Формирование и передача сигналов

Размещено на http://www.allbest.ru/

КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

КАФЕДРА РАДИООБОРУДОВАНИЯ СУДОВ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«ФОРМИРОВАНИЕ И ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ»

Петропавловск-Камчатский 2012



Содержание

Введение

1. Обоснование структурной схемы

2. Расчет структурной схемы и выбор транзисторов

3. Обоснование принципиальной электрической схемы

3.1 Расчет оконечного каскада УМ

3.2 Расчет выходной колебательной системы

3.3 Расчет предоконечного каскада УМ

4. Выбор источника вторичного электропитания

Заключение

Список использованной литературы



Введение

судовой передатчик транзистор

Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций - генерации электромагнитных колебаний высокой и сверхвысокой частоты и их модуляция в соответствии с передаваемым сообщением.

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

Целью данного курсового проекта является проектирование судового передатчика, работающего в диапазоне 0,4 - 1 МГц, имеющую выходную мощность 250 Вт.

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



1. Обоснование структурной схемы

Задающий генератор

В качестве устройства формирования частоты мною выбран кварцевый автогенератор, который формирует частоту 490 кГц.

Частотный модулятор.

Частотный модулятор предназначен для модулирования несущего сигнала в соответствии с передаваемым сообщением.

Усилитель мощности (УМ).

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



2. Расчет структурной схемы и выбор транзисторов

Согласно техническому заданию передатчик должен иметь выходную мощность 400 Вт и рабочую частоту частот 490 кГц.

Так как в диапазоне КВ нет транзисторов, имеющих такую мощность, оконечный каскад усилителя мощности собран на 2 транзисторах 2Т947А.

Транзистор 2Т980А имеет выходную мощность 200 Вт и граничную частоту 30 МГц. Таким образом, соединив транзисторы по двухтактной схеме, можно получить заданную мощность 400 Вт.

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 2Т922А, имеющий выходную мощность 5 Вт.

Мощность транзистора для каскада предварительного усиления рассчитывается по формуле:

(Вт)

В соответствии с полученными данными, мне подходит транзистор КТ929 А, имеющий выходную мощность 1 Вт.



3. Обоснование принципиальной электрической схемы

Оконечный каскад усилителя мощности.

Поскольку при параллельном включении АЭ суммарное входное сопротивление и оптимальное сопротивление нагрузки уменьшается, а при двухтактном - увеличивается, часто для повышения выходной мощности применяют комбинацию двухтактной и параллельной схем включения АЭ.

Входная мощность с помощью трансформатора Тр.2 разветвляется на 2 канала. Одно плечо образовано транзистором , другое - . Выходы транзисторов каждого плеча соединены параллельно. Резисторы - корректирующие.

Равномерное распределение вторичных обмоток трансформатора по периметру магнитопровода приводит к выравниванию режимов работы транзистора и увеличению надежности усилителя.

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.[1]

Рис. 1 Транзистор 2Т947А

Справочные данные транзистора:

(МГц) (кГц) (Вт) (нФ) (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. 130 < 200 Вт

7) Электронный КПД:

8) Величина управляющего заряда:

(Кл)

9) Величина допустимого напряжения эмиттера:

(В)

Проверка: | < => | 0,5| < 4 (В)

10) Величина постоянной составляющей управляющего напряжения:

(В)

11) Сопротивление коллекторной цепи:

(Ом)

12) Коэффициент пропорциональности входной емкости:

13)

14) Амплитуда первой гармоники суммарного тока базы:

(А)

15) Сопротивление корректирующего резистора:

(Ом)

16) Мощность, рассеиваемая на корректирующем резисторе:

(Вт)

17) Активное сопротивление входной цепи:

(Ом)

18) Мощность, рассеиваемая входной цепью:

(Вт)

19) Суммарная мощность, рассеиваемая входной цепью:

(Вт)



20) Коэффициент усиления по мощности:

21) Индуктивность входной цепи:

(нГн)

22) Емкость входной цепи:

(нФ)

3.2 Расчет выходной колебательной системы

Рис.2. Расчет Г-образного звена

1) (Ом)

2) (Ом)

3)

4)

7) (мкГн)

8) (мкФ)

Значения параметров элементов ВКС:

(мкФ) (мкГн) (мкФ)

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.

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

Вт, 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 КТ348А

Справочные данные:

(МГц) (пФ) (пФ)

(пс) (В) (В)

(мА) (мВт) (мА/В)

0(В) (МГц)

Граничные частоты:



(МГц)

100 +3,3 = 103,3 (МГц)

1)Активная часть коллекторной емкости:

3 (пФ)

2)Сопротивление потерь в базе:

133,3 (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 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)

7) (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 частотного модулятора.

Рис.4. Данные для расчета:



1) Несущая частота: (МГц)

2) Относительная девиация частоты:

3) Коэффициент гармоник: %

Из расчета генератора известны его параметры:

(В) (В) (В)

(пФ) (пФ) (пФ)

Выбрал варикап КВ 104 Е, емкость которого 100 (пФ) при 4 (В) и добротность Q = 100 .

Предельные параметры варикапа:

(В) (мВт)

Степень нелинейности вольт-фарадной характеристики v = 0,5

Чтобы смещение на варикап можно было подавать от источника коллекторного питания транзистора (В), выбираем постоянное смещение на варикапе, близкое к этой величине. Пусть (В), тогда:

1) (В)

2)

3) Коэффициент вклада варикапа в суммарную емкость контура:

4) Коэффициент включения варикапа в контур:



5) Амплитуда высокочастотных колебаний:

(В)

6) (пФ)

7) Амплитуда модулирующих колебаний:

(В)

8) (пФ)



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 15 А.



Заключение

В результате проделанной работы мною был спроектирован навигационный радиопередатчик, работающий в диапазоне частот 4 - 6 МГц с выходной мощностью 1500 Вт.

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 ВЧ диапазона, расчет выходной колебательной системы, расчет предоконечного каскада усилителя мощности.

В качестве конструктивной разработки была выполнена печатная плата одного из трех модулей 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) “ Полупроводниковые приборы: транзисторы “ Петухов В.М., справочник, Москва, “ Радио и связь “, 1993г.

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

...