МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙРАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТКафедраРТУПояснительная запискаккурсовому проекту
по дисциплине «Устройствогенерирования и формирования радиосигналов »
тема проекта: «Передатчик связной радиостанции»
Выполнил: ст.гр.315 КашковМ.С.
Проверил: Мостыко В.С.РЯЗАНЬ 2006
Содержание
Введение
1. Расчёт передатчика
1.1 Расчёт структурной схемырадиопередатчика
1.2 Расчёт выходного каскадарадиопередатчика
1.3 Расчет цепи согласования
2. Расчёт задающего генератора
2.1 Расчёт величин элементовкварцевого автогенератора
2.2 Расчёт энергетических показателейкварцевого автогенератора
2.3 Определение нестабильностикварцевого автогенератора
Заключение
Список используемой литературы
Приложение 1 Выписка из госта
Приложение 2 Схема электрическая принципиальная
Введение
В настоящее времярадиопередающие устройства получили широкое распространение. Они находятприменение в радиосвязи, в РЛС, в сотовой телефонии и в домашних радиотелефонах, в охранных сигнализациях, в телевидении и радиовещании т.д. Поэтомуважно иметь представление и уметь рассчитывать такие устройства. В данномкурсовом проекте необходимо разработать передатчик связной радиостанции, наэтом примере и попытаемся познакомиться с подобными устройствами.
1.Расчёт передатчика
1.1 Расчёт структурной схемырадиопередатчика
Важным этапомпроектирования является расчёт структурной схемы передающего устройства, т.к.на этом этапе определяется состав и количество блоков передатчика.
Типичная структурнаясхема передатчика выглядит так:
/>
Буферный каскад служитдля развязки автогенератора и последующей схемы.
Наличие усилителямощности перед выходным каскадом необязательно, если усиления умножителейчастоты достаточно. Начнём с расчёта по частоте:
Т.к. стабильность частотыпередатчика должна составлять />, то автогенератор должен быть скварцевой стабилизацией. Частота генератора с кварцевой стабилизацией (длякварцев, работающих на 1-ой гармонике) берут в пределах от 5 МГц до 10МГц.Возьмём частоту 5МГц. Тогда умножитель частоты должен иметь коэффициентумножения частоты равный:
/>
Нужно взять целочисленныйкоэффициент, поэтому примем n=32.Умножитель частоты, для обеспечения требуемого коэффициента умножения почастоте, делают многокаскадным.
Этот коэффициентумножения нужно распределить по каскадам умножения. Умножители частоты делают скоэффициентами умножения: 2 и 5. Разложим n на эти коэффициенты:
32=2*2*2*2*2
Принимая во внимание вышеизложенное, уточняем структурную схему:/>
рис.1
Расчёт по мощности.
На выходе передатчиканеобходимо получить мощность 15 Вт. Выходным узлом передатчика является цепьсогласования, КПД которой
/>
С учётом потерь в цеписогласования, выходной каскад должен выдавать мощность:
/>
Для выходного каскадавводят коэффициент запаса Кз=1,1…1,3. Для определённости, возьмём Кз=1,2. Витоге мощность выходного каскада должна составлять
Рвк=23.4*1,2=28Вт
/>
В справочнике найдёмподходящий по мощности и частоте (Р к > Р вк ,
f прд
Такой транзистор КТ962В.Его характеристики приведены в таб.1.
/>
Рассчитаем схемубез усилителя мощности.
С учётом того, что Кр=2,5, мощность, подаваемая на вход выходного каскада равна:
Рум5=Рвк/Крвк=28/2,5=11,2Вт.
Транзистор для умножителячастоты ум5(рис.1): 2Т962А, характеристики которого даны в таб.1.
