Береговой навигационный передатчик

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

По дисциплине «Формирование и передача сигналов»

Тема: «Береговой навигационный передатчик»



Навигационный передатчик.

Параметры передатчика:

1. Мощность: 2 кВт.

2. Тип и параметры антенны: луч 21 м

3. Волновое сопротивление: 75 Ом

4. Рабочая частота: 16 МГц.

5. Диапазон модулирующих частот: 0,3 - 3,5 кГц.

6. Вид модуляции: J3E, Н3Е.

7. Мощность побочных излучений: не более 100 мВт.



Введение

Целью данного курсового проекта является проектирование судового навигационного передатчика для связи на частоте 16 МГц с выходной мощностью 2 кВт.

Одной из основных тенденций развития техники радиопередающих устройств является стремление выполнить передатчик полностью на полупроводниковых приборах и интегральных микросхемах.

Так как существующие приборы могут обеспечить такую мощность, передатчик вполне может быть выполнен полностью на полупроводниковых приборах.

радиопередающий транзистор электрический генератор



1. Обоснование структурной схемы

В состав передатчика входит возбудитель, усилитель мощности, блок однополосной модуляции и выходная колебательная система.

Задающий автогенератор.

В качестве устройства формирования частоты мною выбран кварцевый автогенератор, который формирует частоту 16 МГц.

Однополосный модулятор.

Модулятор предназначены для модулирования несущего сигнала в соответствии с передаваемым сообщением.

БУ.

Буферный усилитель предназначен для усиления высокочастотного сигнала, поступающего с задающего генератора.

Усилитель мощности (УМ).

УМ предназначен для усиления мощности сигнала задающего генератора до необходимого уровня и передачи сигнала в выходную колебательную систему.

Работа в режиме однополосной модуляции.

В первом преобразователе частоты ПЧ-1 происходит смешивание частоты 500 кГц ОМ-сигнала и 500 КГц от отдельного гетеродина. Сигнал с частотой 1 МГц далее поступает на полосовой фильтр, настроенный на частоту 1 МГц.

С выхода полосового фильтра сигнал с частотой 1 МГц поступает на второй смеситель, где смешивается с частотой сигнала задающего генератора (ЗГ). ЗГ генерирует частоту 3 МГц. Сигнал с частотой 4 МГц поступает в буферный усилитель (БУ), а из БУ в блок усиления мощности.



2. Расчет структурной схемы и выбор транзисторов

Согласно техническому заданию передатчик должен иметь выходную мощность 2 кВт и рабочую частоту 16 МГц. Так как в диапазоне КВ нет транзисторов, имеющих такую мощность, оконечный каскад усилителя мощности собран на 12 транзисторах 2Т9126А.

Транзистор 2Т9126А имеет выходную мощность 500 Вт и граничную частоту 100 МГц. Таким образом, соединив транзисторы по двухтактной схеме, можно получить заданную мощность 5кВт.

Мощность транзистора для предоконечного каскада рассчитывается по формуле:

, где

- мощность транзистора оконечного каскада

- мощность транзистора предоконечного каскада

- коэффициент усиления транзистора оконечного каскада

= (Вт)

По данному требованию подходит транзистор КТ922Д, имеющий выходную мощность 30 Вт и диапазон рабочих частот 1,5 - 30 МГц. Мощность транзистора для каскада предварительного усиления рассчитывается по формуле:

(Вт)



В соответствии с полученными данными, мне подходит транзистор КТ920 Б, имеющий выходную мощность 5 Вт и диапазон рабочих частот 1,5 - 30 МГц.

Для увеличения стабильности частоты транзистор для задающего генератора должен иметь мощность не выше 100 мВт. По этим требованиям подходит транзистор 2Т348А, имеющий максимальную мощность 15 мВт и граничную частоту 100 МГц.



3. Обоснование принципиальной электрической схемы

Оконечный каскад усилителя мощности.

