Курсовая работа по дисциплине «Устройства генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи»



Скачать 245.96 Kb.
Дата31.07.2016
Размер245.96 Kb.
ТипКурсовая
Министерство образования РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра

Радиоприемных и Радиопередающих Устройств



Курсовая работа

по дисциплине «Устройства генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи»

Вариант 52

Факультет: РЭФ

Группа: РТС9-42

Студент: Жамбровский А.А.

Преподаватель: Вовченко П. С.

г. Новосибирск – 2007

1. Введение

В данной курсовой работе требуется произвести расчет структурной схемы передатчика, применяемого на борту самолетов (вертолетов) для того чтобы обеспечивалась связь между экипажем лайнера и землей. На основании полученных данных с земли пилоты смогут применять те или иные действия: договариваться о посадке (если вдруг необходимо применить экстренную посадку), узнавать в каком циклоне они находятся, узнавать о летящих по близости объектах и держать с ними связь, и др. проблемы с которыми они сталкиваются в воздухе.

Радиосвязное оборудование в зависимости от его состава и ОУЭ сертифицируемого самолета должно обеспечивать выполнение следующих функций:

- двустороннюю связь в пределах прямой радиовидимости с диспетчерской службой каждого аэродрома, на котором совершается взлет или посадка и в диспетчерской зоне которого находится самолет;

- двустороннюю связь в любой момент полета, по крайней мере, с одной наземной авиационной радиостанцией;

- прием в любой момент полета метеорологических сводок или специальных извещений, передаваемых метеослужбами или диспетчерскими службами аэродромов по трассе полета;

- оперативную связь в любой момент полета между всеми членами экипажа;

- оповещение пассажиров в полете;

- обеспечение беспроводную связь с другими объектами находящимися как в воздухе, так и на земле.

- обеспечение речевой информации об особой ситуации при установке на самолете аппаратуры речевой информации;

- обеспечение связи после посадки самолета вне аэродрома или подачу сигнала для привода поисково-спасательных средств.

В данной курсовой работе рассматривается радиопередатчик, применяемый в гражданской авиации, как бортовая радиостанция самолётов и вертолётов для связи с наземными авиационными службами. В нём применяется амплитудная модуляция. Предусмотрена организация беспоисковой и бесподстроечной радиотелефонной связи по группе каналов из множества каналов.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра радиоприемных и радиопередающих устройств

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине



Устройства генерирования и формирования радиосигналов в системах подвижной радиосвязи

Студентке группы РТС9-42 Жамбровский А.А.

Тема работы и вариант задания: Авиационное радиосвязное оборудование. Вариант №52.

Исходные данные к работе:



  1. Диапазон рабочих частот fmin=118 МГц …. fmax=136,975 МГц

  2. Относительная нестабильность рабочей частоты

  3. Мощность в нагрузке при отсутствии модуляции Р~=5 Вт

  4. Вид модуляции – амплитудная с коэффициентом модуляции m=1

  5. Количество бесподстроечных радиоканалов N=760

  6. Разнос частот между соседними радиоканалами ΔfK=25 кГц

  7. Место установки передатчика – самолет/вертолет

  8. Уровень побочных излучений передатчиков не более 60дБ

  9. Полоса частот модулирующего сигнала F=300 – 3400 Гц

  10. Сопротивление нагрузки выходного каскада передатчика 50 Ом.

2. Расчет структурной схемы радиопередатчика.

Для реализации указанных характеристик передатчик можно построить по схеме с кварцевым генератором в герметизированном исполнении и цифрового синтезатора частот.

Расчет структурной схемы радиопередатчика начнем с выходного каскада, так как именно к нему относятся заданная мощность P~H и рабочая частота f (диапазон рабочих частот fmin(118 МГц)- fmax(136,975 МГц)). Выходной каскад радиопередатчика, как правило, представляет собою усилитель мощности.

Примем КПД выходной согласующей цепи ηСЦ1 = 0,8. Тогда, мощность на выходе каскада:



, Вт

Определим среднюю частоту диапазона:



Гц.

Исходя из требований по мощности и частоте, для выходного каскада выбираем транзистор 2Т907А. Предназначен для применения в усилителях мощности, умножителях частоты и автогенераторах на частотах 100…400 МГц­ при напряжении питания 28 В. Схема включения – ОЭ.

Определим его коэффициент усиления:

где , – частота и коэффициент усиления транзистора в типовом режиме.

По соображениям устойчивости работы ГВВ к самовозбуждению следует принимать в расчет значения КР не более 25…30 .

Полученный результат удовлетворяет данному условию т.е. примем КР=19.798.

Мощность, поступающая на вход выходного каскада:

, Вт.

Примем КПД предвыходной согласующей цепи ηСЦ2 = 0.7. Тогда, мощность на выходе предвыходного каскада:



, Вт.

На данную мощность выбираем транзистор 2Т920А. Схема включения – ОЭ, напряжении питания 12.6 В.

Его коэффициент усиления равен:

.

Рассчитаем мощность на входе предвыходного каскада:



, Вт.

Пусть КПД следующей согласующей цепи ηСЦ3 = 0.6. Определим мощность на выходе каскада:



, Вт.

Для данного каскада выбираем транзистор 2Т606А. Схема включения – с общим эмиттером, EП = 28 В. Найдем его коэффициент усиления по мощности:



.

Мощность на входе каскада:



Вт.

Зададимся КПД согласующей цепи ηСЦ4 = 0.5. Найдем мощность на выходе каскада:



мВт.



3. Расчет выходного каскада.

Для расчета выходного каскада воспользуемся методикой из [1].

Транзистор выходного каскада 2Т930А имеет следующие параметры [2]:


Тип транзистора























2Т907А

(0.6 … 1.5)

1.5

0.3 …

0.4


>16

10…80

>350

<20

(30)


190…250

(0)


1.5

4

4
















































































Диапазон рабочих частот, МГц





f’,

МГц




’,

%




-

65 (75)

4

100…400

150

7.5

400

>8

>2

45…70

28

Определим сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:



Ом

где Ом.

Возьмем параметр Sгр равным:

А/В.

Найдем коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:



Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к ЭГ:



Проверим пиковое напряжение на коллекторе:



.

Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:



Ом.

Ом.

Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:



А.

Пусть напряжение сдвига статической характеристики , температура перехода , , МГц, емкость пФ. Вычислим крутизну по переходу:



А/В.

Сопротивление рекомбинации:



Ом.

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:



А/В.

Находим коэффициенты А и В:



Пусть напряжение смещения UB0 = 0.

Определим коэффициент разложения:

.

Для полученного γ1 находим g1 = 1.61, cos(θ) = 0.087.

Рассчитаем амплитуду тока базы:

Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:



.

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:



В.

Задаемся пФ

Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:



Коэффициент усиления по мощности:



Определим постоянную составляющую коллекторного тока:



А.

Мощность, потребляемая от источника питания, и КПД коллектора:



Входная мощность, рассеиваемая мощность:



Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте:





Сопротивление ХН имеет положительный знак. Его удобно реализовать в виде Катушки с LH:





4. Расчет предвыходного каскада.

Транзистор предвыходного каскада 2Т920А имеет следующие параметры [2]:



Тип транзистора























2Т920А

2.0…4.0

-

-

>16

10…100

200 … 900

8…15

(10)


36…55


1,7

2,9

2,4







Диапазон рабочих частот, МГц





f’,

МГц




’, %



-

36

4

50…200

150

20

175

>2

7…35

>60

12.6

Таблица 2.

Определим сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:



, Ом

где Ом.

Возьмем параметр SГР равным:

, А/В.

Найдем коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:



Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к ЭГ:



Проверим пиковое напряжение на коллекторе:



.

Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:



Ом.

Ом.

Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:



А.

Пусть напряжение сдвига статической характеристики , температура перехода , , МГц, емкость пФ.

Вычислим крутизну по переходу:

А/В.

Сопротивление рекомбинации:



Ом.

,

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:



А/В.

Находим коэффициенты А и В:



Пусть напряжение смещения UB0 = 0.

Определим коэффициент разложения:

.

Для полученного γ1 находим g1 = 1.53, cos(θ) = -0.087.

Рассчитаем амплитуду тока базы:

Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:



Пиковое обратное напряжение на эмиттере:



, В.

Задаемся пФ.

Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:



Коэффициент усиления по мощности:



Определим постоянную составляющую коллекторного тока:



А.

Мощность, потребляемая от источника питания, и КПД коллектора:



Входная мощность, рассеиваемая мощность:



Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте:





Сопротивление ХН имеет положительный знак. Его удобно реализовать в виде катушки индуктивности с LH:



мкГн

5. Расчет автогенератора.

Расчет будем вести по методике из [1].

Мощность в нагрузке РН = 2 мВт,

рабочая частота fСР = 127.134 МГц.

Выбираем транзистор КТ347А с параметрами [6]:

S = ΔIK/ΔUКЭ = 0.07 А/В,

U = 0.7 В,

IKmax = 0.05 А,

UКЭmax = 15 В,

UЭБmax = 4 В,

PKmax = 150 мВт при температуре среды tСР = 25 С, h21Э =

Выбираем напряжение питания:

Задаемся углом отсечки, который в автогенераторах обычно равен

θ = 60…90°. Берем θ = 65°.

Для этого угла γ1 = 0.239, g1 = 1.76, cosθ = 0.423.

По графикам в [1] находим Fi = 1.9, Fu = 0.85, FP = 17.

Вычисляем коэффициенты обратной связи, соответствующие работе АЭ в предельном режиме:

По току:

;

По напряжению:



;

По мощности рассеяния:



.

Таким образом, в данном случае наиболее жесткое ограничение по k определяется допустимым током IKmax.

Выбираем:

.

Находим напряжение коллектор-эмиттер UКЭ:



, В.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:



, А.

Мощность, отдаваемая цепью коллектора:



, Вт.

Сопротивление и проводимость коллекторной нагрузки:



, Ом.

, См.

КПД цепи коллектора:



η=77%;

Постоянная составляющая коллекторного тока



Постоянная составляющая базового тока



Рассчитаем параметры контура автогенератора. Выбираем схему типа емкостной трехточки, обеспечивающую достаточную стабильность частоты.





Рис. 2. Схема типа емкостной трехточки с дополнительной емкостью С3 (схема Клаппа).

Для улучшения стабильности частоты выбираем контур с высокой добротностью QНЕН (добротность ненагруженного контура).



QНЕН=100

Известно, что сопротивление коллекторной нагрузки



,

где коэффициент включения контура :





рКЛ= – коэффициент включения Клаппа, задаемся рКЛ==0,25

Найдем ρ:



, Ом.

Определяем СК:



пФ.

Определим значения емкостей схемы Клаппа:



пФ;

пФ;

пФ;

пФ.

Рассчитаем величину индуктивности:



нГн.

6. Расчет частотного модулятора.

Расчет будем вести по методике из [3].

Для частотного модулятора выбираем варикап, зависимость емкости которого от обратного напряжения определяется выражением:

, пФ.

Зададимся величиной напряжения смещения Е0 = 4 В и емкостью связи ССВ = 5 пФ.

Величина емкости варикапа при Е0 = 4 В С0 = 10 пФ.

Коэффициенты связи:



;

;

.

Задаемся девиацией частоты 5 кГц.

Определим коэффициент А1:

.

Найдем коэффициент глубины модуляции m при γ = 0.5 из формулы:



.

Получаем, что m = 0.8353.

Амплитуда низкочастотного сигнала, подводимая к варикапу:

, В.

Отношение амплитуд напряжений высокой частоты находим по формуле:



.

Определим коэффициент нелинейных искажений:



; .

.

  1. Выбор блокировочных элементов.

Выберем величины емкостей блокировочных конденсаторов (блокировочные конденсаторы предназначены для блокирования переменной составляющей тока), исходя из условия, что их сопротивление должно быть много меньше сопротивления контура на этой частоте.

Примем:


, нФ.

Выберем величину индуктивности для катушки:



, мкГн.

  1. Синтезатор частот для автогенератора.

Характеристика синтезатора частот:

1) Диапазон рабочих частот: fmin =118 МГц, fmax = 136.975 МГц;

2) Полоса частот, приходящаяся на один канал: ∆fК = 25 кГц;

3) Относительная нестабильность рабочей частоты: ∆f/f = ±1·10-5;

4) Объем рабочих частот : ;

5) Уровень мощности колебаний рабочей частоты на выходе: Р = 2 мВт.

Построить возбудитель с высокой стабильностью частоты и фазы, чистым спектром и малым временем перестройки в широком диапазоне непрерывной шкалы рабочих частот технически очень трудно, так как перечисленные требования противоречивы. Поэтому в последнее время в качестве возбудителей передатчиков и гетеродинов приемников часто используют синтезаторы частоты (СЧ), которые представляют собой устройства, генерирующие колебания дискретной шкалы частот, синтезируемые из колебаний лишь нескольких или даже одного эталонного генератора (ЭГ) с прецизионной стабильностью эталонной частоты fЭ.





Рис. 3. Структурная схема цифрового синтезатора частоты.

ПГ – перестраиваемый по частоте автогенератор;

ДПКД – делитель частоты с переменным коэффициентом деления;

ИФД – импульсно-фазовый дискриминатор;

ДЧ – делитель частоты;

ФНЧ – узкополосный фильтр нижних частот;

ЭГ – эталонный генератор.

В цифровом СЧ, показанном на рис. 3, используются элементы цифровой схемотехники. По существу он представляет собой систему импульсной ФАП с ИФД, в высокочастотном тракте которой находится делитель частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД). На правый по схеме вход ИФД поступает преобразованное в импульсы колебание от ЭГ и ДЧ с высокостабильной частотой квантования . В стационарном синхронном режиме на выходе ПГ с помощью кольца ИФАП устанавливается колебание, частота которого строго кратна частоте квантования, т.е. . Выбор нужного колебания достигается грубой установкой частоты ПГ и соответствующим изменением коэффициента деления делителя ДПКД. Для сохранения на выходе ПГ заданного подавления побочных составляющих уплотненного ДМЧ приходится увеличивать инерционность ФНЧ в кольце ИФАП [1].



  1. Расчет цепей согласования.

Для согласования выходного каскада с сопротивлением нагрузки выберем фильтр типа ПCLC, т.к. П – образная схема обладает лучшей фильтрацией гармоник, необходимой для выходного УМ. В промежуточных каскадах используются согласующие цепи Г-типа. Таким образом, в качестве предвыходной СЦ выберем цепь Г-типа.



Рис. 4. Согласующая цепь Г-типа.

Здесь Z2 = 2.299 – j 1.714 Ом, Z3 = 638.219 – j 358.558 Ом.

Находим реактивные сопротивления цепи:

Ом.

Ом.

Рассчитаем величину емкости С1, учитывая влияние реактивной составляющей:



Ом.

пФ.

Рассчитаем величину индуктивности L1, учитывая влияние реактивной составляющей:



Ом.

нГн.

Примем добротность ненагруженной катушки QL = 100:



.

Проведем расчет СЦ выходного каскада.

Для расчета П-цепи представим ее виде двух Г-цепей:



Рис. 5. Согласующая цепь П-типа.

Примем RН = 50 Ом. Z1 = 34.77 – j 96.026 Ом.

Вводим в схему сопротивление R0, которое необходимо для расчета.

Сопротивление R0 выбираем из условия



R0=()Rimin,

Ом.

Находим реактивные сопротивления цепи:



Ом.

Ом.

Ом.

Ом.

Ом.

Определим величину индуктивности цепи:



нГн.

Рассчитаем величины емкостей цепи, учитывая влияние реактивной составляющей:



Ом.

пФ.

пФ.

Пусть QL = 50. Рассчитаем КПД цепи:



.

Вычислим нагруженную добротность:



.

Найдем коэффициент фильтрации для n = 2:



.

Найдем мощность побочных излучений:



Вт.

Требуемый уровень побочных излучений должен быть не более -60 дБ, т.е. мощность излучений не должна превышать 0.001 Вт. Для уменьшения уровня побочных излучений применим еще одну фильтрующую П-цепь, у которой RBX = RВЫХ = 50.

Выберем R0:

Ом.

Определим индуктивности и емкости цепи:



Ом.

Ом.

нГн.

Ом.

пФ.

Рассчитаем КПД цепи:



Определим нагруженную добротность:



.

Коэффициент фильтрации:



.

Вычислим общий коэффициент фильтрации и КПД:



.

.

Находим мощность побочных излучений:



Вт.

Полученные значения мощности побочных излучений и КПД соответствуют требуемым.



10. Расчет схемы подачи напряжений автогенератора.

Зададимся напряжением питания автогенератора: В.

В целях термостабилизации в цепь эмиттера введено сопротивление (отрицательная обратная связь). Падениями напряжения на резисторах RК и RЭ URK = URЭ = 2 В.

Сопротивление резистора в цепи эмиттера:



Ом.

Найдем сопротивление резистора RK:



Ом.

Для обеспечения автосмещения на базе транзистора поставим СБ и RБ.

Рассчитаем общее сопротивление делителя:

Ом.

Найдем сопротивления резисторов в цепи делителя напряжения:



. В.

В.

В.

кОм.

Ом.

Сопротивление смещения в эмиттерной цепи:



Ом.

Величина блокировочной емкости, подключаемой параллельно RCM:



пФ.

Блокировочная емкость не выбирается слишком большой, т.к. возможно возникновение прерывистой генерации.



Структурная схема:



Содержание



  1. Исходные данные

  2. Введение

  3. Расчет структурной схемы радиопередатчика

  4. Расчет выходного каскада

  5. Расчет предвыходного каскада

  6. Расчет автогенератора

  7. Расчет частотного модулятора

  8. Выбор блокировочных элементов

  9. Синтезатор частот для автогенератора

  10. Расчет цепей согласования

  11. Расчет схемы подачи напряжений автогенератора

  12. Структурная схема радиопередатчика

  13. Принципиальная схема радиопередатчика

  14. Перечень элементов принципиальной схемы

  15. Список литературы

стр.

3

4



5

7

11



15

18

19



19

20

24



26

27

28



29





Принципиальная схема передатчика



Список литературы.

  1. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учеб. 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.

  2. Вовченко П. С., Дегтярь Г. А. Устройства генерирования и формирования сигналов (радиопередающие устройства): Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006 – 76 с.

  3. Каганов В. И. Транзисторные передатчики. Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1976 – 448 с.

  4. Вовченко П. С. Курс лекций «Устройства генерирования и формирования сигналов».

  5. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов связи. Л. Е. Клягин, В. Б. Козырев, А. А. Ляховкин и др.; Под ред. В. В. Шахгильдяна. – М.: Связь, 1980 – 328 с.

  6. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. К. М. Брежнева, Е. И. Гантман, Т. И. Давыдова и др.; Под ред. Б. Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981 – 656 с.

  7. Проектирование радиопередающих устройств: Учеб. пособие для вузов. В. В. Шахгильдян, В. А. Власов, В. Б. Козырев и др.; Под ред. В. В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 1993.



Каталог: 7%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80 -> %D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> %D0%9A%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8
7%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80 -> Комплексные числа. Введение
7%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80 -> Благодарности Глава Процесс компиляции
%D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Цель работы: Изучить некоторые способы управления частотой автоколебаний (прямые методы частотной модуляции). Изучить схемы частотно-модулируемого диапазонного автогенератора с управителями частоты на варикапах и на диодах
%D0%9A%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8 -> Остановимся на выборе: В качестве схемы автогенератора выберем схему емкостной трехточки (рис. 9) и зададимся
%D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика
%D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница