Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Розрахунок передавача зв’язкової радіостанції метрових хвиль
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний авіаційний університет
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Інститут аеронавігації
Кафедра авіаційних радіоелектронних комплексів
КУРСОВА РОБОТА
(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)
з дисципліни “Пристрої генерування та формування сигналів”
Тема: Розрахунок передавача зв’язкової радіостанції метрових хвиль
Зміст
Вступ
Розрахунок структурної схеми
Загальна структурна схема передатчика
Розбиття на піддіапазони
Структурна схема синтезатора частот
Розрахунок кількості проміжних каскадів підсилення
Електричний розрахунок схеми передатчика
Розрахунок вихідного каскаду
Розрахунок автогенератора
Вступ
Під час проектування передавачів зв'язку основним завданням є складання структурної схеми. Існує декілька видів структурних схем залежно від способу модуляції, вихідної потужності, призначення передавача.
Структурна схема радіопередавача проектується на основі заданих технічних показників, основними з яких є:
- потужність радіопередавача в режимі несучого коливання Р1 в антені чи на виході фідера, яка визначає дальність дії радіозв'язку;
- робоча частота/р чи діапазон робочих частот fp min … fp max;
- відносна стабільність частоти Δfp/fp
- вид і рівень модуляції.
Вихідні дані (30 варіант)
Діапазон частот МГц
118…136
Потужність в антені, Вт
5
Режим роботи, коефіцієнт модуляції
ТЛФ, m=0,8
Нестабільність частоти
35 · 10-6
Крок сітки частот, кГц
25
Параметри антени та фідеру, Ом
50
Вказані технічні характеристики забезпечуються багатокаскадною побудовою радіопередавача. Залежно від вихідної потужності структурна схема передавача буде мати різний вигляд.
У відповідності до мого варіанту використовуються передавачі середньої та малої потужності (<500 Вт), які виконуються на транзисторах та мікросхемах.
Особливістю таких передавачів є те, що перехід з однієї частоти в іншу здійснюється лише в збуджувачі та в пристрої узгодження з антеною.
Підсилювальні каскади повинні бути широкосмуговими і забезпечувати заданий коефіцієнт підсилення за потужністю в усьому діапазоні частот.
Передавач складається із збуджувача 1, лінійного підсилювача потужності, який містить в собі попередній підсилювач потужності 2, перед кінцевий 3 і кінцевий каскади 4 і 5, пристрою б,який забезпечує підсумовування потужностей декількох модулів, які входять до вихідного каскаду, пристрою 7, який забезпечує фільтрацію високих гармонік і узгодження' опору вихідного каскаду з антеною, низькочастотного тракту, який забезпечує модуляцію і містить в собі джерело інформації 8. підсилювач низької частоти 9 та модулятор 10.
Системи підсумовування потужностей - це найважливіша частина лінійного підсилювача високої частоти, будуються за мостовими схемами, що забезпечують взаємну розв'язку підсилювачів 4 та 5, пристрої узгодження з антеною виконують у вигляді системи комутованих фільтрів або автоматичних контурів, які перестроюються. Усі попередні підсилювачі - широкосмугові і працюють в класі А для отримання лінійної амплітудної характеристики.
2. Розрахунок структурної схеми
Наступним етапом попереднього розрахунку структурної схеми є забезпечення заданого перекриття за діапазоном робочих частот. На сучасні радіопередавачі накладаються жорсткі вимоги, щодо потужності випромінення вищих гармонік. Для діапазону декаметрових хвиль (ДКМХ) потужність випромінення побічних гармонік не повинна перевищувати 50мВт, в діапазоні метрових хвиль (MX) - 1мВт. Виконання цих вимог в широкодіапазонних передавачах натикається на великі труднощі і багато в чому визначає схему їх кінцевих каскадів. Режим за напруженістю і кут відсіку θ обирають в кінцевому каскаді з енергетичних міркувань або з міркувань мінімуму нелінійних викривлень модульованого сигналу. Тому вищі гармоніки в анодному чи колекторному струмі не можуть бути зменшені і їх фільтрація здійснюється коливальною системою кінцевого каскаду, або спеціальними фільтрами.
Для сучасних передавачів з ламповими вихідними каскадами настроювання здійснюють шляхом розбивки всього діапазону робочих частот на піддіапазони і настроювання в резонанс з вихідним сигналом, в межах піддіапазону шляхом змінення ємності або індуктивності контуру.
Коефіцієнт перекриття ν за діапазоном вибирається в межах 1,5....2, а загальний коефіцієнт перекриття визначається за формулою , кількість діапазонів визначається як .
Отримане значення n округлюють у бік збільшення до цілого числа. Уточнюють коефіцієнт перекриття . Потім виконують розбивку діапазону на піддіапазони за частотами:
Проведу розрахунки:
Оскільки робочий діапазон передавача складає 118…136 МГц і загальний коефіцієнт перекриття становить 1.153, то немає сенсу розбивати на піддіапазони.
1.3 Структурна схема синтезатора частот
Коли велика кількість робочих частот, використовують збуджувачі з ідентичними декадами (при малій інерційності перестроювання, при малому кроці сітки частот) або збуджувачі, в яких використовують подільники частоти, при малому рівні побічних складових (60 дБ та менше).
Слід відмітити, що помноження частоти призводить до підвищення побічних складових, а ділення -.до зниження. Тому використання функціональних схем з діленням частоти краще в порівнянні з функціональними схемами з помноженням частоти. Як приклад, розглянемо цифровий синтезатор частоти, побудований за принципом аналізу. Його робота ґрунтується на системі фазово-імпульсного автоматичного підстроювання частоти (АПЧ)
Цифровий синтезатор частоти: / - ГКН; 2 - ШСП; 3 -БПС; 4 - ДВЧ; 5 - ФЦ 6 - ГОЧ; 7 - Ф2; 8 - ПОЧ; 9 - ЧДФ; 10 - ПЗКД; //-ПК
Основними його блоками є: цифровий подільник зі змінним коефіцієнтом ділення (ПЗКД), поділювач опорних частот (ПОЧ), генератор, керований напругою (ГКН) та частотнофазовий детектор (ЧДФ). Для отримання ефективної реакції на невелике змінення частоти Δf, частотнофазовий детектор здійснює частотне порівняння fпор на відносно низькій частоті (декілька кілогерц).
Генератор опорної частоти (ГОЧ) працює на перших гармоніках кварцу і тому його робоча частота лежить в межах декількох мегагерц. Основні коливання створюються в ГКН. У блоці проходить порівняння частот: з одного боку, утворюваною в ПОЧ, з іншого - одержуваною в ГКН.
Оскільки ці частоти відрізняються одна від одної і їх значення значно вищі від частоти порівняння, то за допомогою ПОЧ і ДВЧ, частоти ГКН приводяться до частоти f Поділювач опорних частот (ПОЧ) являє собою цифровий пристрій і тому на його вхід попадають сигнали з формувача (Ф2), який перетворює гармонічні коливання в імпульсні. Такий самий формувач встановлений після ПВЧ. З виходу другого формувача (Ф1) імпульсні сигнали подаються на ПЗКД. Коефіцієнт ділення ПЗКД змінюється за допомогою електричного кола з пульта керування (ПК). До функціональної схеми ще входять широкосмуговий підсилювач (ШСП), та буферний підсилювач сигналу (БУС). З другого виходу ШСП сигнал заданої частоти подається на вхід першого каскаду підсилення передавача.
3. Електричний розрахунок схеми передавача
3.1 Розрахунок вихідного каскаду
Розрахунок номінальної потужності електронних приладів вихідних каскадів є першочерговим завданням при розрахунку радіопередавальних приладів. Для зв’язних передавачів (вих задається в режимі несучої (мовчання).
