Файл: Задание на курсовое проектирование 3 Список условных сокращений 4.docx

Мощность, передаваемая в фидер, P_ф	5 Вт
Рабочая частота	144 МГц
Волновое сопротивление фидера, W	50 Ом
Девиация частоты	10 кГц
Уровень подавления внеполосных излучений	35 дБ
Питание от аккумулятора	12 В

Рассчитать режим оконечной ступени и частотного модулятора. Объяснить назначение всех элементов принципиальной схемы усилителя.

Рис. 1. Принципиальная схема передатчика с частотной модуляцией

Список условных сокращений

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика;

ВЧ – высокочастотный, высокая частота;

КПД – коэффициент полезного действия

НЧ –низкочастотный, низкая частота;

ФНЧ – фильтр нижних частот;

ГВВ – генератор с внешним возбуждением.

Расчет курсового проекта.

Структурная схема радиопередатчика.

Данный передатчик реализован по схеме косвенного метода частотной модуляции. Эта схема имеет высокую стабильность частоты, но невысокое значение девиации. Расчет каскадов проводим по [2].

Рис. 1.1 - Структурная схема передатчика

Выбор транзистора для оконечной ступени усилителя

Мощность на входе фидера: P_ф=5 Вт. Исходя из данных задания на проектирования подберем транзистор с запасом по частоте и мощности из справочника [3].
Параметры транзистора КТ925Г:

Параметр	Значение
r_б	1 Ом
₀	38
f_т	450 МГц
С_к	44 пФ
С_э	800 пФ
L_э	1 нГн
L_б	2,4 нГн
S_гр	3,5 А/В
Диапазон рабочих частот	100..400 МГц
Р_Н	15 Вт
Е_П	12.6 В

Расчет режима коллекторной цепи выходного каскада

Поскольку проектируемый передатчик основан на частотной модуляции, то амплитуда выходного сигнала практически не меняется, поэтому ГВВ постоянно работает в граничном режиме. Выберем значение угла отсечки:

. Это значение оптимально по соотношению выходной мощности и КПД.

Коэффициент использования коллекторного напряжения:

Амплитуда напряжения в коллекторной цепи:

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

Постоянная составляющая тока:

Сопротивление, на которое должен работать генератор в граничном режиме:

Расчет режима базовой цепи выходного каскада

При расчёте входной цепи транзистора с ОЭ предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами транзистора по радиочастоте включен резистор R_доп , сопротивление которого составляет:

Амплитуда тока базы:

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Поскольку |E_БЭ| > 0 , то следует подобрать значение угла отсечки θ. Примем его равным 100° , тогда

Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Расчет входного сопротивления транзистора:

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности:

Расчет устройства согласования передатчика с нагрузкой

При расчете коллекторной цепи оконечного каскада с учетом изменения угла отсечки получили сопротивление коллекторной нагрузки

R_к=13.278 Ом. К такому сопротивлению необходимо трансформировать сопротивление фидера R_ф=50 Ом, который является нагрузкой разрабатываемого оконечного каскада.

В данной схеме роль согласующего устройства играет параллельный колебательный контур L₂₁-C₅₇-L₂₂-C₅₈. При перемещении местами элементов С₅₇ и L₂₂ принцип работы контура не изменится, но наглядно видно, что транзистор и нагрузка включены частично.

Рис. 1.5.1 - Схема выходной цепи с перестановкой C₅₇ и L₂₂
Выберем основные характеристики данного контура:

Характеристическое сопротивление: ρ = 150 Ом.

Добротность ненагруженного контура: Q = 150.

КПД цепи согласования необходимо подобрать из условия подавления высших гармоник. Примем его η = 0.5.

Произведем расчет цепи согласования:

Добротность нагруженного контура:

Эквивалентная индуктивность контура:

Эквивалентная емкость контура:

Коэффициент включения транзистора в контур:

Расчет индуктивностей L₂₁ и L₂₂:

Найдем активное сопротивление потерь в контуре:

Пересчитаем сопротивление нагрузки из параллельного относительно контура в последовательное. Внесенное сопротивление нагрузки с учетом принятого КПД в контуре:

Найдем добротность контура с учетом внесенного сопротивления нагрузки:

Тогда сопротивление С₅₈ будет

Следовательно, емкости С₅₇ и С₅₈:

Параметры колебательного контура:

Расчет блокировочных элементов:

Расчет устройства получения частотной модуляции

Рис. 1.6.1 - Колебательный контур фазового модулятора
В данной схеме используется косвенный метод частотной модуляции. Так как частота и фаза гармонического сигнала взаимосвязаны (

), то ЧМ колебание получается при осуществлении модуляции по фазе, но при этом устраняется зависимость девиации частоты

от частоты модуляции Ω, присущая ФМ. Это выполняется благодаря пропусканию модулирующего сигнала через интегрирующую цепь. Девиация фазы на выходе получается

, а девиация частоты при этом

зависит только от амплитуды

, что характерно для ЧМ.

При подаче модулирующего напряжения контур расстраивается относительно частоты, с которой меняется ток коллектора. Контур меняет характер своего сопротивления с действительного на комплексный, и напряжение на нем приобретает фазовый сдвиг.

Рассчитаем необходимую девиацию фазы, учитывая, что девиация частоты на выходе модулятора в 32 раза меньше, чем на выходе передатчика и составляет 319 Гц: