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: Автогенератор с кварцевой стабилизацией. Предварительный усилитель высокой (радио) частоты. Усилитель мощности Амплитудный модулятор. 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 частотыfот предшествующего каскада, называемого возбудителем. Нагрузкой УМ является входное сопротивление последующего каскада либо линии, ведущей к антенне. 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. 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:
Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Авторы: Б. Е. Петров, В. А. Романюк
Проектирование радиопередатчиков. Под редакцией В. В. Шахгильдяна Схемы устройств формирования радиосигналов. Авторы: А. И. Александров, М. П. Кевлишвили Справочник по транзисторам. Каталог по транзисторам и интегральным схемам.