.

Исследование радиопередающего устройства

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
2 863
Скачать документ

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:

ZARA=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 iкt) нужно включать шунтирующее добавочное сопротивление Rдоп между выводами базы и эмиттера транзистора, как показано на рис. 9.

Рис. 9

 

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

.

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

Рис. 10

 

.

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

.

При работе транзистора на частотах ω>3ωT0 в реальной схеме генератора можно не ставить сопротивления Rдоп  и RО.С.. Однако в последующих расчетных формулах сопротивление Rдоп 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 LВХ.О.Э, rВХ.О.Э., RВХ.О.Э., CВХ.О.Э. в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора на рис. 11.

Рис. 11. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора

 

  1. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (ZВХ=RВХ+iXВХ)
  2. Входная мощность
  3. 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:QХХ=(50…100) QХХ=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:

QН=QХХ(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:

Действующее значение контурного тока:

Зададимся разницей между температурой провода и окружающей среды:

Диаметр провода катушки:

Исходя из диаметра провода выбираем диаметр катушки:

Выберем длину катушки:

Следовательно коэффициент формы катушки:

Индуктивность катушки:

Необходимое число витков цилиндрической катушки:

Шаг намотки:

Число витков индуктивности L21:

Число витков индуктивности L22:

Выбор стандартных номиналов

Выбор блокировочных дросселей L19 и L20

Выбор дросселя L20:

Так как  и , следовательно выбираем дроссель ДМ-3-1. Его характеристики:

Выбор дросселя L19:

Так как  и , следовательно выбираем дроссель
ДМ-0.2-25.

Его характеристики:

 

Выбор блокировочной емкости C56

Так как  и , следовательно выбираем керамический конденсатор К10-50.

Его характеристики:

  • Номинальное напряжение 25В;
  • Номинальная емкость 30000пФ;
  • Ширина (1,5…5,5)мм;
  • Длина (1,3…4,4)мм;
  • Высота (1,2…1,8)мм;
  • Внешний вид:

 

Выбор емкостей C57 и C58

Выбор емкости C57:

Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C57:

Выбираем конденсатор КПК-МН.

Его характеристики:

  • Номинальное напряжение 350В;
  • Минимальная емкость, не более 4пФ;
  • Максимальная емкость, не менее 15пФ;
  • Длина 15мм;
  • Высота 9мм;
  • Ширина 11мм;
  • Внешний вид:

 

Выбор емкости C58:

Амплитуда напряжения на обкладках конденсатора C58:

Для реализации емкости C58 необходимо включить параллельно конденсаторы К10-17 и КТ4-28.

Характеристики конденсатора К10-17:

  • Номинальное напряжение 25В;
  • Номинальная емкость 91пФ;
  • Ширина (1,5…1,2)мм;
  • Длина (1,3…8,6)мм;
  • Высота (1,8…3,3)мм;
  • Внешний вид:

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики конденсатора КТ4-28:

  • Номинальное напряжение 25В;
  • Минимальная емкость, не более 4пФ;
  • Максимальная емкость, не менее 20пФ;
  • Длина 2,8мм;
  • Высота 1,2мм;
  • Ширина 2,6мм;
  • Внешний вид:

 

Назначение всех элементов принципиальной схемы радиопередатчика

 

Кварцевый автогенератор

VT1, ZQ1, C4, C1, C2 – емкостная трехточка.

L1 – блокировочная индуктивность.

C7 – блокировочная емкость.

R1, R4 – делитель напряжения, необходимый для подачи смещения на базу.

R6 – для подачи питания на коллекторную цепь и подачи смещения на базу транзистора VT1.

С8 – блокировочная емкость.

 

Фазовый модулятор

L2, VD1, VD2, C11, C12 – колебательный контур. При подаче модулирующего напряжения, варикапы изменяют свою емкость, следовательно меняются параметры контура и происходит модуляция.

 

Умножитель на 2

R14 – для подачи смещения на базу.

C14 – блокировочная емкость.

L3, C15, C16 – колебательный контур, настроенный на 2 гармонику.

R20 – для подачи смещения за счет тока базы.

 

C48, L12 – Г-образный четырехполюсник.

 

Усилитель НЧ

C3 – блокировочная емкость.

R2 – для настройки микрофона.

C5, C6 – блокировочные емкости.

R3, C5, C6 – цепь автосмещения.

C9 – блокировочная емкость.

R7 – для питания стоковой цепи транзистора VT2.

C10 – блокировочная емкость.

R8, R11 – делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT3.

R12 – обеспечивает автосмещение.

R13 – для питания коллекторной цепи транзистора VT3.

C13 – блокировочная емкость.

R15, R16 – делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT5.

R18 – обеспечивает автосмещение.

R19 – для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT5.

C17 – блокировочная емкость.

С18 – блокировочная емкость.

VD3, VD4 – ограничительные диоды. Необходимы для ограничения по амплитуде резких всплесков речевого сигнала. Следовательно происходит увеличение коэффициента модуляции.

C22, L5, C23 – П-образный ФНЧ.

C24 – блокировочная емкость.

R24, R25 – делитель напряжения для подачи смещения на базу транзистора VT8.

R27 – обеспечивает автосмещение.

C28 – блокировочная емкость. Шунтирует коллекторную цепь транзистора VT8 по высокочастотному току, попавшему с модулятора.

R28 – для подачи питания на коллекторную цепь транзистора VT8.

C29 – блокировочная емкость.

R29 –для подачи смещения на варикапы VD1, VD2.

C41 – блокировочная емкость.

R30 – для изменения девиации.

R31, C45, R10 – интегратор.

 

Усилитель мощности

C52, L15 – Г-образный четырехполюсник.

L16 – блокировочная индуктивность.

C53 – блокировочная емкость.

L17 – нагрузка.

C54, C55, L18 – Т-образный четырехполюсник.

L19 – блокировочный дроссель. Задает нулевое смещение на базе.

L20 – блокировочная индуктивность.

L21, L22, C57, C58 – колебательный контур. Согласует выходной каскад передатчика с нагрузкой.

 

Заключение

 

В ходе выполнения курсового проекта был рассчитан оконечный каскад передатчика. Был произведен конструкторский расчет катушек индуктивности и выбор стандартных номиналов емкостей и блокировочных дросселей. Были приобретены навыки анализа принципиальных схем радиопередающих устройств.

 

Список использованной литературы

 

  1. Проектирования радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, И.А. Попов и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 1993, 512с.
  2. Шумилин М. С., Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987.
  3. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2003 г.

 

Приложение 1

Параметры транзистора КТ-934В

Параметры идеализированных статических характеристикСопротивление насыщения транзистора rнас, Ом0,45
Сопротивление материала базы rБ, Ом
Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера rЭ, Ом0
Напряжение отсечки коллекторного тока ,В0,7
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ β050
Высокочастотные параметрыЧастота единичного усиления по току fT, МГц700
Барьерная емкость коллекторного перехода CК, пФ22
Барьерная емкость эмиттерного перехода CЭ, пФ200
Постоянная времени коллекторного перехода τК, пС5
Барьерная емкость активной части эмиттерного перехода СКА, пФ
Индуктивность вывода эмиттера LЭ, нГн1
Индуктивность вывода базы LБ, нГн2.8
Индуктивность вывода коллектора LК, нГн2.5
Предельно допустимые значенияДопустимое напряжение на коллекторе в схеме с ОЭ UКЭ.ДОП, В60
Допустимое обратное значение напряжения на эмиттерном переходе UБЭ.ДОП, В4
Допустимая постоянная составляющая тока коллектора IК0.ДОП, А2

 

 

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019