Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика



Скачать 403.99 Kb.
страница1/3
Дата31.07.2016
Размер403.99 Kb.
  1   2   3

  1. Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика.


Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

4

Выходной каскад

В соответствии с рекомендациями [1] и [2] примем КПД выходной согласующей цепи . Тогда мощность, требуемая от выходного каскада УМ с учетом потерь в выходной цепи согласования будет равна:



Однако транзистор в выходной каскад следует выбирать с учетом производственного запаса по мощности, характеризуемого коэффициентом , и вида модуляции, характеризуемого коэффициентом k. При частотной модуляции . Тогда мощность транзистора должна удовлетворять следующему условию:



Кроме того транзистор должен иметь граничную частоту, превышающую рабочую, но не более, чем в 3…5 раз, т.к. при этом ухудшается устойчивость усилителя из-за большого коэффициента усиления по мощности.

Рабочую частоту передатчика выберем на середине рабочего диапазона частот:

Используя справочные данные транзисторов, представленные в [4], [5] и [6], выберем транзистор, удовлетворяющий заданным требованиям по мощности и частоте.

Выберем транзистор КТ904А.

Таблица 1.1 Характеристики транзистора КТ904А:



Граничная частота , МГц



КПД,



Экспериментальная частота , МГц



Выходная мощность , Вт



Коэффициент усиления по мощности , в разах



Напряжение питания , В

28

Рассчитаем коэффициент передачи по мощности выходного каскада передатчика для определения мощности, подаваемой на вход каскада:

Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

5

Предварительный расчет показал, что при типовом значении напряжения питания коэффициент передачи по мощности получается недозволительно большим ( > 30), а учитывая, что транзистор достаточно высокочастотный (граничная частота более, чем в три раза превышает рабочую), такое большое усиление может привести к самовозбуждению выходного каскада.

Для снижения коэффициента усиления до рекомендуемого значения, не превышающего 25…30, понизим напряжение источника коллекторного питания. Выберем по стандартному ряду напряжений . Тогда коэффициент усиления на рабочей частоте при выбранном напряжении питания, необходимый для обеспечения заданной мощности на выходе, определяется следующим образом:



1.2 Первый предварительный каскад

Зная коэффициент усиления выходного каскада, можно найти мощность, которая должна подаваться на вход каскада, исходя из определения коэффициента усиления по мощности:



Выходной и первый предвыходной каскад должны согласовываться с помощью цепи согласования. Таким образом, найденная мощность должна обеспечиваться на выходе цепи согласования, стоящей между первым предвыходным и выходным каскадами УМ. Однако расчет структурной схемы ведется приближенно, по общим основным данным активных элементов (АЭ), без учета тонкостей процессов, протекающих в каскадах усиления, поэтому на данном этапе расчета структурной схемы уже могут иметь место погрешности. В процессе расчета электрических схем каскадов некоторые данные структурной схемы могут быть скорректированы, изменены. Поэтому, учитывая общность расчетов, а также для их упрощения в последующих маломощных каскадах усиления будем сами задаваться коэффициентами усиления транзисторов, не забывая о потерях полезной мощности в межкаскадных ЦС. Это вполне возможно, т.к. заданные коэффициенты усиления можно будет обеспечить при расчете электрических схем каскадов. Поэтому следует выбирать намеренно заниженный коэффициент усиления порядка 5…10.

Выберем коэффициент передачи по мощности первого предвыходного каскада (ПВК1) равным . Мощность, которую должен обеспечить этот каскад, равна входной мощности выходного каскада:

На вход каскада необходимо подать мощность:



Выберем транзистор в первый предвыходной каскад УМ. Рабочая частота осталась такой же, как и в выходном каскаде, а мощность снизилась, поэтому следует выбрать менее мощный транзистор.

Выберем транзистор 2Т929А.

Таблица 1.2 Характеристики транзистора 2Т929А:



Граничная частота , МГц



Экспериментальная частота , МГц



Выходная мощность , Вт



Коэффициент усиления по мощности , в разах



Напряжение питания , В

8



    1. Второй предварительный каскад

Мощность, которую должен обеспечить второй предвыходной каскад (ПВК2), равна входной мощности первого предвыходного каскада:

Такую мощность способен обеспечить транзистор КТ381Б, имеющий граничную частоту 200 МГц и предельную мощность 15 мВт.

Выберем коэффициент передачи по мощности второго предвыходного каскада (ПВК2) равным .

Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

Тогда на вход каскада необходимо подать мощность:




6



Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

7

1.4 Третий предварительный каскад

Мощность, которую должен обеспечить третий предвыходной каскад (ПВК3), равна входной мощности второго предвыходного каскада:


Выберем коэффициент передачи по мощности третьего предвыходного каскада (ПВК3) равным . Тогда входная мощность этого каскада:



В каскад выберем транзистор КТ381Б, имеющий граничную частоту 200 МГц и предельную мощность 15 мВт.

Для ослабления влияния каскадов усиления на возбудитель необходимо между возбудителем и первым каскадом УМ поставить буферный каскад, например, эмиттерный повторитель на транзисторе КТ381Б, имеющий коэффициент передачи по мощности .

Между возбудителем и буферным каскадом необходимо поставить цепь согласования ЦСвх . Т.к. от этой цепи не требуется высокая избирательность и КПД, то в соответствии с рекомендациями [2] примем ее КПД .

Примем, что возбудитель радиопередатчика будет обеспечивать мощность порядка 0,01% от мощности выходного каскада. Т.е. на выходе возбудителя должна действовать мощность порядка .

Рассчитаем мощность, которую будет обеспечивать возбудитель:



что укладывается в заданные рамки.



Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

Требования к синтезатору частот

Синтезатор частот (СЧ) - это устройство, генерирующее колебания дискретной шкалы частот, синтезируемые из колебаний одного эталонного генератора с заданной стабильностью частоты. В передатчике для радиотелефона его применение вполне оправдано, т.к. предполагается возможность перестройки с одного частотного канала на другой. Это необходимо вследствие того, что два одинаковых аппарата не могут работать на одном канале. И если трубка и базовая станция одного аппарата попадают в зону действия другого, то они должны работать на разных частотных каналах.

Число дискретных частот (каналов) передатчика определяется рабочим диапазоном частот и разносом каналов:

Частота эталонного генератора должна обладать заявленной стабильностью. По заданию относительная нестабильность составляет , что способен обеспечить трехточечный автогенератор, стабилизированный кварцевым резонатором.

Ниже приведены основные требования, предъявляемые к СЧ:

1. Диапазон рабочих частот:

Данный СЧ является узкополосным, т.к. коэффициент перекрытия по частоте

2. Шаг дискретной сетки частот:

3. Число частотных каналов:

4. Относительная нестабильность рабочей частоты:

5. Коэффициент подавления паразитных колебаний:

6. Время перехода с одной частоты на другую: не ограничено.

7. Уровень мощности колебаний рабочей частоты на выходе СЧ:


8
Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист
Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

9

Электрический расчет режимов работы каскадов передатчика.

    1. Расчет режима работы выходного каскада

Расчет режима работы выходного каскада произведем в соответствии с методикой, изложенной в [4]. Так как мощность рассеяния транзистора , то он относится к мощным транзисторам и необходимо использовать методику расчета мощного усилительного каскада. Она основана на переходе от модели транзистора по высокой частоте (ВЧ) к эквивалентной схеме усилителя ОЭ для токов и напряжений первой гармоники.

Справочные данные выбранного транзистора КТ904А приведены в таблице 1, где указаны параметры типового режима, соответствующего максимальному использованию транзистора как по мощности, так и по частоте. Рекомендуется мощные ВЧ транзисторы в усилительном режиме использовать по мощности не менее, чем на 40-50% от максимального значения, иначе существенно падает усиление или КПД транзистора. В нашем случае это условие выполняется. Кроме того, нижняя рабочая частота не опускается ниже рекомендованных 20% от граничной.



Таблица 3.1 Справочные данные транзистора КТ904А


Предельные эксплуатационные параметры

Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы

Uкэ доп , В

60

h21Э

30

Uэб доп , В

4

U´, В

0,6

Iк доп , А

0,8

Sгр , См

0,06

Rпк , ˚С/Вт

16

ƒгр , МГц

500

tп , ˚С

120

Ск , пФ

6

tк , ˚С

85

Ска , пФ

2

Pдоп , Вт

5

Сэ , пФ

65

Параметры типового режима

б , Ом

2

ƒтип , МГц

400

э , Ом

0,1

Eк тип , В

28

к , Ом

3

Pтип , Вт

3,2

Lб , нГн

3

КP

3,2

Lэ , нГн

3

η, %

40

Lк , нГн

3

Исходными данными для расчета являются мощность , отдаваемая транзистором, рабочая частота , температура среды . Ожидаемый коэффициент усиления был рассчитан при синтезе структурной схемы, однако предварительный электрический расчет показал, что напряжение питания вполне можно повысить до типового значения . Как известно, наиболее выгодный режим - критический, поэтому расчет во многом опирается на определение величин в критическом режиме.

Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

10

Сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:



  1. Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:





  1. Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к эквивалентному генератору (ЭГ):





  1. Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:


;
Такое сопротивление нагрузки необходимо обеспечить для создания критического режима.

  1. Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:



Для дальнейших расчетов токов и напряжений необходимо определить угол отсечки тока ЭГ. Он определяется через коэффициент разложения для первой гармоники тока ЭГ. Коэффициент разложения, в свою очередь, определяется из уравнения баланса постоянных напряжений на входе транзистора, которое можно приближенно заменить линейным с учетом того, что усилители мощности обычно работают при :

, где

Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

11


Определим недостающие параметры.


  1. Параметры SП , r, S, A, B

Примем температуру перехода равной предельно допустимой. Крутизна по переходу:



Сопротивление рекомбинации:

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

Значения коэффициентов А и В:


  1. Коэффициент разложения

Напряжение смещения Uсм в мощных каскадах обычно выбирают равным нулю, т.к. это упрощает схему и позволяет получить угол отсечки, близкий к 90˚, при котором оптимально соотношение между Pвых , КПД и КP . Однако предварительный расчет показал, что при нулевом смещении ухудшаются параметры каскада, а именно коэффициент усиления по мощности становится больше 30. Для обеспечения требуемого коэффициента усиления подадим на базу транзистора отрицательное напряжение смещения . При этом уменьшится и угол отсечки коллекторного тока.





Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

12

Определение g1 и cos(θ)
Из приложения 1 [4] для полученного находим , .


  1. Амплитуда тока базы:






  1. Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:






  1. Пиковое обратное напряжение на эмиттере:





  1. Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике тока:


;





  1. Коэффициент усиления по мощности:




Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

13

Постоянная составляющая коллекторного тока, мощность, потребляемая от источника питания, КПД коллектора:




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

Активная составляющая:


Реактивная составляющая:





  1. Входная мощность, рассеиваемая мощность:





Оценим максимально допустимую рассеиваемую мощность.



Получаем, что рассеиваемая мощность превышает допустимую. Эту проблему решим установкой транзистора на радиатор для улучшения теплоотвода.
Рассчитаем радиатор.

Рабочая температура радиатора не должна превышать . С запасом примем Тогда тепловое сопротивление радиатора должно быть . По рис.П.4 из приложения 5 [4] определяем, что при использовании ребристого радиатора его объем составит 12,5 см3. Т.е. если поверхность радиатора будет иметь размеры 2х2 см, то высота ребер составит . Если же использовать плоский радиатор, то площадь его поверхности составит около 50 см2 при толщине пластины 1 мм.



Изм.

Лист

докум.



Подпись

Дата

Лист

14

Расчет режима работы первого предварительного каскада.

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%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> 1. Общие сведения о рпу. Их место в радиотехнич ситемах
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%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Остановимся на выборе: В качестве схемы автогенератора выберем схему емкостной трехточки (рис. 9) и зададимся
%D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Курсовая работа по дисциплине «Устройства генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи»
%D0%A3%D0%93%D0%A4%D0%A1 -> Выбор, обоснование и расчет структурной схемы передатчика


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


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

    Главная страница