Применение и значение транзисторов в передатчиках, расчет и обоснование их структурной схемы. Электрический расчет нагрузочной системы выходного каскада. Выбор схемы автогенератора и транзистора. Определение нагрузочной системы умножителя частоты.
Аннотация к работе
КОЛЛЕКТОРНАЯ МОДУЛЯЦИЯ, РАДИОПЕРЕДАТЧИК, УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, МОДУЛИРУЕМЫЙ КАСКАД, УМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, УГОЛ ОТСЕЧКИ, ПОЛОСА ЧАСТОТ, КВАРЦЕВЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР. Цель работы: Приобретение навыков аналитического расчета радиопередающего устройства по заданным к нему требованиям. Спроектированное устройство содержит кварцевый автогенератор, усилители мощности, модулирующий каскад, усилитель модулированных колебаний, схему сложения мощностей и имеет следующие электрические показатели: выходная мощность, излучаемая в пространство 10 Вт (в режиме максимальной мощности), рабочая частота 27 МГЦ, максимальный коэффициент модуляции 1.Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций - генерации электромагнитных колебаний высокой и сверхвысокой частоты и их модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. техника радиопередающих устройств развивается непрерывно и интенсивно.В начале проектирования необходимо составить структурную схему всего тракта радиочастоты передатчика. В процессе выполнения работы, когда рассчитывается большинство каскадов передатчика, иногда в структурную схему приходится вносить некоторые изменения. Этот каскад является почти обычным усилителем высокочастотных колебаний, однако, его амплитуда на выходе пропорциональна величине модулирующего сигнала. Эта частота и задана в качестве рабочей частоты передатчика, поэтому нет необходимости ставить умножители частоты. Наиболее реально предположить, что передача энергии от передатчика к антенне будет осуществляться по коаксиальному кабелю, т.к. для используемой рабочей частоты подойдет только такой вид фидера: частота слишком высока, чтобы передавать колебания по обычной двухпроводной линии (вследствие больших потерь) и недостаточна для передачи энергии по волноводу (изза невозможности реализации низкочастотного волноводного тракта в связи с наличием критической длины волны в волноводе).Начальными данными при расчете являются рабочая частота передатчика (27МГЦ) и мощность излучаемая в пространство (10Вт) в режиме максимальной мощности). Все каскады передатчика будем рассчитывать в режиме максимальной мощности, чтобы обеспечить работоспособность активных элементов (АЭ). При передачи мощности от оконечного каскада в нагрузку, будут потери мощности в цепях согласования и в фидере, поэтому необходимо учесть эти потери. Тогда максимальная мощность непосредственно на выходе оконечного каскада будет равна: На этом этап выбора структуры радиопередатчик заканчивается.Электрический расчет оконечного каскада начнем с выбора транзистора. Как было сказано выше, он должен обеспечить номинальную мощность на выходе, не меньшую мощности в максимальном режиме, т.е. По всем параметрам нам для данного каскада подходит высокочастотный транзистор большой мощности структуры n-p-n, 2Т957А.-полезная мощность, генерируемая транзистором……... Порядок энергетического расчета на заданную мощность в критическом режиме следующий: Выбираем угол отсечки коллекторного тока , т.е. Выберем в качестве напряжения источника коллекторного питания значение из стандартного ряда, удовлетворяющие условию: (3.5) Уточним значение амплитуды переменного напряжения на коллекторе: (3.6) Постоянная составляющая тока коллектора: (3.9)При проектировании выходных колебательных систем (ВКС), устанавливаемых после оконечного каскада передатчика, на первом плане стоит задача обеспечения заданной фильтрации высших гармоник. Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в транзисторах в нелинейном режиме, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (антенне, фидере) до уровня, определяемого международными нормами. Кроме этого, к ВКС ставится требование к трансформации нагрузочного сопротивления при достаточно простой конструктивной реализации, даже ценой некоторого снижения требований к КПД цепей связи и к фильтрации побочных составляющих. Этот контур сводится к приведенному П-образному контуру (см. рис. Такое разделение и обеспечивает получение коэффициентов включения транзистора и нагрузки в контур, отличных от единицы.В качестве элементов, входящих в ВКС, выступают в основном стандартные, такие как конденсаторы. Но, к сожалению, элемент, обеспечивающий необходимую индуктивность в ВКС, является нестандартным и не гостированным. Выходными данными в подобных расчетах являются: параметры сердечника (основания) катушки, толщина намоточного провода, количество витков в намотке, сопротивление потерь. Методика расчета, приведенная ниже, соответствует методике представленной в [3]. На рисунке 3.3 представлено поперечное сечение катушки индуктивности и обозначены основные габаритные величины, используемые в дальнейшем при расчете.В процессе расчета выходного усилителя мощности были получены необходимые напряжения и токи, обеспечивающие работу транзистора по постоянному току. Для получения в определенных цепях транзистора требуемого постоянного тока рассчитаем элементную базу усилителя мощности. Именно эта схема соответствует нашему выходному усилителю мощности.
План
Содержание
Введение
1. Расчет и обоснование структурной схемы передатчика
1.1Обоснование структуры радиопередатчика
1.2 Предварительный расчет
2. Расчет оконечного каскада
2.1 Выбор транзистора
2.2 Энергетический расчет каскада на максимальную мощность
2.3 Электрический расчет нагрузочной системы выходного каскада
2.4 Конструктивный расчет элементов нагрузочной системы
2.5 Расчет элементной базы оконечного каскада
3. Расчет модулируемого каскада
3.1 Теория коллекторной модуляции и предварительные расчеты
3.2 Выбор транзистора
3.3 Энергетический расчет каскада на максимальную мощность
3.4 Расчет режима молчания
3.5 Электрический расчет нагрузочной системы модулируемого каскада
3.6 Расчет элементной базы модулируемого каскада
4. Расчет промежуточного каскада
4.1 Предварительные расчеты и выбор транзистора
4.2 Энергетический расчет каскада на максимальную мощность
4.3 Электрический расчет нагрузочной системы промежуточного каскада
4.4 Расчет элементной базы промежуточного каскада
5. Расчет умножителя частоты
5.1 Теоритический сведения и предварительные расчеты