Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией

смотреть на рефераты похожие на "Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией "
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 [pic] [pic]1.2[pic]10[pic]
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: 1. Автогенератор с кварцевой стабилизацией. 2. Предварительный усилитель высокой (радио) частоты. 3. Усилитель мощности 4. Амплитудный модулятор. 5. Антенна.
Расчет Р.П. начнём с усилителя мощности.
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 частоты f от 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: [pic] Гн. [pic] Ф. [pic] Ф. [pic] [pic][pic][pic] [pic] 3.1.1[pic]Порядок расчёта режима работы БПТ. [pic] [pic]
[pic]
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.
[pic] [pic] Выходная согласующая цепь:
[pic]
Входная согласующая цепь: [pic]
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: [pic] По формулам п.3.1.1 и п.3.1.2 рассчитаем режим работы и принципиальную схему.
[pic] Расчёт цепи согласования L2C3: [pic]
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 [pic] автогенераторов, выполняемых на резонаторах в виде [pic]-контуров, менее [pic] . Однако к современным радиопередатчикам предъявляют более высокие требования по стабильности частоты. Как правило, долговременная относительная нестабильность частоты должна быть не менее чем [pic], 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.
[pic]
[pic] [pic]
Расчёт кварцевого резонатора. [pic]
[pic]
|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 [pic], где [pic] - амплитуда,[pic] - частота, [pic]- начальная фаза,[pic]- мгновенная фаза колебания.
Изменяя с помощью управляющего НЧ сигнала амплитуду [pic], 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.)
[pic]напряжение питания в режиме несущих колебаний (напряжение источника питания); [pic] амплитуда НЧ колебаний.
Вход ВЧ
Вход НЧ
Рис.3. Функциональная структурная схема АМ – модулятора при модуляции напряжением питания.
2. Расчёт электрического режима. Колебательная мощность в максимальном режиме [pic][pic] Где максимальная глубина модуляции [pic], а выходная мощность в режиме молчания [pic] Выбираем транзистор, способный рассеивать мощность того же порядка, например КТ970А, для которого [pic]
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.
[pic]
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:
1. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах.
Авторы: Б.Е. Петров, В.А. Романюк
2. Проектирование радиопередатчиков.
Под редакцией В.В. Шахгильдяна
3. Схемы устройств формирования радиосигналов.
Авторы: А.И. Александров, М.П. Кевлишвили
4. Справочник по транзисторам.
5. Каталог по транзисторам и интегральным схемам.
-----------------------
G
П.У.
У.М.
А.М.
АЭ
Входная согласующая цепь
Цепь смещения
Цепь питания
Выходная согласующая цепь
Согласующая цепь
Кварцевый резонатор
АЭ
[pic]
Входная
согласующая цепь несущей частоты
НЭ с цепями смещения и питания
Выходная согласующая цепь
Входная согласующая цепь сигнала
АЭ
Цепь смещения
Выходная согласующая цепь
Цепь питания
К174УН9