Реферат: Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией

                               ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать радиопередатчиксвязной с АМ-модуляцией по следующим параметрам:

1.Рабочаячастота                                                2  МГц

2.Выходнаямощность                                       15  Вт

3.Относительнаянестабильность

    частоты />                                                />1.2/>10/>

4.Источникпитания                                      127 / 220.   В             

1.Введение.

          Радиопередающими  называют устройства,предназначенные для выполнения двух основных функций – генерацииэлектромагнитных колебаний высокой частоты или сверхвысокой частоты и их модуляциив соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства входят всостав радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприёмные иразличные вспомогательные устройства.При проектировании задаютпараметры, которым должен удовлетворять радиопередатчик. Основными из нихявляются выходная мощность на рабочей частоте или в диапазоне частот;относительная нестабильность частоты; вид и параметры модуляции.

 

 2.Структурная схема РП.

 

/>

 А.М.

  />/>/>

  У.М.

 

 П.У.

 

    G

                                                                                         

/>/>/>      

   

В составР.П. входят:

1. Автогенератор скварцевой стабилизацией.

2. Предварительныйусилитель высокой (радио) частоты.

3. Усилительмощности

4. Амплитудныймодулятор.

5. Антенна.

РасчетР.П. начнём с усилителя мощности.

3. Усилитель мощности.

         Усилитель мощности (УМ) – один из основныхкаскадов РП; он предназначен для усиления мощности высокочастотныхэлектромагнитных колебаний, возбуждаемых  в задающем автогенераторе, путём преобразованияэнергии постоянного электрического поля в энергию электромагнитных колебаний.Следовательно, в состав УМ должен входить элемент, способный производитьподобное преобразование. Эти элементы называют активными элементами (АЭ). Вкачестве 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 согласующиецепи, а также цепи питания и смещения. На вход усилителя поступают электромагнитныеколебания частоты f  отпредшествующего каскада, называемого возбудителем. Нагрузкой УМ являетсявходное сопротивление последующего каскада либо линии, ведущей к антенне.

/>/>

  Цепь питания

  Входная согласующая цепь   />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

Выходная согласующая  цепь

  />

  Цепь смещения

                                         

            

     

         

 

 

 

 

  

  

  

  

  

  

 

Рис.1. Структурная схема усилителя мощности.

3.1Расчёт усилителя мощности на биполярном транзисторе.

Требуется рассчитать режим работы транзистора в схеме с ОЭс мощностью первой гармоники равной 15 Вт на частоте 2 МГц.

Выберем транзистор КТ903А. Его параметры:

/>  Гн.  /> Ф.  /> Ф.

/>  />/>/>

/>

3.1.1/>Порядок расчёта режимаработы БПТ.

/>

/>

/>

3.1.2Расчёт принципиальной схемы УМ.

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

  />/>/>/>/>                                                                                             

        

                                                                                 Eп.              

        

                                                   R1

                                     C3                                                  L2

                                                                                   L3            C5

/>                                                                                                                                      Выход    

                          C1               L1                                          

Вход

/> /> /> /> /> /> />

                       C2                                           R2                      C4           С6 

/>

        Схема №1. Принципиальная электрическая схемаУМ.

/> 

/>

Выходнаясогласующая цепь:

 

/>

Входнаясогласующая 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

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>/>                                      

/>

/>/>/>/>/>/>                                                         L2

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>/>                                           С2                    R2

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> <td/> />

Схема№2.Принципиальная электрическая схемапредварительного усилителя.

4.1 Расчётэлектрического режима транзистора большой мощности КТ911А. Его параметры:

/>

Поформулам п.3.1.1 и п.3.1.2 рассчитаем режим работы и принципиальную схему.

 

/>

Расчётцепи 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. Врадиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов,задающих несущую частоту колебаний. В зависимости от типа АЭ различаюттранзисторные и диодные автогенераторы. Идея создания транзисторногоавтогенератора основана на том, чтобы обеспечить режим транзистораприблизительно такой же,

как в УМ. При этом на вход транзистора подаются колебанияне от внешнего источника, а из собственного резонатора через цепь обратнойсвязи. Главное

свойство резонатора – колебательный характер переходногопроцесса. Простейший резонатор – это колебательный контур.

Относительная нестабильность частоты /> автогенераторов, выполняемых на резонаторах в виде />-контуров, менее /> . Однако к современнымрадиопередатчикам предъявляют более высокие требования по стабильности частоты.Как правило, долговременная относительная нестабильность частоты должна быть неменее чем />, что можно обеспечить,применяя кварцевые резонаторы.

5.1Структурная схема автогенератора с кварцевой стабилизацией.

 

 

 

 

/> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/>

Согласующая

цепь

  <td/>

Кварцевый

резонатор

 

/>/> 

/>

                                                   к нагрузке    

5.2 Расчёт автогенератора скварцевой стабилизацией.

 />/>/>                      Rбл                                                               Ссв

       />

/> /> /> /> /> /> <td/> /> /> />/>/>/>/>/>/>

/>/>/>/>                               R1

/>

/>/>/>                                                                                    С2    

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> /> <td/> <td/> /> /> /> />

/>/>/>/>/>/>/>/>              Сбл1       R2       С1     Rсм            Сбл2

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> <td/> />

Схема№3. Принципиальная электрическая схема кварцевогоавтогенератора.

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 которомосуществляется модуляция высокочастотных колебаний в соответствии спередаваемым сообщением. Как известно, модуляцией в радиотехнике называютпроцесс управления одним из параметров высокочастотного колебания

/>, где /> - амплитуда,/> -частота, /> — начальная фаза,/> — мгновенная фаза колебания.

         Изменяя с помощью управляющего НЧ сигналаамплитуду />, получим амплитуднуюмодуляцию.

          Структурная схема модулятора изображена на Рис.2.Преобразование спектра, которое происходит при модуляции, возможно в нелинейныхсистемах либо в линейных системах с переменными параметрами. В качестве НЭиспользуют п/п диоды и транзисторы.

/>

Рис.2.Структурная схема модулятора.

6.1.АМ – модуляция изменениемнапряжения питания.

          Выходной ток АЭ зависит отнапряжения на коллекторе, особенно сильна эта связь в перенапряжённом режиме.Поэтому можно осуществлять АМ – модуляцию, изменяя напряжение на коллекторе. Вданном случае модулирующий сигнал вводят в цепь питания АЭ и напряжения питания(рис.3.)

 

/>напряжение питания в режиме несущих колебаний (напряжениеисточника питания); /> амплитуда НЧ колебаний.

/>

/>/>       Вход ВЧ

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> <td/> /> /> /> <td/> <td/>

Цепь   питания

  /> /> />/>

                                                                                                                                               Вход НЧ

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

Цепь   смещения

  /> <td/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> />

Рис.3. Функциональная структурная схема АМ –модулятора при модуляции                                                                     напряжениемпитания.

6.2   Расчёт электрического режима.

Колебательнаямощность в максимальном режиме />/>

Гдемаксимальная глубина модуляции />, авыходная мощность в режиме молчания />

/>Выбираем транзистор, способныйрассеивать мощность того же порядка, например КТ970А, для которого />

                                                                                                                                       Еп1

/>

/>/>/>                                           R1                                                               Cбл  

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>/>/>/>/>      Вход НЧ

/> /> /> /> /> /> /> <td/> />

/>/>/>                                           R2                                                                            Еп2

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                                                                                                                       Выход

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>/>/>/>/>                           Вход ВЧ

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> /> /> <td/> <td/> /> <td/> />

Схема№4. Принципиальная электрическая схема АМ – модуляторапри 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

/> /> /> /> /> /> <td/> />

                              10мк                              1                                  1000мк 

/>/>/>/>

К174УН9

                                      +             8                                            16  +                                                Выход

/>/>/>/>/>/>/>        Вход

                                                   10

/>/>/>                                             

/>

/>                                                                     11                                 220                  0.1мк

/> /> /> /> /> /> <td/> /> />

/>/>/>                                                                                    500мк                                                    4

/>/>/>/>/>                                                                                +

/> /> /> /> /> /> <td/> />

                                                                                                              2                     1

/>

Выходная мощность ……………….5,5    Вт.

Чувствительность входа……………20     мВ.

Напряжение питания……………..16,5     В.

Потребляемый ток…………………..60      мА.

                Списокиспользуемой литературы:

1.     Радиопередающиеустройства на полупроводниковых приборах.                     Авторы: Б.Е.Петров, В.А. Романюк

2.     Проектированиерадиопередатчиков.                                                              Под редакцией В.В. Шахгильдяна

3.     Схемы устройствформирования радиосигналов.                                      Авторы: А.И.Александров, М.П. Кевлишвили

4.     Справочник потранзисторам.

5.     Каталог потранзисторам и интегральным схемам.