Лампи і транзистори для вихідного каскаду вибирають по номінальній потужності Рном і робочій частоті за відношенням:
де Км – коефіцієнт, який залежить від виду модуляції: так для телефонії Км =0.8. (ф = 0.9...0.95 – ККД фільтра побічних випромінювань; обираємо (ф = 0.9. (кс - ККД коливальної системи вихідного каскаду, який залежить від потужності передавача; (кс = 0.8. (тр = 0.9...0.95 – ККД симетруючого вихідного трансформатора; обираємо (тр = 0.9.
Звідси отримуємо
Вт
Далі потрібно перейти до вибору типу активного елементу. При цьому потрібно вирішити питання, будуть це транзистори чи лампи. Якщо в технічному завданні немає вимог, які дозволяють однозначно вирішити це питання (габарити, маса, час включення і т. д.), то прийняти до уваги вартість передавача. Для передавачів з Рвих(100...300 Вт доцільніший транзисторний варіант, а для передавачів з Рвих(500 Вт – ламповий.
Так як потужність даного передавача Рвих( 300 Вт то обираємо транзисторний вихідний каскад.
Оберемо схему вихідного каскаду
Розрахунок вихідних каскадів при колекторній модуляції починають з максимального режиму, який є за напруженістю критичним або слабо перенапруженим. Особливу увагу слід приділити вибору значення напруги живлення колектора Еко:
де- максимально допустима напруга між колектором і емітером транзистора; (мах – коефіцієнт використання колекторної напруги; m – коефіцієнт модуляції.
Тип транзистора обирають за вимогами викладеними вище, а також з урахуванням вихідної потужності і робочої частоти по довідковим даним, де вказані параметри типового режиму, який відповідає максимальному використанню приладу як за потужністю так і за частотою. Вихідними даними для розрахунку транзистора є потужність Рвих, яку віддає транзистор та робоча частота f.
Даним вимогам задовольняє транзистор 2Т925В.
Його основні параметри: 1) Uкб.доп = 36 В; 2) Uке.доп = 36 В; 3) Uеб.доп = 3.5 В; 4) Ік.доп = 8.5 А; 5) fгр = 500 МГц; 6) Р1 = 20 Вт; 7) Ек = 12.6 В; 8) h21се = 80; 9) Ска = 50 пФ; 10) Ск = 60 пФ; 11) Се = 850 пФ; 12) = 0.2 Ом; 13)= 0.04 Ом; 14) = 0.1 Ом; 15) Lе = 1 нГн; 16)Lб = 2.4 нГн; 17) Lк = 2.4 нГн; 18) fтип = 30 МГц; 19) Кр(fтип) = 4.5; 20) tп = 150ºС.
Вибравши необхідний транзистор можна приступати до розрахунку вихідного каскаду.
Порядок розрахунку вихідного каскаду
Попередньо оцінюємо передбачуваний коефіцієнт підсилення за потужністю за допомогою формули:
Кр(f) 9
Де f – робоча частота; fтип – частота типового режиму; Кр(тип) – коефіцієнт підсилення в типовому режимі. Оскільки Кр(f)> Кр(fтип) то можна використовувати спрощену формулу розрахунку.
1.Опір втрат в паралельному еквіваленті розраховуємо за формулою:
Ом
2.Коефіцієнт використання колекторної напруги в граничному режимі:
де Uко = 20 В.
Sгр =
Sгр = 0.47 А/В
3. Амплітуда напруги на навантаженні, приведена од ЕГ:
В
4. Перша гармоніка струму навантаження.
А
5.Корисне навантаження.
Ом
6. Повний опір коллекторного навантаження.
Ом
7.Амплітуда першої гармоніки струму.
А
8. Крутизна за переходом.
А/В
9. Опір рекомбінації.
