Расчет связного передатчика 27 2 МГц

СОДЕРЖАНИЕ: Министерство образования Российской Федерации УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Министерство образования Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ СВЯЗНОГО ПЕРЕДАТЧИКА 27,2 МГц

Екатеринбург 2003

Задание

Дано:

Передатчик с частотной модуляцией.

1. Мощность P₁ = 2,5 Вт.

2. Частота f = 27,2 МГц.

3. E_П = 12 В.

4. Антенна - штырь 1,5 м.

5. Ф₂ = 25 дБ.

- составить структурную схему передатчика;

- рассчитать режим оконечной ступени;

- рассчитать согласующее устройство оконечной ступени с антенной;

- пояснить назначение всех элементов схемы.

1. Структурная схема передатчика

Умножитель

Рис. 1 структурная схема передатчика

УНЧ - усилитель низкой частоты;

УЧ - управитель частоты;

АГ - автогенератор (кварцевый);

У - усилитель;

Умножитель частоты на 2;

ОУ - оконечный усилитель;

СЦ - согласующая цепь.

2. Расчет режима оконечной ступени

2 .1 Расчет коллекторной цепи

Паспортные данные:

r_нас = 1,73 Ом;

Е_б = 0,7 В;

I_{к о доп} = 0,8 А.

Определим коэффициент использования выходного напряжения (U_вых )

Возьмем угол отсечки (q) равным 90⁰ , тогда a₁ (q) = 0,5.

Определим амплитуду напряжения коллектора в граничном режиме:

U_кгр = Е_к *x_гр ;

U_кгр = 12*0,86 = 10,32 (В).

Найдем первую гармонику тока коллектора:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

Определим подводимую мощность P₀ .

P₀ = E_к *I_к0 ,

P₀ = 12*0,306 = 3,672 »3,7 (Вт)

Определим мощность, рассеиваемую в виде тепла:

P_к1 = P₀ - P₁ ,

P_к1 = 3,7 - 2,5 = 1,2(Вт) P_доп = 1/2U_кэдоп *I_к0доп = 26 (Вт)

Определим коэффициент полезного действия (h)

Определим сопротивление коллектора (R_к )

2.2 Расчет базовой цепи

Определим сопротивление резистора R_д , включенного по РЧ между базой и эмиттером, которое определяется по следующей формуле:

R_д »b₀ /2pf_Т C_Э

R_д » 24/2*3,14*350*10⁶ *124*10^-12 » 88(Ом)

Значение сопротивления R_бк резистора, включенного по РЧ между коллектором и базой:

R_бк = b₀ /2pf_Т C_к

R_бк = 24/2*3,14*350*10⁶ *12*10^-12 » 909,46 (Ом)

Рассчитаем амплитуду тока базы:

где c = 1 + g₁ (q)2pf_Т C_к R_к

c = 1 + 0,5*2*3,14*350*10⁶ *12*10^-12 *21,5 » 1,28

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:

I_б0 = I _к0 /b ₀

I_б0 = 0,306/24 = 0,013(А);

I_э0 = I_к0 + I_б0

I_э0 = 0,306 + 0,013 = 0,319 (А).

Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Рассчитаем элементы схемы:

L_вхОЭ = 4*10^-9 + 4*10^-9 /1,28 » 9,12 (нГн);

Входное сопротивление транзистора (Z_вх = r_вх + jX_вх ):

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности транзистора:

k_p = P₁ /P_вх

k_p = 2,5/0,09=27,78.

3. Расчет штырьевой антенны

3.1 Из конструктивных соображений выбираем радиус штыря:

r = 5*10^-3 (м)

3.2 Находим волновое сопротивление антенны:

3.3 Входное сопротивление:

4 . Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной

4.1 Расчет трансформатора сопротивления

Емкость С₂₂ предназначена для разделения по постоянной составляющей тока I_к0, реактивное сопротивление Х_С22 должно удовлетворять соотношению:

Х_{C 22} R_ое = 4R_к , (Х_С22 = R_ое /[50…100])

X_{C 22} = (wC₂₂₎ ^-1 = 4R_к /100

С₂₂ = 100/(4*21,5*2*3,14*27,2*10^-6 ) = 6,8 (нФ);

X_{L 2} R_ое = 4R_к, (Х_L2 = R_ое *[50…100])

X_{L 2} = wL₂ = 4R_к *100

L₂ = 4*21,5*100/(2*3,14*27,2*10^-6 ) = 50,3 (мкГн).

Волновое сопротивление:

Z_С = 2*21,5 = 43 (Ом).

Ток в линии:

Требуемая индуктивность линии:

где a₁ , и сходя из допустимой неравномерности АЧХ трансформатора на f =27,2 МГц, равен 0,1.

U_пр = U_к = 10,32 (В).

Исходя из волнового сопротивления линии выбираем кабель КВФ-37:

Z_C = 37 Ом;

С_{погонная} = 120 пФ/м;

b = 2,56 мм (внешний диаметр кабеля);

с = 0,78 мм (внутренний диаметр).

Геометрическая длина линии:

где q 18…54 при Z_C = Z_{C треб} (берем q = 30),

e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (фторопласт e = 2,1).

Для данного уровня мощности, из условия обеспечения добротности Q не ниже 10 на частоте f, выбираем феррит марки 1000 НМ:

m_н = 1000;

Q = 20 при B = 0,01 Тл.

Выбираем многовитковую конструкцию на кольцевом ферритовом сердечнике с типоразмерами:

D = 45 мм;

d = 28 мм;

h = 12 мм.

Средний диаметр феррита:

D_ср = 0,5(D + d),

D_ср = 3,65 (мм).

Максимальная магнитная индукция на рабочей частоте:

где P_ф - допустимые удельные тепловые потери в феррите (P_ф 0,3…1,5 Вт/см² ).

Выберем B_f = 15*10^-3 Тл.

V = pD_ср S,

V =3,14*3,65*(0,5*1,2*1,7)=11,7 (см³ ).

V V_min

Число витков:

Уточняем L_{пр.расч} :

pd = 3,14*2,8 = 8,8 (см),

wb = 10*0,256 = 2,56 (см),

следовательно, все витки помещаются на феррит.

Удельные тепловые потери в феррите:

Мощность потерь в феррите:

4.2 Расчет колебательного контура

Для определения номиналов элементов (С₂₃ , L₃ ) колебательного контура пересчитаем сопротивление антенны в контур следующим образом:

Рис. 2 Пересчёт сопротивления антенны в контур

Сопротивление на зажимах контура равно 4R_к , добротность контура из конструктивных соображений примем равной 100.

Общая емкость контура равна:

Коэффициент включения равен:

Характеристическое сопротивление контура в резонансе:

Далее находим индуктивность контура:

Приведем конструктивный расчет индуктивности L₃ :

- диаметр провода катушки:

- число витков:

- электрическая прочность катушки:

а) напряжение между соседними витками:

Uв = 2Uк/N

Uв = 2*10,32/3 » 6,9 (В).

b) напряженность поля между витками:

E = Uв/(g - d),

E = 6,9/(1,5*2,26- 2,26) » 6,1 (В/мм) Eдоп = 250 - 300 (В/мм).

Библиографический список

1. ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства генерирования и формирования радиосигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1998.

2. Проектирование радиопередатчиков: Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - 4 -е изд., перераб. И доп. - М.: Радио и связь, 2000. -656 с.: ил.

3. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997. 31 с.

4. М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учеб. пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.: ил.

Скачать архив с текстом документа