Схемотехника основных блоков радиопередающего устройства
Схемотехника основных блоков радиопередающего устройства
25
Содержание
Реферат
1. Разработка структурной схемы передатчика
2. Общие сведения об автогенераторах
2.1. Расчет задающего автогенератора
3. Расчет умножителя частоты
4. Расчет усилителя мощности
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Заключение
Список литературы
Реферат
Целью данной работы является ознакомление со схемотехникой основных блоков радиопередающего устройства, с принципами их работы и методиками их расчета. В качестве изучаемого устройства взят передатчик радиолокационного маяка. Хотя схемы радиолокационных маяков постоянно совершенствуются, состав и расчёты основных блоков в них практически не изменился, изменилась только элементная база и новые схемотехнические решения построения этих блоков. Диапазон частот радиомаяков различен, существуют системы, использующие частоты, на которых работают штатные радиолокационные станции слежения и сопровождения. В данной работе мы рассмотрим структуру спасательного радиомаяка.
1. Разработка структурной схемы радиомаяка.
Передатчик радиомаяка излучает в пространство модулированные колебания с частотой 210МГц и мощностью28Вт. В передатчике осуществляется генерация заданной частоты и усиление.
Передатчик содержит следующие крупные узлы:
- кварцевый автогенератор с частотой кварца fкв
- умножитель частоты с коэффициентом умножения равным 3
- тракт усиления мощности рабочей частоты, осуществляющей
получение заданной мощности передатчика.
Задающий кварцевый генератор построен по схеме емкостной трехточки. Кварцевый резонатор включен между коллектором и базой коллектора.
Такая схема имеет ряд преимуществ:
1. обеспечивается высокая стабильность частоты
2. генератор имеет меньшую склонность к паразитной генерации на
частоте выше рабочей
3. схема построена без катушек индуктивности
4. частоту генератора можно менять в широком диапазоне путем смены
только кварцевого резонатора
Умножители частоты применяются в радиопередатчиках главным образом для переноса спектра стабилизированных кварцем низкочастотных колебаний в более высокий частотный диапазон. Кроме того, умножители частоты используются для углубления частотной и фазовой модуляции. Как правило, частота умножается в целое число раз (n), называемое кратностью умножения. В качестве нелинейного элемента используется варактор.
В передатчике использован импульсный модулятор.
Назначение тракта усиления состоит в повышении мощности колебания полученного от задающего генератора.
25
Рис.1.1 Структурная схема радиомаяка
2. Общие сведения об автогенераторах
Автогенератор- это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором
возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. Поэтому автогенераторы, в отличие от генераторов с внешним возбуждением (усилители мощности), часто называют генераторами с самовозбуждением.
В радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Такие генераторы входят в состав возбудителя передатчика и называются задающими. Главное требование, предъявляемое к ним, - высокая стабильность частоты
Автогенератор.
Схема структурная.
Рис.2.1
25
Рис.2.2Принципиальная схема задающего генератора
2.1 Расчет задающего генератора
В качестве задающего генератора используем транзисторный АГ с кварцевой стабилизацией частоты (рис.1.2), работающий на частоте МГц.
2.2Выбираем транзистор малой мощности КТ324А с граничной частотой =800 МГц.
Его паспортные данные сведены в Табл.1.1
Табл.1.1
,МГц
,пФ
,пФ
,В
В
,А
,пс
А/В
Вт
800
2.5
2.5
0.7
10
0.02
180
0.01
20
0.015
2.3 Вычисляем граничные частоты, используя формулы:
= 40 МГц
= 840 МГц
2.4Расчет цепей коррекции.
Вычисляем граничную частоту:
= 40 МГц
Находим время жизни неосновных носителей в эмиттере:
= 2.16*с
Определяем активную часть коллекторной емкости
= 1.25 пФ
Определяем пользуясь формулой:
= 39 Ом
где Ом
Сопротивление, учитывающее сопротивление закрытого перехода:
= 80 Ом
Находим емкость коррекции:
= 4.9 пФ
согласно ряду выбираем пФ
Определяем общее сопротивление коррекции:
= 26 Ом
согласно ряду выбираем = 25 Ом
Так как выполняется условие Rкор < Rз , то корректирующая цепь
эффективна.
Крутизна с учетом коррекции равна:
= 0.038 А/В
2.5Расчет электрического режима
Находим максимальное значение импульса тока коллектора:
= 0.016 А
Постоянное напряжение на коллекторе определяем по формуле:
= 3 В
Выбираем угол отсечки равным =60, находим значения
коэффициентов Берга
, ,
определяем
.
Значение коэффициента обратной связи выбираем
.
Расчет основных параметров генератора
Амплитуда первой гармоники тока коллектора:
= 0.0063 А
Амплитуда постоянной составляющей тока коллектора:
= 0.0035 А
Амплитуда первой гармоники напряжения базы:
= 0,8 В
Амплитуда первой гармоники напряжение коллектора:
= 0,8 В
Эквивалентное сопротивление контура:
127 Ом
Мощность первой гармоники:
= 0,0025 Вт
Потребляемая мощность:
= 0.01 Вт
Мощность рассеяния:
0.008 Вт
Проверяем условие
видно, что условие выполняется (0.008<0.015).
Вычисляем коэффициент полезного действия (КПД):
= 0.24%
Напряжение смещения:
0.2 В
Проверяем условие:
0.2-0,8 < 4В
Находим напряженность режима по формуле:
= 0.27
= 0.57
2.6 Расчет резонатора
Выбираем индуктивность с = 0,125 мкГн и с = 125
Находим характеристическое сопротивление контура
55 Ом
Суммарная емкость контура равна:
= 41 пФ
Резонансное сопротивление контура определяем по формуле:
= 6,9 кОм
Находим коэффициент включения контура
= 0.136
Определяем эквивалентную емкость контура
= 300 пФ
Емкость определяется из формулы:
= 300 пФ
принимаем =300пФ в соответствии со стандартным рядом емкостей и
в дальнейших расчетах используем именно это значение.
2.7Расчет емкостей и .
Принимаем
= 380 Ом
Добротность последовательной цепочки
= 2.31
Определяем емкость связи:
= 16 пФ
принимаем =16 пФ в соответствии со стандартным рядом емкостей
Емкость, пересчитанную параллельно емкости определяем по
формуле:
= 13 пФ
Определяем емкость
= 290 пФ
принимаем =290 пФ в соответствии со стандартным рядом емкостей
2.8Расчет цепи смещения
Напряжение на базе
= 2.66 В
Внутреннее сопротивление источника:
= 2.2 кОм
Находим сопротивления
= 330 Ом
принимаем=185 Ом в соответствии со стандартным рядом
сопротивлений
= 4.3 кОм
в соответствии с рядом выбираем =4.3 кОм
=4.4 кОм
в соответствии с рядом выбираем=4.4 кОм
Определяем номиналы блокировочных конденсаторов:
= 68.9пФ
в соответствии со стандартным рядом емкостей принимаем =70 пФ
= 0.022 мкФ
в соответствии со стандартным рядом емкостей принимаем =0.022 мкФ
2.9 Расчет цепи питания.
Находим значение сопротивления :
= 640 Ом
в соответствии со стандартным рядом выбираем =640Ом
Напряжение питания:
= 5,24 В
3.Умножители частоты
Умножители частоты применяются в радиопередатчиках главным образом для переноса спектра стабилизированных кварцем низкочастотных колебаний в более высокий частотный диапазон. Кроме того, умножители частоты используются для углубления частотной и фазовой модуляции. Как правило, частота умножается в целое число раз (n), называемое кратностью умножения.