(Кр=5). Т.к. каскадработает в режиме удвоения частоты, то Крум5=Кр/1,5=5/1,5=3,3
Мощность на выходеумножителя частоты ум4 должна быть: Рум4=Рум5/Крум5=11,2/3,3=3,39 Вт, амаксимальная частота работы ум4 составляет-80МГц
Транзистор для умножителячастоты ум4: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, тоКрум4=Кр/1,5=25/1,5=16,66
Аналогично мощность навыходе умножителя частоты ум3 должна быть: Рум3=Рум4/Крум4= 3,39/16,66=0,2 Вт,а максимальная частота работы ум3 составляет-40МГц.
Транзистор для умножителячастоты ум3: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, тоКрум3=Кр/1,5=25/1,5=16,66.
Аналогично мощность навыходе умножителя частоты ум2 должна быть: Рум2=Рум3/Крум3= =0,2/16,66=0,012Вт, а максимальная частота работы ум2 составляет-20 МГц.
Транзистор для умножителячастоты ум2: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, тоКрум2=Кр/1,5=25/1,5=16,66.
Мощность на выходеумножителя частоты ум1 должна быть: Рум1=Рум2/Крум2=0,012/16,66=0,00072 Вт, амаксимальная частота работы ум1 составляет -10 МГц.
Транзистор для умножителячастоты ум1: 2Т951В (Кр=25). Т.к. каскад работает в режиме удвоения частоты, тоКрум1=Кр/2,5=25/2,5=10
Мощность на выходефазового модулятора должна быть: Рфм=Рум1/Крум1=0,00072/10=0, 000072 Вт. Еслипринять коэффициент передачи фазового модулятора равным единицы, то получается,что мощность автогенератора 0,000072 Вт.
Кварцевые генераторымогут иметь выходную мощность до 10 мВт, отсюда следует вывод о том, чтокоэффициента усиления умножителей частоты достаточно и дополнительногоусилителя мощности не требуется. На рис.3 приведена окончательная структурнаясхема передатчика./>РИС.31.2 Расчёт выходного каскадарадиопередатчика
Методика расчётаприведена в [1]. Ниже приведена схема выходного каскада. Транзистор VT1-КТ962В. Транзистор включен по схемеОЭ, т.к. эта схема имеет наивысший коэффициент усиления по мощности. Питание натранзистор подаётся через дроссель Др2, который вместе с конденсатором С3образует фильтр нижних частот, который препятствует прохождению высокочастотныхсоставляющих на источник питания. Сделаем энергетический расчет этого каскада(расчет сделан в среде MathCAD2000). />
Рис.4 Схема электрическаяпринципиальная выходного каскада
/>/>
/>
Исходя из результатовэнергетического расчета, можно сделать вывод о том, что транзистор выбранправильно, т.к. все токи и напряжения на нём не превышают предельных значенийдля данного транзистора, при этом он отдаёт требуемую мощность. Рассчитаемостальные элементы выходного каскада:
/>
1.3 Расчет цеписогласования
Выходной каскадпередатчика должен быть нагружен на сопротивление Rэ’, только в этом случае расчеты в пункте 2 будут верны, ивыходной каскад будет отдавать заданную мощность. Расчёт цепи согласованиябудем производить по методике описанной в [2].
Из пункта 2 следует, что Rэ’=9.124 Ом (с учётом коллекторногосопротивления). Цепь согласования нагружена на кабель с волновым сопротивлениемRн=Rволн=50 Ом
В качестве цеписогласования применим П-фильтр. Из [3] известно, что одноконтурная цепьсогласования (ЦС) способна обеспечить фильтрацию (при КПД=0.8 и Qхх=80..200) Ф1к=50..100. Рассчитаем,какую фильтрацию, по техническому заданию, цепь согласования должнаобеспечивать. Так как основной составляющей побочного излучения является втораягармоника, то рассчитывать будем по току 2-й гармоники.
