.

Исследование радиопередающего устройства

Язык: русский
Формат: курсова
Тип документа: Word Doc
2 885
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 характеристик Сопротивление насыщения транзистора rнас, Ом 0,45
Сопротивление материала базы rБ, Ом
Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера rЭ, Ом 0
Напряжение отсечки коллекторного тока ,В 0,7
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ β0 50
Высокочастотные параметры Частота единичного усиления по току fT, МГц 700
Барьерная емкость коллекторного перехода CК, пФ 22
Барьерная емкость эмиттерного перехода CЭ, пФ 200
Постоянная времени коллекторного перехода τК, пС 5
Барьерная емкость активной части эмиттерного перехода СКА, пФ
Индуктивность вывода эмиттера LЭ, нГн 1
Индуктивность вывода базы LБ, нГн 2.8
Индуктивность вывода коллектора LК, нГн 2.5
Предельно допустимые значения Допустимое напряжение на коллекторе в схеме с ОЭ UКЭ.ДОП, В 60
Допустимое обратное значение напряжения на эмиттерном переходе UБЭ.ДОП, В 4
Допустимая постоянная составляющая тока коллектора IК0.ДОП, А 2

 

 

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