Курсовая работа: Радиопередатчик
Курсовая работа: Радиопередатчик
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Рассчитать радиопередатчик связной с АМ-модуляцией по следующим параметрам:
1.Рабочая частота 2 МГц
2.Выходная мощность 15 Вт
3.Относительная нестабильность
частоты 1.210
4.Источник питания 127 / 220. В
1.Введение.
Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций – генерации
электромагнитных колебаний высокой частоты или сверхвысокой частоты и их модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства
входят в состав радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприёмные и различные вспомогательные устройства. При проектировании задают
параметры, которым должен удовлетворять радиопередатчик. Основными из них являются выходная мощность на рабочей частоте или в диапазоне частот;
относительная нестабильность частоты; вид и параметры модуляции.
2.Структурная схема РП.
В состав Р.П. входят:
1. Автогенератор с кварцевой стабилизацией.
2. Предварительный усилитель высокой (радио) частоты.
3. Усилитель мощности
4. Амплитудный модулятор.
5. Антенна.
3. Усилитель мощности.
Усилитель мощности (УМ) – один из основных каскадов РП; он предназначен
для усиления мощности высокочастотных электромагнитных колебаний, возбуждаемых в задающем автогенераторе,
путём преобразования энергии постоянного электрического поля в энергию электромагнитных колебаний. Следовательно, в состав УМ должен входить элемент,
способный производить подобное преобразование. Эти элементы называют активными элементами (АЭ). В качестве АЭ в РП наиболее часто применяют биполярные и
полевые транзисторы, иногда генераторные диоды (лавинно – пролетные, диоды Ганна).
В состав УМ (рис.1) помимо АЭ входят согласующие цепи, а также цепи питания и смещения. На вход усилителя поступают электромагнитные колебания
частоты f от предшествующего каскада, называемого возбудителем. Нагрузкой УМ является входное сопротивление
последующего каскада либо линии, ведущей к антенне.
Выходная согласующая цепь
|
|
Рис.1. Структурная схема усилителя мощности.
3.1 Расчёт усилителя мощности на биполярном транзисторе.
Требуется рассчитать режим работы транзистора в схеме с ОЭ с мощностью первой гармоники равной 15 Вт на частоте 2 МГц.
Выберем транзистор КТ903А. Его параметры:
Гн. Ф. Ф.
3.1.1Порядок расчёта режима работы БПТ.
3.1.2 Расчёт принципиальной схемы УМ.
Eп.
R1
C3 L2
L3 C5
Выход
C1 L1
Вход
C2 R2 C4 С6
Схема №1. Принципиальная электрическая схема УМ.
Выходная согласующая цепь:
Входная согласующая цепь:
Таблица №1.
Элемент
|
Номинал
|
Ед. измерения
|
R1
|
41
|
Ом.
|
R2
|
43
|
Ом.
|
C1
|
0.8
|
мкФ
|
C2
|
25
|
нФ.
|
C3
|
0.8
|
мкФ.
|
C4
|
3
|
нФ.
|
C5
|
0.8
|
мкФ.
|
С6
|
3
|
нФ.
|
L1
|
93
|
мкГн.
|
L2
|
2.7
|
мкГн.
|
L3
|
2
|
мкГн.
|
4. Расчёт предварительного усилителя.
Предварительный усилитель выполнен на транзисторе КТ911А. Расчёт режима и принципиальной схемы
Еп
С1 R1 L1
L2
С2 R2
Схема№2. Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя.
4.1 Расчёт электрического режима транзистора большой мощности КТ911А. Его параметры:
По формулам п.3.1.1 и п.3.1.2 рассчитаем режим работы и принципиальную схему.
Расчёт цепи согласования L2C3:
Таблица №2
Элемент
|
Номинал
|
Ед. Измерения
|
R1
|
1.8
|
кОм.
|
R2
|
1.82
|
кОм.
|
C1
|
0.8
|
мкФ.
|
C2
|
0.6
|
нФ.
|
L1
|
67
|
мкГн.
|
L2
|
45
|
мкГн.
|
5.Автогенератор.
Автогенератор – это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором возбуждаются
самопроизвольно без внешнего воздействия. В радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний.
В зависимости от типа АЭ различают транзисторные и диодные автогенераторы. Идея создания транзисторного автогенератора основана на том, чтобы обеспечить режим
транзистора приблизительно такой же,
как в УМ. При этом на вход транзистора подаются колебания не от внешнего источника, а
из собственного резонатора через цепь обратной связи. Главное
свойство резонатора – колебательный характер переходного процесса. Простейший резонатор
– это колебательный контур.
Относительная нестабильность частоты автогенераторов,
выполняемых на резонаторах в виде -контуров,
менее . Однако к современным радиопередатчикам предъявляют более высокие требования по
стабильности частоты. Как правило, долговременная относительная нестабильность частоты должна быть не менее чем , что можно обеспечить, применяя кварцевые резонаторы.
5.1 Структурная схема автогенератора с кварцевой стабилизацией.
к нагрузке
5.2 Расчёт автогенератора с кварцевой стабилизацией.
Rбл Ссв
R1
С2
Сбл1 R2 С1 Rсм Сбл2
Схема№3. Принципиальная электрическая схема кварцевого автогенератора.
Выберем в качестве АЭ транзистор КТ331А. Его параметры:
Расчёт произведём по указанным ниже формулам.
Расчёт кварцевого резонатора.
Элемент
|
Номинал
|
Ед. Измерения
|
R1
|
4.66
|
кОм.
|
R2
|
1
|
кОм.
|
Rсм
|
873
|
Ом.
|
Rбл
|
4.2
|
кОм.
|
С1
|
0.05
|
мкФ.
|
С2
|
1.1
|
мкФ.
|
Ссв
|
385
|
пФ.
|
Сбл1
|
0.8
|
мкФ.
|
Сбл2
|
900
|
пФ.
|
6.Модулятор.
Модулятор – это каскад радиопередатчика, в котором осуществляется модуляция высокочастотных колебаний
в соответствии с передаваемым сообщением. Как известно, модуляцией в радиотехнике называют процесс управления одним из параметров высокочастотного
колебания
, где - амплитуда, - частота, - начальная фаза,- мгновенная фаза колебания.
Изменяя с помощью управляющего НЧ сигнала амплитуду , получим амплитудную модуляцию.
Структурная схема модулятора изображена на Рис.2. Преобразование спектра, которое происходит при модуляции,
возможно в нелинейных системах либо в линейных системах с переменными параметрами. В качестве НЭ используют п/п диоды и транзисторы.
Рис.2. Структурная схема модулятора.
6.1.АМ – модуляция изменением напряжения питания.
Выходной ток АЭ зависит от напряжения на коллекторе, особенно сильна эта связь в перенапряжённом режиме. Поэтому можно осуществлять
АМ – модуляцию, изменяя напряжение на коллекторе. В данном случае модулирующий сигнал вводят в цепь питания АЭ и напряжения питания (рис.3.)
напряжение питания в режиме несущих колебаний (напряжение
источника питания); амплитуда НЧ колебаний.
Вход ВЧ
Вход
НЧ
Рис.3. Функциональная структурная схема АМ – модулятора при модуляции напряжением питания.
6.2 Расчёт электрического режима.
Колебательная мощность в максимальном режиме
Где максимальная глубина модуляции , а выходная мощность в режиме молчания
Выбираем транзистор, способный рассеивать мощность того же порядка, например КТ970А, для
которого
Еп1
R1 Cбл
Вход НЧ
R2 Еп2
Выход
Вход ВЧ
Схема№4. Принципиальная электрическая схема АМ – модулятора при модуляции напряжением
питания.
Расчёт произведём по формулам пункта 3.1.1.
В качестве предварительного УНЧ применим каскад, выполненный на микросхеме
К174УН9 с типовой схемой включения (рис.4.).
напряжение
питания
+ 100мк 0.1мк
10мк 1 1000мк
+ 8 16 + Выход
Вход
10
11 220 0.1мк
500мк 4
+
2 1
Выходная мощность ……………….5,5 Вт.
Чувствительность входа……………20 мВ.
Напряжение питания……………..16,5 В.
Потребляемый ток…………………..60 мА.
Список используемой литературы:
1. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Авторы:
Б.Е. Петров, В.А. Романюк
2. Проектирование радиопередатчиков. Под
редакцией В.В. Шахгильдяна
3. Схемы устройств формирования радиосигналов. Авторы:
А.И. Александров, М.П. Кевлишвили
4. Справочник по транзисторам.
5. Каталог по транзисторам и интегральным схемам.
|