Ом
10. Крутизна статичної характеристики коллекторного струму
А/В
11. Для визначення коефіцієнта розкладання для першої гармоніки знаходимо значення коефіцієнтів А і В
12. Коефіцієнт розкладання γ1
Так як напруга зміщення у потужних каскадах Ubо = 0, то будемо мати:
13. Знаходимо для знайденого γ1=1.3, g1 = 0.5, Θ = 90.
14. Амплітуда струму бази:
15. Модуль коефіцієнта підсилення за струмом, приведений до ЕГ:
Кі =
16. Складові вхідного опору транзистора для першої гармоніки:
Ом
17. Коефіцієнт підсилення за потужністю:
18. Постійна складова колекторного струму.
19. Потужність, споживана від джерела живлення.
Вт
20. ККД колектора.
21. Вхідна потужність.
22. Потужність, що розсіюється транзистором.
Вт
23.Складові опору навантаження, приведені до зовнішнього виходу колектора в паралельному еквіваленті:
Ом
Опір Хн в даному випадку має додатній знак, тому його зручно реалізувати в вигляді котушки індуктивності:
мкГн
Розрахунок блокуючої ємності:
,
де
Індуктивність визначаємо з умови:
Приймемо , тоді:
Знайдемо струм через дільник :
3.2 Розрахунок кварцового автогенератора.
Кварцеву стабілізацію частоти автогенератора широко використовують в збуджувачах радіопередавальних приладів, коли нестабільність частоти за тривалий проміжок часу не повинна перевищувати 10-4.
При розрахунках кварцовий резонатор (КР) замінюють еквівалентною схемою, яка справедлива на частотах до 100 МГц. Кварцовий резонатор – механічна коливальна система, з розподіленими параметрами, яка має нескінченну множину власних частот – механічних гармонік.
В залежності від необхідної частоти генерації, кварц може використовуватися для стабілізації як на основній частоті так і на її гармоніках в діапазоні метрових хвиль КР збуджують на гармоніках. Із схемних рішень найбільш розповсюджена схема включення кварцу між колектором і базою (рис.5)
Рис.5
Метою розрахунку є вибір параметрів коливальної системи і режиму автогенератора , при яких забезпечується задана потужність в навантаженні , а потужності, які розсіюються на транзисторі і КР, не перевищують допустимих , паразитні коливання відсутні .
Вихідними даними є вимоги до автогенератора (основними з яких є робоча частота fк і потужність в навантаженні Рн), на основі яких вибирають транзистори і кварц. Біполярні транзистори вибирають, виходячи з умови
f гp>(3...5)fк
Із довідників виписуємо необхідні для розрахунку параметри транзистора і кварцу.
Для кварцового автогенератора оберемо транзистор КТ 603А. Його основні параметри: 1) fгр = 100 МГц; 2) Ікм = 300 мА; 3) h21ое = 50; 4) Ukemax = 30 В; 5)=100 Ом; 6) Рн = 0,2 Вт; 7) fк = 1,5 МГц;
В відповідності до рекомендацій 8) Uко = 0,6(Uкемах =18 В; 9) γ1(Θ) = 0,2; 10) Θ = 60º; 11) cos(Θ) = 0,5; 12) αо(Θ) = 0,22; 13) α1(Θ) = 0,39; 14) γо(Θ) = 0,11; 15) γо(π-Θ) = 0,61; 16) ; 17) а=0,1.
Оберемо кварц РК 292ДГ. Його параметри: 1) Rкв = 30 Ом; 2) Со = 15пФ; 3) fгр = 100 МГц; 4) Рквдоп = 2 Вт.
Порядок розрахунку:
1. Потужність, яка розсіюється на кварці:
Вт
Вт
Оскільки Ркв Рквдоп, то розрахунок можна продовжувати далі
2. Апроксимовані параметри транзистора:
Оберемо коефіцієнт 0.7
А
А/В
Ом
А/В
Гц
3. Нормована частота коливань:
4. Розраховуємо параметри коливальної системи. Ємності С1е і С2:
0.074
S1 = S(γ1(Θ)
S1 = 0,432(0,2= 0,086 А/В
=
Ф
Ф
Індуктивність L1 обирається з умови
Приймаючи , тоді
Ф
Гн
5. Поправка до частоти коливань
Ом
Ом
6. Режимні параметри транзистора:
- амплітуда напруги на колекторі
В
- постійна складова струму бази і зміщення на базі:
А
В
Re = 100 ... 500 Ом, візьмемо Re = 200 Ом.
Опір Rб визначаємо з співвідношення: Rб = (10 ...20 )Х2, візьмемо Rб = 100 Ом.
- напруга джерел живлення кіл колектора Uк і бази Uб:
В
В
струм через дільник
Ід = 5Іб = 4.62·10-3 А.
- опір дільника в колі живлення:
Ом
Ом
ВИСНОВОК
У даній курсовій роботі розроблена структурна схема зв’язного радіопередавача, який працює у діапазоні частот від 118 до 136 МГц. Зв’язний радіопередавач має модульну структуру – він складається з окремих модулів (блоків), які з’єднуються між собою.
Виконані електричні розрахунки кварцового автогенератора та вихідного каскаду.
Розрахований радіопередавач задовольняє вимогам технічного завдання, вимогам по нестабільності частоти, вимогам по потужності.
Даний радіопередавач призначений для роботи на борту літака, і тому має вхідну потужність не більше 400 Вт, а саме 5 Вт, тому, що збільшення потужності передавача призведе до збільшення його маси, до необхідності використовувати досконаліші методи охолодження та стабілізації. Розрахований радіопередавач може використовуватись для телефонії. В передавачі використовується односмугова модуляція.
Перелік літератури
В.А. Ігнатов, Ю.М. Киктенко. Курсовое проектирование радиопередающих устройств. –К.: 1971, 187с.
Р.А. Валитов, И.А. Попов. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. М.,: Сов. радио, 1973, 462с.
В.В. Шахгильдян. Проектирование радиопередающих устройств. - М.: Радио и вязь, 1993. - 424с.
Г.М. Уткин. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. – М.: Сов. Радио, 1979. – 320с.
В.Г. Андросова, Е.Г. Бронников. – Пьезоэлектрические резонаторы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1992. – 392с.
Б.Л. Перельман. – Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник. – М.: Радио и связь, 1985. – 820с.
А.И. Белец, А.Д. Любимов. – Устройства генерации и формирования сигналов. Методические указания по курсовому проектированию. – К.: КМУГА, 1997. – 40с.
А. И. Белец, А.Д. Любимов. – Формирование и передача сигналов. Методические указания по курсовому проектированию. – К.: КИИГА, 1992. – 44с.
Національний авіаційний університет
Кафедра авіаційних радіоелектронних комплексів
ЗАВДАННЯ
На виконання курсової роботи
студентки Юрчишин Наталії Ігорівни
Термін виконання проекту: з 1.11.2010р. до 24.12.2010р.
Вихідні данні до проекту :
- номер варіанту: 30;
- діапазон частот: 118…136 МГц;
- потужність в антені: 5 Вт;
- режим роботи: ТЛФ;
- коефіцієнт модуляції: 0,8;
- нестабільність частоти: 35·10-6 Гц ;
- крок сітки частот: 25кГц;
- параметри антени та фідеру: 50 Ом.
3. Етапи роботи над курсовим проектом:
- розрахунок структурної схеми;
- розрахунок задаючого генератора;
- розрахунок вихідного каскаду .
4. Перелік обов’язкового графічного матеріалу:
- структурна схема передавача;
- принципова електрична схема передавача.
5. Завдання видав ______________ Любімов О. Д.
___ ___________ 2010 р.
6. Завдання прийняв до виконання _______________
Курсовий проект захищений з оцінкою ________________
Роботу прийняв: Любімов Олександр Дмитрович ______________
29.03.2013 22:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора