Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра телевизионных устройств (ТУ)
Курсовая работа на тему:
Расчёт и конструирование АМ передатчика
2006
1. Введение
Главной целью данного курсового проекта является разработка АМ передатчика мощностью 30 Вт, с рабочей волной l=9 м (f=33.3 МГц). В связи с небольшой выходной мощностью передатчик реализован на транзисторах.
2. Разработка структурной схемы передатчика
Структурная схема АМ передатчика с базовой модуляцией состоит из следующих блоков: автогенератор (АГ) на частоту 16.67 МГц, эмиттерный повторитель (ЭП) для развязки АГ и умножителя частоты сигнала на (У), усилитель мощности колебаний (УМК), модулируемый каскад (МК) и колебательные системы: для согласования У и УМК КС1, УМК и МК – КС2, МК и фидера – выходная колебательная система.
Модуляция осуществляется в оконечном каскаде (ОК). Достоинством базовой модуляции является малые амплитуда напряжения и мощность модулятора, т.к. модуляция достигается путем изменения смещения на базе МК, что приводит к изменению угла отсечки и выходного тока в соответствии с НЧ модулирующим сигналом.
Число каскадов усиления мощности можно примерно определить по формуле N=ln Кs/ln K1=ln 3300/ln 20=3, где Ks=PА×(1+m)2/PвыхЭП= 30×(1+0.8)2/ /0.03=3300 – суммарный коэффициент усиления по мощности, K1=20 – средний коэффициент усиления по мощности одного каскада с учетом потерь в колебательных системах.
Структурная схема передатчика разработана при использовании [1,2] и приведена на РТФ КП.775277.001 Э1.
3. Расчёт оконечного каскада
Модуляцию смещением будем проводить в оконечном каскаде(ОК) передатчика.
В ТЗ задана мощность передатчика в антенне в режиме несущей PA=1 Вт, рассчитаем максимальную мощность первой гармоники непосредственно на выходе оконечного каскада P1max:
Pmax=PA×(1+m)2/(hф×hк)=4.96 Вт. (3.1)
где: hф=0.85 — КПД фидера;
hк=0.95 – КПД выходной колебательной системы (ВКС);
m = 1 – максимальный коэффициент модуляции.
Выбор транзистора ОК производим по следующим определяющим факторам:
выходная мощность транзистора Pвых ³ P1max;
частота, на которой модуль коэффициента передачи транзистора по току в схеме с ОЭ равен 1, fт=(3¸5)×f=82.5¸137.5 МГц, где f=27.5 МГц, несущая частота передатчика.
В соответствии с вышеперечисленными требованиями выбираем в качестве активного элемента (АЭ) ОК транзистор КТ940Б с параметрами:
выходная мощность Pвых=5 > 4.95 Вт;
fт=400 МГц;
сопротивление насыщения rнас=20 Ом;
максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер Uкэимп=36 В;
максимальный постоянный ток коллектора Iкодоп=1 А;
напряжение источника коллекторного питания Е`к=12 В;
средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ bo=40;
ёмкость коллекторного перехода Ск=75 пФ;
ёмкость эмиттерного перехода Сэ=410 пФ;
индуктивности выводов Lб=2.4 нГн, Lэ=1.2 нГн;
сопротивление материала базы rб=1 Ом.
Произведём расчёт коллекторной цепи транзистора. Расчёт будем производить, исходя из максимальной мощности в критическом режиме Pmax.
По заданному в ТЗ источником выступает аккумулятор с напряжением 12 В, соответственно напряжение на коллекторе составит Ек=12 В, и максимальный угол отсечки qmax=120°, соответствующий коэффициенту модуляции m=0.8.
Рассчитываем амплитуду первой гармоники напряжения Uк1 на коллекторе:
/>11.34 В. (3.2)
Максимальное напряжение на коллекторе:
Uк.макс=Ек+1.2×Uк1кр=24.7 В£Uк.доп=36 В. (3.3)
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
Iк1=2×P1max/Uк1кр=0.76 А. (3.4)
Постоянная составляющая коллекторного тока:
/>0.57 А£ Iкодоп=20 А. (3.5)
Максимальный коллекторный ток:
Iк.макс=Iко/ao(q)=17.1£ Iкодоп=30 А. (3.6)
Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания:
Pоmax=Eк×Iко=194 Вт. (3.7)
КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
h=P1max/Pоmax=0.62. (3.8)
Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:
Pк.max=Pоmax-P1max=73.7 Вт. (3.9)
Значение Pк.max является исходным параметром для расчёта температуры в структуре транзистора и системы его охлаждения.
Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
Rэк.ном=Uк1кр/(2×P1max)=13.1 Ом. (3.10)
Произведём расчёт входной цепи транзистора.
Предполагается, что между базовым и эмиттерными выводами по РЧ включен резистор Rд, требуемый для устранения перекосов в импульсах коллекторного тока (см.рис.3.1).
/>
Рисунок 3.1 – Включение резистора Rд
Rд=bo/(2×p×fт×Cэ)=45 Ом. (3.11)
На частотах f>3×fт/bо (33.3 МГц>13.3 МГц) в реальной схеме генератора Rд можно не ставить, однако, в последующих расчётах необходимо оставлять.
Амплитуда тока базы:
c=1+g1(q)×2×p×fт×Cк×Rэк.ном=2.02; (3.12)
/>3.86 А. (3.13)
Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:
Iбо=Iко/bо=0.154 А; (3.14)
Iэо=Iко+Iбо=7.1 А. (3.15)
Напряжение смещения на эмиттерном переходе:
/>0.04 Ом; (3.16)--PAGE_BREAK--
/>2.37 В.(3.17)
где Еотс – напряжение отсечки, равное для кремниевых транзисторов 0.5¸0.7 В.
/>
Рисунок 3.2 – Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора
Определяем значения LвхОЭ, rвхОЭ, RвхОЭ, CвхОЭ в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (см.рис.3.2), принимая барьерную ёмкость активной части коллекторного перехода Ск.а=0.25×Ск:
LвхОЭ=Lб+Lэ/c=2.9 нГн; (3.18)
rвхОЭ=/>×[(1+g1(q)×2×p×fт×Ск.а×Rэк.ном)×rб+rэ+g1(q)×2×p×fт×Lэ]=
=1.03 Ом; (3.19)
RвхОЭ=/>×[rб+(1+g1(q)×bо)×rэ]-rвхОЭ+Rд×[1-g1(q)]=8.7 Ом; (3.20)
СвхОЭ=bо/(2×p×fт×RвхОЭ)=4.1 нФ. (3.21)
Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора:
rвх=rвхОЭ+/>=1.184 Ом; (3.22)
Xвх=2×p×f×LвхОЭ-/>=-0.532 Ом. (3.23)
/>
Рисунок 3.3 — Эквивалентные входные сопротивление и ёмкость транзистора
Эквивалентные входные сопротивление и ёмкость транзистора (см.рис.3.3):
Rвхэк=rвх+(Xвх/rвх)2=1.424 Ом; (3.24)
Свхэк=/>=1.508 нФ. (3.25)
/>
Рисунок 3.4 — Эквивалентные выходные сопротивление и ёмкость транзистора
Для получения эквивалентной выходной ёмкости транзистора (см.рис.3.4) произведём расчёт ряда вспомогательных параметров:
h=1+40×Iэо×rб/bо=4.15; (3.26)
M=40×Iэо×rб/h=28; (3.27)
ef=f/fт=0.167; (3.28)
m=/>=4.8. (3.29)
Эквивалентная выходная ёмкость транзистора:
Свыхэк=Ск×(1+0.4×M/m2)=390 пФ. (3.30)
Формулы (3.27)-(3.31) взяты из [3].
Входная мощность:
Pвх=0.5×Iб2×rвх=8.81 Вт. (3.31)
Коэффициент усиления по мощности:
Кр=P1ном/Pвх=13.7. (3.32)
Расчёт выходной и входной цепи транзистора (формулы (3.2)-(3.25), (3.31)-(3.32)) произведён согласно [1].
В результате расчёта каскада на максимальную мощность становятся известными следующие параметры: Iк1m=9.156 A, Iкоm=6.93 A, Iбоm=0.154 A, Ебm=2.37 В, Umб=/>=2.54 В.
При базовой модуляции СМХ есть зависимость Iк1=f(Еб) при (Umб, Ебm, Rэк.ном)=const.
Для грубой оценки положения СМХ можно принять ее линейной и построить по двум точкам: точке максимального режима Iк1=Iк1m, Eб=Ебm и точке запирания каскада Iк1=0, Еб=Ебзап, где Ебзап=Еотс-Umб=-1.84 В.
Упрощенная СМХ приведена на рис.3.5.
/>
Рисунок 3.5 – Статическая модуляционная характеристика
Рассчитаем ряд параметров:
Минимальное модулирующее напряжение:
/>
Амплитуда ВЧ составляющей в режиме несущей:
/>
Получили Umin=-1.37 В, Uo=0.5 В. Рассчитаем угол отсечки в режиме несущей: qн=arccos((Еотс-Uo)/Umб)=85.5°. Рассчитаем ток постоянной составляющей базы в режиме несущей и амплитуду тока НЧ сигнала:
/>
IW=Iбоm-Iбон
Получили Iбон=0.067 А, IW=0.087 А. Рассчитаем амплитуду напряжения НЧ сигнала на базе UW=Eбm-Uo=1.87 В и требуемую мощность модулятора PW=IW×UW=0.082 Вт.
Произведём расчёт цепей питания для схемы ОК, приведённой на рис.3.6, для режима несущей по формулам (Есм=3 В):
/>(3.33)
В результате получим Iдел=0.33 А, R1=6.2 Ом, R2=1.5 Ом.
Мощность, рассеиваемая на резисторах:
Pr1=(Iдел+Iбо)2×R1=1 Вт; (3.34)
Pr2=Iдел2×R2=0.17 Вт. (3.35)
/>
Рисунок 3.6 – Схема оконечного (модулируемого) каскада
Модуль входного сопротивления транзистора:
|Zвх|=/>=1.3 Ом. (3.36)
Рассчитываем номиналы блокировочных индуктивностей:
Lбл1³20×|Zвх|/(2×p×f)=0.13 нГн; (3.37)
Lбл2³20×Rэкном/(2×p×f)=0.28 нГн. (3.38)
Рассчитываем номинал разделительного конденсатора:
Ср1³20/(2×p×f×|Zвх|)=73 нФ. (3.39)
По методике, изложенной в [3], произведём расчёт ВКС. Т.к. передатчик является неперестраиваемым, то целесообразно использовать в качестве ВКС, назначение которой – фильтрация высших гармоник и согласование транзистора с нагрузкой, простейший П-образный контур (см.рис.3.7).
На частоте сигнала f входное сопротивление П-контура должно быть чисто активным и равным требуемому сопротивлению нагрузки транзистора Rэк. Таким образом, П – контур на частоте сигнала трансформирует активное сопротивление нагрузки Rн в активное входное сопротивление Rэк. продолжение
--PAGE_BREAK--
/>
Рисунок 3.7 – Схема П-образного контура
Порядок расчёта П-контура следующий:
Задаемся величиной волнового сопротивления контура в пределах r=250¸500 Ом: r=250 Ом.
Определяем индуктивность контура L0:
L0=r/(2×p×f)=1.194 мкГн. (3.40)
На частоте сигнала f П-контур сводится к виду, изображённому на рис.3.8, причём L, L0, C0 находятся в соотношении:
2×p×f×L=2×p×f×L0-1/(2×p×f×C0).
/>
Рисунок 3.8 – Схема приведённого П-образного контура
Величиной L необходимо задаться в соответствии с формулой:
L>/>/(2×p×f)=0.122 мкГн, (3.41)
где Rн=50 Ом – стандартное сопротивление фидера, соединяющего ВКС с антенной. Выбираем L=0.5 мкГн.
Определяем С0:
С0=1/(4×p2×f2×(L0-L))= 33 пФ. (3.42)
Определяем С1 и С2:
С1=/>=400 пФ; (3.43)
С2=/>=138 пФ. (3.44)
Внесённое в контур сопротивление:
rвн=Rн/(1+(2×p×f×Rн×С2)2)=16.1 Ом. (3.45)
Добротность нагруженного контура:
Qн=r/(rо+rвн)=14.6, (3.46)
где ro – собственное сопротивление потерь контурной индуктивности, величина которой точно определяется ниже, на данном этапе принимаем ro=1 Ом.
Коэффициент фильтрации П-контура (только для ОК), принимая n=2, т.к. схема ОК однотактная:
Ф=Qн×(n2-1)×n=88. (3.47)
Произведём конструктивный расчёт элементов нагрузочной системы (см.рис.3.7). При этом необходимо выбрать номинальные значения стандартных деталей (С0, C1, C2), входящих в контур, и определить конструктивные размеры нестандартных деталей (L0).
Для настройки контура в резонанс и обеспечения оптимальной связи с нагрузкой в состав ёмкостей С0 и С2 целесообразно включить подстроечные конденсаторы (см.рис.3.9).
/>
Рисунок 3.9 – Схема П-образного контура с подстроечными элементами
Расчёт контурной катушки L0 проводится в следующем порядке:
Размеры катушки показаны на рис.3.10.
Задаёмся отношением V=l/D в пределах 0.5£V£2: V=2.
Задаёмся значением Ks=0.5 Вт/см2 – удельной тепловой нагрузки на 1 см2 сечения катушки.
Определяем площадь продольного сечения катушки S=l×D по формуле:
S=P1ном×hк/Ks=12.04 см2. (3.48)
/>
Рисунок 3.10 – Конструкция контурной катушки
Определяем длину l и диаметр D катушки по формулам:
l=/>=4.9 см; (3.49)
D=/>=2.45 см (3.50)
Число витков N катушки:
/>11. (3.51)
Амплитуда контурного тока:
Iк=Uк1кр×2×p×f×C1=2.2 А. (3.52)
Диаметр d провода катушки вычисляем по формуле:
d[мм]³0.18×Iк×/>=0.95 мм. (3.53)
Выбираем d=1 мм.
Собственное сопротивление потерь контурной катушки на рабочей частоте:
ro=0.525×D[мм]×N×/>×10-3/d[мм]=0.81 Ом. (3.54)
Коэффициент полезного действия контура:
hк=rвн/(rо+rвн)=0.952. (3.55)
4. Расчёт предоконечного каскада
Рассчитаем мощность первой гармоники коллекторного тока, принимая hк=0.7:
P1ном=/>Вт, (4.1)
где PвыхКС – мощность на выходе колебательной системы (КС) данного каскада.
В соответствии с требованиями, изложенными в п.3, выбираем транзистор 2Т955А со следующими параметрами:
выходная мощность Pвых³20 Вт;
fт=250 МГц;
сопротивление насыщения rнас=1.9 Ом;
максимальное импульсное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ=70 В;
максимальный постоянный ток коллектора Iкодоп=6 А;
напряжение источника коллекторного питания Е`к=28 В;
средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ bo=80;
эквивалентная ёмкость база-коллектор Ск=60 пФ;
барьерная ёмкость Сэ=240 пФ;
индуктивности выводов Lб=2.4 нГн, Lэ=2 нГн;
сопротивление материала базы rб=0.5 Ом.
Проведя расчёт коллекторной цепи по формулам (3.2)-(3.10), получим следующие параметры (Ек=28 В, q=90°):
Uк1кр=24.02 В; Uк.макс.=56.8 В
Iко=0.67 А
Pоном=18.7 Вт; h=0.674; Pк.макс=6.1 Вт; Rэк.ном=22.9 Ом.
Проведя расчёт входной цепи по формулам (3.11)-(3.32), получим следующие параметры: продолжение
--PAGE_BREAK--
Rд=212 Ом; c=2.08; Iб=0.447 А; Iбо=8.3 мА; Iэо=0.676 А;
rэ=0.53 Ом; Еб= -2.97 В; rвх=2.08 Ом, Хвх= -9.36 Ом; Rвхэк=44.2 Ом;
Свхэк=486 пФ; Свыхэк=142 пФ; Pвх=0.354 Вт; Кр=35.6.
Данные для расчёта КС: Rэк.ном=22.9 Ом, Свыхэк=142 пФ, СвхОК=1510 пФ, RвхОК=1.42 Ом, где последние 2 параметра – соответственно входные ёмкость и сопротивление оконечного каскада.
Задаёмся величиной r=250 Ом. По формулам (3.40)-(3.44) определяем следующие параметры:
L0=1.194 мкГн; L>0.027 мкГн, выбираем L=0.5 мГн; С0=33 пФ;
С1=254 пФ; С2=3400 пФ.
Схема предоконечного каскада аналогична схеме ОК и приведена на рис.4.1.
/>
Рисунок 4.1 – Схема предоконечного каскада
Выбираем напряжение источника смещения Есм=3 В и производим расчёт номиналов элементов схемы на рис.4.1 по формулам:
/>(4.1)
R2=430 Ом, R1=1.8 кОм (Pr1,2
Lбл1=1 мкГн, Lбл2=2.2 мкГн.
5. Расчёт умножителя на 2
Рассчитаем мощность второй гармоники (n=2) коллекторного тока, принимая hк=0.8:
Pnном=/>Вт, (5.1)
где PвыхКС – мощность на выходе колебательной системы (КС) данного каскада.
В соответствии с требованиями, изложенными в п.3, выбираем транзистор 2Т951В со следующими параметрами:
выходная мощность Pвых³2 Вт;
fт=345 МГц;
сопротивление насыщения rнас=10 Ом;
максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэдоп=65 В;
максимальный постоянный ток коллектора Iкодоп=0.5 А;
напряжение источника коллекторного питания Е`к=28 В;
средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ bo=150;
эквивалентная ёмкость база-коллектор Ск=11 пФ;
барьерная ёмкость Сэ=80 пФ;
индуктивности выводов Lб=4 нГн, Lэ=4.7 нГн;
сопротивление материала базы rб=2 Ом.
Расчёт умножителя проводим аналогично расчёту усилителя мощности (см. п.3) при оптимальном угле отсечки для 2-й гармоники q=120/n=60°. При этом a0=0.218, a1=0.391, a2=0.276, g1=0.196, g0=0.109.
Отличие расчёта состоит в том, что в умножителе расчёт выходной цепи и коэффициента усиления по мощности проводится по n-й гармонике.
Проведя расчёт коллекторной цепи по формулам (3.2)-(3.10), получим следующие параметры (Ек=28 В, q=60°, f=16.67 МГц):
Umк=26.8 В; Iкn=33 мА, Iк1=47 мА;
Iко=26 мА
Pоном=0.73 Вт; h=0.606; Rэк.ном=812 Ом.
Проведя расчёт входной цепи по формулам (3.11)-(3.32), получим следующие параметры:
Rд=865 Ом; c=4.78; Iб=56 мА; Iбо=0.174 мА; Iэо=26 мА;
rэ=1.56 Ом; Еб= -2.28 В; rвх=14.7 Ом, Хвх= -95 Ом; Rвхэк=630 Ом;
Свхэк=98 пФ; Свыхэк=20 пФ; Pвх=23 мВт; Кр=Pnном/Рвх=19.3.
КС выполним в виде П-образного контура (см.рис.5.1). Причём схема приведённого контура будет такая же, как в п.3 (см.рис. 3.8).
/>
Рисунок 5.1 – Схема П-образного контура
Данные для расчёта КС: f=33.33 МГц, Rэк=812 Ом, Свыхэк=20 пФ, СвхПОК=486 пФ, RвхПОК=44 Ом, где последние 2 параметра – соответственно входные ёмкость и сопротивление предоконечного каскада.
Задаёмся величиной r=250 Ом. По формулам (3.40)-(3.44) определяем следующие параметры:
L0=1.194 мкГн; L>0.905 мкГн, выбираем L=0.91 мкГн; С0=81 пФ;
С1=26 пФ; С2=37 пФ.
Параллельное соединение СвхОК и L1 на частоте несущей f эквивалентно ёмкости номиналом С2. Определяем L1:
L1=/>=51 нГн. (5.2)
/>
Рисунок 5.2 – Схема П-образного контура с подстроечными элементами
Схема умножителя приведена на рис.5.3.
/>
Рисунок 5.3 – Схема умножителя на 2
Расчёт элементов схемы на рис.5.3 проведем по формулам:
/>
Полученные параметры: С1=Ср=2 нФ, R1=13 кОм, Lбл1=20 мкГн, Lбл2=0.16 мГн.
6. Расчёт кварцевого автогенератора
Данный кварцевый генератор (КГ) предназначен для формирования частоты f=16670 кГц. КГ представляет собой ёмкостную трёхточку, где кварцевый резонатор заменяет индуктивность. Достоинства данной схемы: схема имеет меньшую склонность к паразитной генерации на частотах выше рабочей; схема построена без индуктивностей.
Выбор транзистора АГ. В АГ следует применять маломощный транзистор с граничной частотой много больше рабочей. В этом случае можно не учитывать инерционные свойства транзистора, в этом случае упрощается расчёт АГ, уменьшается нестабильность частоты, связанная с нестабильностью фазового угла крутизны.
/>
Рисунок 6.1 – Схема автогенератора по ёмкостной трёхточке
Используя [5,6], выбираем маломощный транзистор КТ371А со следующими параметрами:
fт=3000 МГц;
максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер Uкэдоп=15 В;
средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ bo=120;
сопротивление материала базы rб=10 Ом;
максимальная мощность рассеяния на коллекторе Pкдоп=0.1 Вт.
Выбираем кварцевый резонатор РГ-27: fкв=16.67 МГц, Pкв.доп=2 мВт, rкв=2 Ом.
Нижеприведённая методика расчёта АГ взята из [3].
Расчёт по постоянному току.
Задаём Iко=7 мА, Екэ=10 В, Еэ=2 В, откуда
R3=Еэ/Iко=286 Ом; (4.1)
Еп=Екэ+Еэ=12 В. (4.2) продолжение
--PAGE_BREAK--
Определяем ток базы:
Iбо=Iко/bo=58 мкА. (4.3)
Задаём ток делителя:
Iдел=15×Iбо=875 мкА, (4.4)
откуда определяем
Rдел=R1+R2=Еп/Iдел=13.7 кОм. (4.5)
Определяем Еб:
Еб=Еэ+0.7=2.7 В, (4.6)
откуда находим
R2=Еб/Iдел=3.09 кОм; (4.7)
R1=Rдел-R2=10.6 кОм. (4.8)
Расчёт по переменному току.
Определяем сопротивление эмиттерного перехода:
rэ=0.026/Iко=3.71 Ом. (4.9)
Определяем крутизну транзистора:
S=bo/(rб+bo×rэ)=0.263 См. (4.10)
Задаём коэффициент регенерации Gр=5.115 и определяем сопротивление управления:
Rу=Gр/S=19.4 Ом(4.11)
Задаём отношение Кос`=C3/C2£1 – Кос`=1 и вычисляем
Х3=/>=6.23 Ом, (4.12)
откуда
С3=1/(2×p×f×X3)=2.74 нФ;(4.13)
С2=С3/Кос`=2.74 нФ.(4.14)
Ёмкость блокировочного конденсатора определим из формулы:
С1=20/(2×p×f×rэ)=0.1 мкФ.(4.15)
Дроссель Lк рассчитаем по формуле:
Lк=30×X3/(2×p×f)=3.3 мкГн.(4.16)
Дроссель Lб необходим, если не выполняется условие
R1||R2³30×X2 (2.39 кОм>187 Ом).(4.17)
Энергетический расчёт АГ.
Определяем коэффициент Берга g1(q)=1/Gр=1/5.115=0.196, находим соответстующий этому значению q=60° и коэффициенты a1(q)=0.391 и a0(q)=0.218 для стационарного режима.
Вычисляем амплитуду импульса коллекторного тока:
Imк=Iко/aо(q)=32 мА
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
Iк1=a1(q)×Imк=12.6 мА.(4.19)
Рассчитываем амплитуду напряжения на базе:
Umб=Iк1×Rу=0.244 В. 4.20)
Вычисляем модуль коэффициента ОС:
|Кос|=/>0.952. (4.21)
Находим амплитуду напряжения на коллекторе:
Umк=Umб/|Кос|=0.24/0.993=0.239 В
(условие недонапряжённого режима).
Определим мощность, потребляемую от источника коллекторной цепью:
Po=Iко×Екэ=70 мВт.(4.23)
Мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором:
Pкв=0.5×rкв×(Umб/X2)2=1.53 мВт£Pквдоп=2 мВт.(4.24)
Мощность, рассеиваемая транзистором
Pк=Po-Pкв=68 мВт
Оцениваем величину допустимого сопротивления нагрузки из условия, что нагрузка будет потреблять мощность в 10 раз меньше мощности рассеиваемой кварцевым резонатором:
Rндоп³5×Umк2/Pкв=214 Ом.(4.26)
Для уменьшения влияния нагрузки и повышения стабильности частоты целесообразно включение на выходе АГ эмиттерного повторителя (ЭП) (см.рис.6.2).
/>
Рисунок 6.2 – Принципиальная схема эмиттерного повторителя на выходе АГ
По справочникам [5,6] выбираем транзистор ЭП – КТ373Б со следующими параметрами: fт=300 МГц, rб=38 Ом, bo=250, Iкmax=50 мА, Iкmaxи=200 мА, UкэRmax=25 В, Pкmax=150 мВт.
Рассчитываем ЭП аналогично п.3.3. В результате расчёта получаем следующие параметры: Ек=12 В, Uко=6 В, Rб1=15.5 кОм, Rб2=20 кОм.
Заключение
В результате проделанной работы получили структурную и принципиальную схемы АМ передатчика, рассчитанного на несущую длину волны l=9 м (f=33.33 МГц), мощностью несущей в антенне 30 Вт.
Модуляция производится путем изменения смещения модулируемого оконечного каскада.
Для питания передатчика требуется 3 источника питания: +28 В – для питания УМК и МК, +12 В – для питания ЭП, умножителя У и АГ, +3 В – для подачи начального смещения на базу транзисторов УМК и МК.
Чертёж контурной катушки ВКС приведён на РТФ КП.723500.001.
Использование транзисторов при конструировании передатчика позволит получить оптимальные массо-габаритные характеристики.
Разработанный передатчик можно использовать в качестве связного.
Список использованных источников
1 Шумилин М.С, Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Уч.пособие для техникумов. – М.: Радио и связь, 1987. – 320 с.
2 Проектирование радиопередающих устройств: Уч.пособие для ВУЗов/В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др., М.: Радио и связь, 1993. – 512 с.
3 Проектирование радиопередающих устройств на транзисторах: Методические указания к курсовому проектированию/Г.Д. Казанцев, А.Д. Бордус, А.Г. Ильин, Ротапринт ТУСУР, 1987. – 79 с.
4 Радиоприёмные устройства под ред. Жуковского: Уч.издание/ Ю.Т. Давыдов, Ю.С. Данич, А.П. Жуковский и др., М.: Высш.шк., 1989. – 342 с.
5 Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник/ В.А. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др., М.: Энергоиздат, 1982. – 904 с.
6 Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник/ К.М. Брежнева, Е.И. Гантман, Т.И. Давыдова и др., М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.