

3. Максимальное напряжение на коллекторе:.

4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:.

5. Постоянная составляющая коллекторного тока:.

6. Максимальная величина коллекторного тока:.

7. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:.

8. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи:.

9. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:.

10. Сопротивление коллекторной нагрузки:.

Расчет входной цепи оконечного каскада

Данная методика расчета справедлива на частотах до (0,5…0,8)
fT
. Так как у транзистора КТ934В частота единичного усиления fT
=700МГц
, следовательно эта методика может использоваться для расчета входной цепи оконечного каскада.

Для устранения перекосов в импульсах i
к
(ω
t
)
нужно включать шунтирующее добавочное сопротивление R
доп
между выводами базы и эмиттера транзистора, как показано на рис. 9.

Рис. 9

Сопротивление R
доп
выравнивает постоянные времени эмиттерного перехода в закрытом и в открытом состоянии. Одновременно сопротивление R
доп
снижает максимальное обратное напряжение на закрытом эмиттерном переходе.

.

При включении транзистора с ОЭ целесообразно между коллекторным и базовым выводами транзистора включать сопротивление R
О.С.
, как показано на рис. 10.

Рис. 10

.

В результате включения R
О.С.
создается дополнительная отрицательная обратная связь на низких и средних частотах, такая же по величине, как на высоких частотах через емкость C
К
. В результате на всех частотах модуль коэффициента усиления по току транзистора β(ω)
снижается в χ
раз.

.

При работе транзистора на частотах ω>3ω
T
/β0
в реальной схеме генератора можно не ставить сопротивления R
доп
и R
О.С.
. Однако в последующих расчетных формулах сопротивление R
доп
необходимо оставлять.

1. Амплитуда тока базы .

2. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе

3. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов

4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе

5. Значения L
ВХ.О.Э
,
r
ВХ.О.Э.
,
R
ВХ.О.Э.
,
C
ВХ.О.Э.
в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора на рис. 11.

Рис. 11. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора

6. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (ZВХ
=RВХ
+iXВХ
)

7. Входная мощность

8. Коэффициент усиления по мощности

Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой

В данной схеме роль согласующего устройства играет параллельный колебательный контур L21-C57-L22-C58. Целесообразно поменять местами емкость C57 и индуктивность L22 (рис. 12).

Рис. 12. Согласующее устройство

Для расчета зададимся следующими значениями:

· Характеристическое сопротивление контура:ρ=(50…200)Ом ρ=200Ом

· Добротность ненагруженного контура:Q
ХХ
=(50…100)
Q
ХХ
=100

· КПД цепи согласования:ηЦС
=(0.5…0.8) ηЦС
=0.7

Для удобства расчета сделаем замену:

C1=C57;

C2=C58;

L1=L22;

L2=L21;

RН
=RА
=23.835Ом.

Добротность нагруженного контура:

Q
Н
=
Q
ХХ
(1- ηЦС
)=

Эквивалентная индуктивность контура:

Эквивалентная емкость контура:

Мощность, отдаваемая в нагрузку (антенну):

Коэффициент подключения АЭ к контуру:

Через эквивалентную индуктивность контура и коэффициент подключения АЭ к контуру можно рассчитать индуктивности L1 и L2:

Коэффициент подключения нагрузки к контуру:

Через эквивалентную емкость контура и коэффициент подключения нагрузки к контуру можно рассчитать емкости C1 и C2:

Следовательно:

C57=C1=5.6762пФ;

C58=C2=101.96пФ;

L22=L1=207.63нГн;

L21=L2=7.4464нГн.

Расчет блокировочных элементов:

Конструкторский расчет элементов оконечной ступени
Расчет параметров катушек L21 и L22

Определим значение контурного тока: