Радиопередатчик
радиопередатчик
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Рассчитать радиопередатчик связной с АМ-модуляцией по
следующим параметрам:
1.Рабочая
частота 2 МГц
2.Выходная мощность
15 Вт
3.Относительная нестабильность
частоты 1.210
4.Источник питания 127
/ 220. В
1.Введение.
Радиопередающими называют
устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций – генерации
электромагнитных колебаний высокой частоты или сверхвысокой частоты и их
модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства
входят в состав радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприёмные
и различные вспомогательные устройства. При проектировании задают
параметры, которым должен удовлетворять радиопередатчик. Основными из них
являются выходная мощность на рабочей частоте или в диапазоне частот;
относительная нестабильность частоты; вид и параметры модуляции.
2.Структурная
схема РП.
В состав Р.П. входят:
1.
Автогенератор с кварцевой стабилизацией.
2.
Предварительный усилитель высокой (радио) частоты.
3.
Усилитель мощности
4.
Амплитудный модулятор.
5.
Антенна.
3.
Усилитель мощности.
Усилитель мощности (УМ) – один
из основных каскадов РП; он предназначен для усиления мощности высокочастотных
электромагнитных колебаний, возбуждаемых в задающем автогенераторе, путём
преобразования энергии постоянного электрического поля в энергию
электромагнитных колебаний. Следовательно, в состав УМ должен входить элемент,
способный производить подобное преобразование. Эти элементы называют активными
элементами (АЭ). В качестве АЭ в РП наиболее часто применяют биполярные и
полевые транзисторы, иногда генераторные диоды (лавинно – пролетные, диоды
Ганна).
В состав УМ (рис.1) помимо АЭ
входят согласующие цепи, а также цепи питания и смещения. На вход усилителя
поступают электромагнитные колебания частоты f от предшествующего
каскада, называемого возбудителем. Нагрузкой УМ является входное сопротивление
последующего каскада либо линии, ведущей к антенне.
Выходная согласующая цепь
|
|
Рис.1. Структурная схема усилителя
мощности.
3.1
Расчёт усилителя мощности на биполярном транзисторе.
Требуется рассчитать режим работы
транзистора в схеме с ОЭ с мощностью первой гармоники равной 15 Вт на частоте 2
МГц.
Выберем транзистор КТ903А. Его параметры:
Гн. Ф.
Ф.
3.1.1Порядок расчёта режима работы БПТ.
3.1.2
Расчёт принципиальной схемы УМ.
Eп.
R1
C3 L2
L3 C5
Выход
C1
L1
Вход
Схема №1. Принципиальная
электрическая схема УМ.
Выходная согласующая цепь:
Входная согласующая цепь:
Таблица №1.
Элемент
|
Номинал
|
Ед. измерения
|
R1
|
41
|
Ом.
|
R2
|
43
|
Ом.
|
C1
|
0.8
|
мкФ
|
C2
|
25
|
нФ.
|
C3
|
0.8
|
мкФ.
|
C4
|
3
|
нФ.
|
C5
|
0.8
|
мкФ.
|
С6
|
3
|
нФ.
|
L1
|
93
|
мкГн.
|
L2
|
2.7
|
мкГн.
|
L3
|
2
|
мкГн.
|
4.
Расчёт предварительного усилителя.
Предварительный усилитель выполнен на транзисторе КТ911А.
Расчёт режима и принципиальной схемы
Еп
С1 R1 L1
L2
С2
R2
Схема№2. Принципиальная электрическая схема
предварительного усилителя.
4.1 Расчёт электрического режима транзистора большой
мощности КТ911А. Его параметры:
По формулам п.3.1.1 и п.3.1.2 рассчитаем режим работы и
принципиальную схему.
Расчёт цепи согласования
L2C3:
Таблица №2
Элемент
|
Номинал
|
Ед. Измерения
|
1.8
|
кОм.
|
R2
|
1.82
|
кОм.
|
C1
|
0.8
|
мкФ.
|
C2
|
0.6
|
нФ.
|
L1
|
67
|
мкГн.
|
L2
|
45
|
мкГн.
|
5.Автогенератор.
Автогенератор – это источник электромагнитных колебаний,
колебания в котором возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. В
радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов,
задающих несущую частоту колебаний. В зависимости от типа АЭ различают
транзисторные и диодные автогенераторы. Идея создания транзисторного
автогенератора основана на том, чтобы обеспечить режим транзистора
приблизительно такой же,
как в УМ. При этом на вход транзистора подаются колебания
не от внешнего источника, а из собственного резонатора через цепь обратной
связи. Главное
свойство резонатора – колебательный характер переходного
процесса. Простейший резонатор – это колебательный контур.
Относительная нестабильность частоты
автогенераторов, выполняемых
на резонаторах в виде -контуров, менее . Однако к
современным радиопередатчикам предъявляют более высокие требования по
стабильности частоты. Как правило, долговременная относительная нестабильность
частоты должна быть не менее чем , что можно
обеспечить, применяя кварцевые резонаторы.
5.1
Структурная схема автогенератора с кварцевой стабилизацией.
к
нагрузке
5.2
Расчёт автогенератора с кварцевой стабилизацией.
Rбл
Ссв
R1
С2
Сбл1 R2
С1 Rсм Сбл2
Схема№3. Принципиальная электрическая
схема кварцевого автогенератора.
Выберем в качестве АЭ транзистор КТ331А.
Его параметры:
Расчёт произведём по указанным ниже формулам.
Расчёт кварцевого резонатора.
Элемент
|
Номинал
|
Ед. Измерения
|
R1
|
4.66
|
кОм.
|
R2
|
1
|
кОм.
|
Rсм
|
873
|
Ом.
|
Rбл
|
4.2
|
кОм.
|
С1
|
мкФ.
|
С2
|
1.1
|
мкФ.
|
Ссв
|
385
|
пФ.
|
Сбл1
|
0.8
|
мкФ.
|
Сбл2
|
900
|
пФ.
|
6.Модулятор.
Модулятор – это каскад радиопередатчика, в котором
осуществляется модуляция высокочастотных колебаний в соответствии с передаваемым
сообщением. Как известно, модуляцией в радиотехнике называют процесс управления
одним из параметров высокочастотного колебания
, где - амплитуда, - частота, -
начальная фаза,- мгновенная фаза колебания.
Изменяя с помощью управляющего НЧ сигнала
амплитуду , получим амплитудную модуляцию.
Структурная схема модулятора изображена на Рис.2.
Преобразование спектра, которое происходит при модуляции, возможно в нелинейных
системах либо в линейных системах с переменными параметрами. В качестве НЭ
используют п/п диоды и транзисторы.
Рис.2. Структурная схема модулятора.
6.1.АМ
– модуляция изменением напряжения питания.
Выходной
ток АЭ зависит от напряжения на коллекторе, особенно сильна эта связь в
перенапряжённом режиме. Поэтому можно осуществлять АМ – модуляцию, изменяя
напряжение на коллекторе. В данном случае модулирующий сигнал вводят в цепь
питания АЭ и напряжения питания (рис.3.)
напряжение питания в режиме
несущих колебаний (напряжение источника питания);
амплитуда НЧ
колебаний.
Вход
ВЧ
Вход
НЧ
Рис.3.
Функциональная структурная схема АМ – модулятора при
модуляции напряжением
питания.
6.2
Расчёт
электрического режима.
Колебательная мощность в максимальном режиме
Где максимальная глубина модуляции ,
а выходная мощность в режиме молчания
Выбираем транзистор, способный
рассеивать мощность того же порядка, например КТ970А, для которого
Еп1
R1
Cбл
Вход НЧ
R2
Еп2
Выход
Вход
ВЧ
Схема№4. Принципиальная электрическая схема АМ – модулятора
при модуляции напряжением питания.
Расчёт произведём по формулам пункта 3.1.1.
В качестве предварительного УНЧ применим каскад,
выполненный на микросхеме К174УН9 с типовой схемой включения (рис.4.).
напряжение
питания
+ 100мк 0.1мк
10мк
1 1000мк
+
8 16
+ Выход
Вход
10
11 220 0.1мк
500мк 4
+
2
1
Чувствительность входа……………20 мВ.
Напряжение питания……………..16,5 В.
Потребляемый ток…………………..60 мА.
Список используемой литературы:
1.
Радиопередающие устройства на полупроводниковых
приборах. Авторы: Б.Е. Петров, В.А. Романюк
2.
Проектирование радиопередатчиков.
Под редакцией В.В. Шахгильдяна
3.
Схемы устройств формирования
радиосигналов. Авторы: А.И. Александров,
М.П. Кевлишвили
4.
Справочник по транзисторам.
5.
Каталог по транзисторам и интегральным схемам.