Файл: Техническое задание на проектирование радиопередающего устройства 1 Технические требования Разработать радиопередающее устройство квдиапазона с частотной модуляцией. Рабочий диапазон частот.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 34
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
.
Определим емкости Ср, Сбл и Сэ:
.
.
.
.
Сопротивление эмиттера:
.
Определим емкость эмиттерного перехода из двойного неравенства:
1/w " Rэ∙Сэ " 2Qн/w
7.957∙10-9" Rэ∙Сэ " 3.899∙10-6
Отсюда Rэ∙Сэ=1∙10-8:
.
Напряжение питания:
.
Ток базового делителя:
Iдел=(5...10)∙Iб 0=10∙46.92∙10-6=4.692∙10-4 A
Суммарное сопротивление резисторов R1 и R2:
.
Далее из двойного неравенства найдем сопротивление базового делителя, а также резисторов R1 и R2:
rвх " Rб+
" b∙Rэ
2784 " Rб+(R1 || R2) " 98 000
Rобщ=Rб+(R1 || R2)=20 кОм.
Напряжение смещения на базе транзистора:
.
Из выражения Ecм=Iдел∙R2-Iб 0∙ Rобщ-Rэ∙Iэ 0 выразим R2.
.
.
Rб=Rобщ-R1 || R2=20∙103-5 690=14 310 Ом
Найдем значение блокировочной индуктивности из условия XLбл " Rэн:
XLбл=30∙Rэн=30∙2 273=68 190 Ом.
.
Относительная нестабильность частоты генератора определяется температурой окружающей среды и температурным коэффициентом частоты кварцевого резонатора:
.
.
Рисунок 13 – Общий вид разработанного устройства: 1 – кнопка включения питания (ВКЛ/ВЫКЛ); 2 – светодиодный индикатор питания передатчика; 3 – семисегментный четырехразрядный индикатор номера канала; 4 – кнопки переключения каналов; 5 – гнездо для подключения антенны (ВЫХОД); 6 – гнездо для подключения источника внешнего сигнала (ВХОД); 7 – вентиляционные отверстия; 8 – паз для транспортировки; 9 – корпус передатчика
Заключение
В данном курсовом проекте было разработано радиопередающее устройство (РПУ) для передачи информации посредством частотной модуляции.
На основе функциональной схемы произведен расчет основных блоков передатчика.
Для получения необходимой полезной мощности в антенне применяется четырехкаскадный транзисторный усилитель мощности. На выходе усилителя включается цепь согласования, преобразующая реактивное сопротивление антенны в номинальное коллекторное сопротивление транзистора выходного каскада усилителя. Т. к. передатчик работает в некотором диапазоне частот, а не на фиксированной частоте, цепь согласования содержит настроечные емкость и индуктивность, обеспечивающие мануальное управление параметрами согласования. Управление этими элементами происходит при помощи устройства настройки. Расчет выходного каскада усилителя произведен с учетом КПД выходной цепи.
Выходная цепь, представляющая собой сдвоенный П-образный контур, позволяет получить необходимую полосу пропускания и уровень подавления побочных составляющих, соответствующий техническому заданию.
Для формирования ЧМ-колебаний используется принцип зависимости частоты автогенератора от резонансной частоты контура, которая меняется посредством варикапа в цепи управления. При подключении варикапа к контуру АГ, в нем образуется переменное напряжение, которое можно считать гармоническим. В ходе практической реализации данного устройства неизбежным является присутствие паразитных емкостей схемы и появление нестабильности частоты генератора, которая приводит к искажениям результирующего сигнала (искажениям частоты, в которой заложена информация) и сказывается на качестве передаваемого сообщения. Для уменьшения нестабильности частоты стараются получить (выбрать) нагруженную добротность контура, лежащую в диапазоне 40...60, что и было выполнено.
Формирование всех необходимых частот передатчика осуществляется в синтезаторе частот (СЧ), работающем по методу фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В ходе расчета СЧ были найдены частоты модулированного колебания и поднесущие частоты с учетом таких требований, что при смешении этих частот имеется возможность отфильтровать паразитные гармоники в результирующем сигнале. Для наилучшего подавления паразитных составляющих, которое составляет примерно 72 дБ, был выбран участок прямой на номограмме частот, которую пересекают комбинационные частоты не ниже 7 порядка. Также были найдены коэффициенты деления ДФКД и ДПКД.
Для корректной работы РПУ (а именно, кольца ФАПЧ), необходимо, чтобы полоса захвата сигнала была больше максимально возможных начальных расстроек ГУНа: чем значительнее полоса захвата превышает начальную расстройку, тем меньше длительность переходных процессов в системе ФАПЧ. В свою очередь, полоса удержания системы ФАПЧ должна быть больше полосы захвата. При расчете эти требования были соблюдены.
Результатом расчета СЧ стали определения относительной максимальной нестабильности частоты и времени перехода при перестройке на один шаг и весь диапазон.
По требованиям ТЗ необходимо обеспечить заданную нестабильность частоты в течение длительного промежутка времени. Это достигается прямой стабилизацией частоты АГ посредством кварцевого резонатора. Применение кварца позволяет обеспечить надежную работу на выбранной механической гармонике (основной частоте, с учетом разброса параметров элементов схемы при действии дестабилизирующих факторов), заданную частоту и ее стабильность, мощность в нагрузке.
При расчете, кроме основных параметров, были определены номиналы всех разделительных, блокировочных и других дискретных элементов, которые обеспечивают необходимые режимы работы транзисторов, варикапов (температурный режим, исключение прохождение постоянных и переменных составляющих в соответствующие цепи) и всего устройства в целом.
Таким образом, параметры разработанного в курсовом проекте радиопередающего устройства в полной мере удовлетворяют всем требованиям технического задания.
Список использованных источников
1. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна – М.: Радио и связь, 1993. – 512 с., ил.;
2. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учебное пособие для вузов / Г.М. Уткин, М.В. Благовещенский, В.П. Жуховицкая и др.; Под ред. Г.М. Уткина – М.: Сов. радио, 1979. – 320 с., ил.;
3. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков / М.С. Шумилин, В.Б. Козырев; Под ред. М.С. Шумилина – М., Радио и связь, 1987. – 320 с., ил.;
4. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Методические указания к выполнению курсового проектирования для студентов специальности 200700 – "Радиотехника" / Сост. Н.Н. Лисовская, С.И. Щитников. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1995. 38 с.
Определим емкости Ср, Сбл и Сэ:
. . . .Сопротивление эмиттера:
.Определим емкость эмиттерного перехода из двойного неравенства:
1/w " Rэ∙Сэ " 2Qн/w
7.957∙10-9" Rэ∙Сэ " 3.899∙10-6
Отсюда Rэ∙Сэ=1∙10-8:
.Напряжение питания:
.Ток базового делителя:
Iдел=(5...10)∙Iб 0=10∙46.92∙10-6=4.692∙10-4 A
Суммарное сопротивление резисторов R1 и R2:
.Далее из двойного неравенства найдем сопротивление базового делителя, а также резисторов R1 и R2:
rвх " Rб+
" b∙Rэ2784 " Rб+(R1 || R2) " 98 000
Rобщ=Rб+(R1 || R2)=20 кОм.
Напряжение смещения на базе транзистора:
.Из выражения Ecм=Iдел∙R2-Iб 0∙ Rобщ-Rэ∙Iэ 0 выразим R2.
. .Rб=Rобщ-R1 || R2=20∙103-5 690=14 310 Ом
Найдем значение блокировочной индуктивности из условия XLбл " Rэн:
XLбл=30∙Rэн=30∙2 273=68 190 Ом.
.
Относительная нестабильность частоты генератора определяется температурой окружающей среды и температурным коэффициентом частоты кварцевого резонатора:
. . Рисунок 13 – Общий вид разработанного устройства: 1 – кнопка включения питания (ВКЛ/ВЫКЛ); 2 – светодиодный индикатор питания передатчика; 3 – семисегментный четырехразрядный индикатор номера канала; 4 – кнопки переключения каналов; 5 – гнездо для подключения антенны (ВЫХОД); 6 – гнездо для подключения источника внешнего сигнала (ВХОД); 7 – вентиляционные отверстия; 8 – паз для транспортировки; 9 – корпус передатчика
Заключение
В данном курсовом проекте было разработано радиопередающее устройство (РПУ) для передачи информации посредством частотной модуляции.
На основе функциональной схемы произведен расчет основных блоков передатчика.
Для получения необходимой полезной мощности в антенне применяется четырехкаскадный транзисторный усилитель мощности. На выходе усилителя включается цепь согласования, преобразующая реактивное сопротивление антенны в номинальное коллекторное сопротивление транзистора выходного каскада усилителя. Т. к. передатчик работает в некотором диапазоне частот, а не на фиксированной частоте, цепь согласования содержит настроечные емкость и индуктивность, обеспечивающие мануальное управление параметрами согласования. Управление этими элементами происходит при помощи устройства настройки. Расчет выходного каскада усилителя произведен с учетом КПД выходной цепи.
Выходная цепь, представляющая собой сдвоенный П-образный контур, позволяет получить необходимую полосу пропускания и уровень подавления побочных составляющих, соответствующий техническому заданию.
Для формирования ЧМ-колебаний используется принцип зависимости частоты автогенератора от резонансной частоты контура, которая меняется посредством варикапа в цепи управления. При подключении варикапа к контуру АГ, в нем образуется переменное напряжение, которое можно считать гармоническим. В ходе практической реализации данного устройства неизбежным является присутствие паразитных емкостей схемы и появление нестабильности частоты генератора, которая приводит к искажениям результирующего сигнала (искажениям частоты, в которой заложена информация) и сказывается на качестве передаваемого сообщения. Для уменьшения нестабильности частоты стараются получить (выбрать) нагруженную добротность контура, лежащую в диапазоне 40...60, что и было выполнено.
Формирование всех необходимых частот передатчика осуществляется в синтезаторе частот (СЧ), работающем по методу фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В ходе расчета СЧ были найдены частоты модулированного колебания и поднесущие частоты с учетом таких требований, что при смешении этих частот имеется возможность отфильтровать паразитные гармоники в результирующем сигнале. Для наилучшего подавления паразитных составляющих, которое составляет примерно 72 дБ, был выбран участок прямой на номограмме частот, которую пересекают комбинационные частоты не ниже 7 порядка. Также были найдены коэффициенты деления ДФКД и ДПКД.
Для корректной работы РПУ (а именно, кольца ФАПЧ), необходимо, чтобы полоса захвата сигнала была больше максимально возможных начальных расстроек ГУНа: чем значительнее полоса захвата превышает начальную расстройку, тем меньше длительность переходных процессов в системе ФАПЧ. В свою очередь, полоса удержания системы ФАПЧ должна быть больше полосы захвата. При расчете эти требования были соблюдены.
Результатом расчета СЧ стали определения относительной максимальной нестабильности частоты и времени перехода при перестройке на один шаг и весь диапазон.
По требованиям ТЗ необходимо обеспечить заданную нестабильность частоты в течение длительного промежутка времени. Это достигается прямой стабилизацией частоты АГ посредством кварцевого резонатора. Применение кварца позволяет обеспечить надежную работу на выбранной механической гармонике (основной частоте, с учетом разброса параметров элементов схемы при действии дестабилизирующих факторов), заданную частоту и ее стабильность, мощность в нагрузке.
При расчете, кроме основных параметров, были определены номиналы всех разделительных, блокировочных и других дискретных элементов, которые обеспечивают необходимые режимы работы транзисторов, варикапов (температурный режим, исключение прохождение постоянных и переменных составляющих в соответствующие цепи) и всего устройства в целом.
Таким образом, параметры разработанного в курсовом проекте радиопередающего устройства в полной мере удовлетворяют всем требованиям технического задания.
Список использованных источников
1. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. / В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна – М.: Радио и связь, 1993. – 512 с., ил.;
2. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учебное пособие для вузов / Г.М. Уткин, М.В. Благовещенский, В.П. Жуховицкая и др.; Под ред. Г.М. Уткина – М.: Сов. радио, 1979. – 320 с., ил.;
3. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков / М.С. Шумилин, В.Б. Козырев; Под ред. М.С. Шумилина – М., Радио и связь, 1987. – 320 с., ил.;
4. Устройства генерирования и формирования радиосигналов. Методические указания к выполнению курсового проектирования для студентов специальности 200700 – "Радиотехника" / Сост. Н.Н. Лисовская, С.И. Щитников. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1995. 38 с.