Поскольку умножение частоты - существенно нелинейный процесс, в состав умножителя включают нелинейный элемент (НЭ). Структурная схема умножителя частоты представлена на рис.2.1
Рассчитаем минимальное мгновенное значение напряжения на эмиттерном переходе:
-2.1В
Выполним проверку условия :
|-2.1В |< 4В
Вычислим амплитуду постоянной составляющей напряжения на
эмиттерном переходе:
0.355В
Рассчитаем коллекторное сопротивление:
6.3Ом
Рассчитаем амплитуду первой гармоники суммарного тока базы:
0.4А
Рассчитаем корректирующий резистор:
2.21Ом
Рассчитаем часть входной мощности потребляемой в :
1.18Вт
Рассчитаем входное сопротивление:
0,635Ом
Рассчитаем часть мощности обусловленной прохождением мощности
в нагрузку через :
0.051Вт
Определим полную входную мощность:
1.231Вт
Определим коэффициент усиления:
23.19
Определим входную индуктивность:
1,64нГн
Рассчитаем входную ёмкость:
1709пФ
1.105Ом
4.3 Расчет элементов принципиальной схемы усилителя мощности
25
Рис.4.1 Принципиальная схема усилителя мощности
, ; 0.05мкФ
0,08мкГн; где 0,63
0,2В, где 2,21Ом; 0,0095А
24,8В
37Ом
40Ом
Рассчитаем выходную согласующую цепь:
18Ом, где 50Ом
С4=С6==4,2пФ
L3=0.14мкГн
Входная согласующая цепь:
35пФ, где , Q = 3; 65Ом
; , где 6,5Ом, отсюда
L1 = 2мкГн
Приложение 1.Спецификация к принципиальной схеме задающего генератора
Поз.
обозначение
Наименование
Кол - во
Примечание
С1
С2
Сбл1
Сбл2
Скор
Ссв
R1
R2
Rбл
Rкор
Rcм
ZQ1
VT
Конденсаторы ГОСТ
17597
КТ - Н70 - 300пФ±10%
КТ - Н70 - 290пФ±10%
КТ - Н70 - 70пФ±10%
КТ - Н70 - 0,022мкФ±10%
КТ - Н70 - 5пФ±10%
КТ - Н70 - 15пФ±10%
Резисторы ГОСТ 9664 - 74
МЛТ - 0,5 - 4,3кОм±10%
МЛТ - 0,5 - 4,4кОм±10%
МЛТ - 0,5 -640Ом±10%
МЛТ - 0,5 - 40Ом±10%
МЛТ - 0,5 - 330Ом±10%
Кварцевый резонатор
70МГц
Транзистор
КТ324
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Приложение 2 Спецификация к принципиальной схеме умножителя частоты.
Поз.
обозначение
Наименование
Кол - во
Примечание
С1
С2
Cбл
Rсм
L1
L2
Lбл
VD
Конденсаторы ГОСТ
17597
КТ - Н70 - 2пФ±10%
КТ - Н70 - 12пФ±10%
КТ - Н70 -230пФ±10%
Резисторы ГОСТ 9664 - 74
МЛТ - 0,5 - 31кОм±10%
Катушки индуктивности
0,125мкГн
0,05мкГн
22мкГн
Варактор
2А602А
1
1
1
1
1
1
1
1
Приложение 3. Спецификация к принципиальной схеме усилителя мощности.
Поз.
обозначение
Наименование
Кол - во
Примечание
С1
С3
С5
С4
С6
С2
R1
R2
L1
L2
L3
VT
Конденсаторы ГОСТ
17597
КТ - Н70 - 0,05мкФ±10%
КТ - Н70 - 0,05мкФ±10%
КТ - Н70 - 0,05мкФ±10%
КТ - Н70 - 5пФ±10%
КТ - Н70 - 5пФ±10%
КТ - Н70 - 35пФ±10%
Резисторы ГОСТ 9664 - 74
МЛТ - 0,5 - 40Ом±10%
МЛТ - 0,5 - 40Ом±10%
Катушки индуктивности
2мкГн
0,08мкГн
0.15мкГн
Транзистор
КТ930А
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Заключение
В данной работе разработана структурная схема радиомаяка, работающего на частоте 210МГц и выходной мощностью 28Вт. Рассчитаны задающий автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты на биполярном транзисторе КТ324, рассчитан умножитель частоты с коэффициентом умножения 3 на варакторе 2А602А, также рассчитан усилитель мощности на биполярном транзисторе КТ930А.
Список литературы
1. Б.Е. Петров, В.А. Романюк Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. -М.: Высшая школа,1989.
2. В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, Козырев В.Б. Проектирование радиопередающих устройств. - М.: Радио и связь,1993.
3. Курс лекций по предмету «Устройства формирования сигналов» Преподаватель Тертышник В.В. Саратов:СГТУ