Оконечный каскад выполнен по модульной схеме. Каждый из шести модулей собран по двухтактной схеме и работает в режиме B. Для снижения нелинейных искажений применяется ООС по току - резисторы и , а также ООС по напряжению с дополнительной обмотки трансформатора Тр.14. Для коррекции частотной характеристики усилителя в рабочем диапазоне частот можно применять следующие меры: выбирать транзисторы с граничной частотой выше верхней частоты диапазона ; применять в базовых цепях корректирующие ячейки и ; параллельно обмотке трансформаторов Тр.20 включать конденсатор и настраивать получившийся параллельный контур на частоту несколько выше частоты . В мощных усилителях с биполярными транзисторами приходится вводить систему защиты транзисторов от перегрева и лавинно-образного нарастания коллекторного тока. Для этой цели на радиаторе транзисторов укрепляются вблизи транзисторов термочувствительные диоды . При повышении температуры радиатора сопротивление диода падает, уменьшается напряжение транзистора снижается ток этого транзистора и уменьшается напряжение смещения транзисторов .

Задающий генератор.

Задающий генератор передатчика представляет собой кварцевый генератор, активная часть которого выполнена на транзисторе 2Т348А, работающем на механической гармонике кварца. Генератор собран по схеме емкостной трехточки с общим коллектором. Колебательный контур образован конденсаторами , кварцевым резонатором и индуктивностью .

Цепочка - корректирующая цепочка; - сопротивление автосмещения, - блокировочные емкости. Емкость обеспечивает оптимальное сопротивление нагрузки на выходных электродах транзистора и препятствует прохождению в нагрузку постоянного тока источника питания. Фиксированное смещение осуществляется путем подачи на базу транзистора части напряжения через резистивный делитель .

3.1 Расчёт оконечного каскада УМ

Рис. 1 Транзистор 2Т9126А

Справочные данные транзистора:

(МГц) (кГц) (Вт) (мкФ) (пФ) (нГн) (нГн) (нГн) (А) (пс)

= 4 (В)

Произведём расчёт по методике [1]:

Коэффициенты Берга:

(А)

Граничные частоты:

(МГц)

(МГц)

(МГц)

Расчёт режима транзистора.

1) Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения:

(В)

2) Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

(А)

3) Постоянная составляющая коллекторного тока:

(А)

4) Мощность первой гармоники:

(Вт)

5) Мощность, потребляемая от источника питания:

(Вт)

6) Рассеиваемая мощность:

(Вт)

Проверка: Ррас.<Рдоп. т.е. 220 < 330 Вт

7) Электронный КПД:

8) Величина управляющего заряда:

(Кл)

9) Величина допустимого напряжения эмиттера:

(В)

Проверка: | < => | 0,34| < 4 (В)

10) Величина постоянной составляющей управляющего напряжения:

(В)

11) Сопротивление коллекторной цепи:

(Ом)

12) Коэффициент пропорциональности входной емкости:

13) Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы:

(А)

14) Сопротивление корректирующего резистора:

(Ом)

15) Мощность, рассеиваемая на корректирующем резисторе:

(Вт)

16) Активное сопротивление входной цепи:

(Ом)

17) Мощность, рассеиваемая входной цепью:

(Вт)

18) Суммарная мощность, рассеиваемая входной цепью:

(Вт)

19) Коэффициент усиления по мощности:

20) Индуктивность входной цепи:

(нГн)

21) Емкость входной цепи:

(мкФ)

Это был расчет для одного плеча схемы сложения мощности. Так как оконечный каскад собран на двенадцати транзисторах, следует умножить на 12 следующие параметры:

1) (Вт)

2) (Вт)

3) (Вт)

4) (Ом)

5) (Ом)

6)

7) (В)

8) (А)

3.2 Расчет выходной колебательной системы

Рис. 2

Расчет Г-образного звена:

1) (Ом)

2) (Ом)

3)

4)

7) (мкГн)

8) (нФ)

Значения параметров элементов ВКС:

(нФ) (мкГн) (нФ)

Расчет П- образного четырехполюсника.

Так как П-образный фильтр собран из двух Г-образных цепочек, то индуктивность контура (мкГн).

а)

где: угловая частота второй гармоники несущей частоты радиопередатчика.

(рад/сек)

б)

в)

;

Для данной схемы фильтра мера передачи

Коэффициент затухания второй гармоники:

Так как выходная колебательная система состоит из трех П-образных звеньев, коэффициент затухания второй гармоники:

При максимальной мощности излучения радиопередающего устройства

кВт, величина побочного излучения составляет не более

(мВт)

Таким образом, в результате проведенного расчета видно, что мощность побочных излучений не превышает заданную.