/>
Из этих рассуждений можносделать вывод о том, что одноконтурной цепи согласования недостаточно для того,что бы выполнить требования по фильтрации. Что бы обеспечить эти требованиянеобходимо использовать двухконтурную цепь согласования. Коэффициент фильтрациимежду контурами разбивается поровну, т.е. Ф1к=Ф2к=39.06.Что бы снизить влияние выходного сопротивления транзистора на контур, онподключён к контуру частично.
/>
/>
/>
Определимся со значенияэлементов принципиальной схемы цепи согласования (рис.4):
Ёмкости С2 (рис.4)соответствует ёмкость С1(рис.5а). Следовательно, С2=33 пФ.
Ёмкости С3(рис.4)соответствует ёмкость С2 (рис.5а). Следовательно, С3=8пФ.
Ёмкости С4(рис.4)соответствует сумма ёмкостей С3 и Ссв1(рис.5а).
Следовательно,С4=24пФ+30пФ=54пФ.
Ёмкости С5(рис.4)соответствует ёмкость С4(рис.5а).
Следовательно, С5=6.6пФ.
Ёмкости С6(рис.4)соответствует ёмкость Ссв2(рис.5а).
Следовательно, С6=34пФ.
Номера соответствующихиндуктивностей на рис.4 и на рис.5а совпадают.
Следовательно, L1=0.15 мГн и L2=0.22 мГн.
2.Расчёт задающего генератора
Как уже было сказановыше генератор должен иметь кварцевую стабилизацию, для того, что бы обеспечитьтребования по стабильности частоты. Методика расчёта изложена в [5].
/>
Все последующие расчётысделаны в среде MathCAD и всевеличины указанны в системе СИ./>/>
/>/>/>
/>/> Итак, подведём итог нашего расчёта:
1.Добились необходимойнестабильности частоты путём кварцевой стабилизации.
2.Мощность, выдаваемаяавтогенератором- 2,88 мВт, что вполне приемлемо, исходя из расчёта по мощностивсего передатчика.
В расчёте были полученызначения всех элементов автогенератора, но они не стандартных величин.Определимся теперь со стандартными номиналами элементов автогенератора (рис.6).
С1=270пФ, С2=560пФ,С3=15нФ, С4=1,3нФ,
R1=3.3Ком, R2=470Ом,R3=200Ом,
Lдр=80мкГн.
Заключение
В ходе выполнения данногокурсового проекта мы ознакомились с методикой общего проектированиярадиопередающих устройств, провели расчёт некоторых основных блоковпередатчиков.
Список используемой литературы
1.”Проектирование генератора с внешним возбуждением”.Методические указания к курсовому проектированию N1777./Под ред. Крестова П.А. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань1998г.
2.”Проектирование транзисторных каскадов передатчиков”.Учебное пособие для техникумов./Под ред. Шумилина М.С. Москва “Радио и связь”1987г.
3.”Цепи согласования. «Мтодические указания для подготовки кпрактическим занятиям.» 1520./Под ред. Мишина Ю.Л. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань1986г.
4.”Выходные усилители. Угловая модуляция. «. Методическиеуказания для подготовки к лабораторным работам. N1059. /Под ред. Мишина Ю.Л. Прибыловой Н.М. РГРТА Рязань1986г.
5.”Расчёт кварцевого автогенератора. «Методические указаниядля подготовки к практическим занятиям. N2744. /Под ред. Прибыловой Н.М. Сухорукова В.Н. РГРТА Рязань1998г.
6.”Проектирование радиопередающих устройств”. Учебное пособиедля высших учебных заведений./Под ред. В.В.Шахгильдяна. Москва “Радио и связь”1993г.
Выписка из ГОСТа
Класс излученияG3E
Мощность несущей, Вт неболее 2
Коэффициент нелинейныхискажений, %не более 10
Максимальная девиациячастоты, кГцне более 5
Уровень паразитной АМ, %не более 3
Ширина полосы частотизлучения передатчика кГц не более 16
Уровень паразитной ЧМ, %не более 30
Уровень побочногоизлучения, мкВт2
Отклонение частоты710-6