3.3 Расчёт задающего генератора

Рис. 3. Транзистор КТ312Б

Справочные данные:

(МГц) (пФ) (пФ)

120 (пс) 15 (В) (В)

(мА) (мВт) (мА/В)

20 (В) (кГц)

Граничные частоты:

(МГц)

300 +10 = 310 (МГц)

1) Активная часть коллекторной емкости:

3(пФ)

2) Сопротивление потерь в базе:

133(Ом)

Расчет корректирующей цепочки:

1) (Ом)

2) Сопротивление корректирующего резистора:

(Ом)

3)(пФ)

4) (Ом)

5) Крутизна переходной характеристики:

(А/В)

Расчет электрического режима:

(мА)

(В)

Основные параметры генератора:

1) Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

(В)

2) Постоянная составляющая коллекторного тока:

(мА)

3) Амплитуда первой гармоники напряжения на базе транзистора:

(В)

4) Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения:

(В)

5) Сопротивление коллекторной цепи:

(Ом)

6) Мощность первой гармоники:

(мВт)

7) Потребляемая мощность:

(мВт)

8) Рассеиваемая мощность:

(мВт)

Проверка: 150 (мВт)

9) Электронный КПД:

%

10) Напряжение смещения:

(В)

[

11) Напряженность режима:

12) Напряженность граничного режима:

Проверка:0,05

Расчет резонатора.

Выбрал L=1,5 мкГн и

1) Характеристическое сопротивление:

(Ом)

2) Суммарная емкость контура:

(пФ)

3) Резонансное сопротивление контура:

(кОм)

4) Коэффициент включения контура в выходную цепь транзистора:

5) Эквивалентная емкость связи с нагрузкой:

(пФ)

6) (пФ)

Расчет емкостей и .

(МГц)

(Ом)

1) Добротность нагруженного контура:

(пФ)

2) Эквивалентная емкость:

(пФ)

3) (пФ)

Расчет цепи питания.

1) (Ом)

Выбрал (Ом), тогда (мкФ)

2) (В)

Расчет цепи смещения.

1) (В)

2) (кОм)

3) (Ом)

4) (кОм)

5) (кОм)

6) (нФ)

3.4 Расчет балансного модулятора

Рис. 4

Диод Д20

( кОм ) (кОм)

1) (кОм)

2) (кОм)

3) (кОм)

4) (кОм)

5) (МОМ)

6) (МОМ)

7) 000

8) Принял (В)

9) По графику рис.6.11

10) (В)

11) (В)

12) (В)

13) (мА)

14) (мА)

15) (Вт)

16) (Вт)



4. Выбор источника вторичного питания

Потребляемый ток разработанного передатчика складывается из токов, потребляемых каскадами усилителя мощности.

(А)

Из полученных результатов расчета видно, что для разработанного передатчика необходим блок питания с током нагрузки 190А.



Заключение.

В результате проделанной работы был спроектирован навигационный радиопередатчик, работающий на частоте 4 МГц с выходной мощностью более 5 кВт.

Была разработана структурная схема, проведен расчет необходимой мощности транзисторов. По структурной схеме разработана принципиальная электрическая схема радиопередатчика.

Для радиопередатчика были произведенные следующие расчеты: расчет необходимого числа каскадов усилителя, расчет оконечного каскада навигационного передатчика, расчет выходной колебательной системы, расчет задающего генератора и модулятора H3E.

В качестве конструктивной разработки была выполнена печатная плата оконечного каскада усилителя мощности.

Был выбран источник вторичного электропитания.

В соответствии с современными требованиями передатчик выполнен полностью на полупроводниковых элементах.



Список использованной литературы

1) “ Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах “ Петров Б.Е., Романюк В.А.

2) “ Полупроводниковые приборы: транзисторы “ справочник под общей редакцией Горюнова Н.Н., Москва, Энергоиздат, 1982 г.

3) “ Краткий справочник конструктора РЭА “ под редакцией ВарламоваР.Г.

4) “ Проектирование радиопередатчиков “ под редакцией Шахгильдяна В.В., Москва, “ Радио и связь “, 2000 г.

5) «Судовая радиосвязь» Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ БакееВ Д.А., Дуров А.А., Кан В.С., Резников В.Ю., «Судостроение», 2001 г.

Размещено на Allbest.ru

...