МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ АВАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ГУМАНІТАРНИЙ ІНСТИТУТ
КАФЕДРА СОЦІОЛОГІЇ ТА СОЦІАЛЬНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни:
“ Засоби передачі інформації в системах технічного
захисту інформації”
Тема: Розробка радіопередавального пристрою
Зміст роботи
Вихідні дані
Розрахунок кварцового автогенератора
Список літератури
Вихідні дані
Останні три цифри залікової книжки дорівнюють 051, отже обираємо варіант 1.
Діапазон частот
1.5…12 МГц
Потужність в антені
10 Вт
Режим роботи
ТЛФ
Нестабільність частоти
± 5∙10-7
Крок сітки частот
1 кГц
Параметри антени та фідеру
600 Ом
Коефіцієнт модуляції
0,95
Діапазон частот - 2..36МГц
Потужність в антені - 60Вт
Режим роботи - ТЛФ
Нестабільність частоти - 8*10-7
Крок сітки частот - 1кГц
Параметри антени та фідеру - 400Ом
Коефіцієнт модуляції- m=0.95
Розрахунок кварцового автогенератора
Схема автогенератора зображена на рисунку. В якості активного елемента в схемі автогенератора використаємо біполярний транзистор КТ819, оскільки він забезпечує необхідну вихідну потужність і може працювати на розрахованій частоті.
Параметри транзистора:
Imax=15 A
Uэб=5 В
Uкэ=4В
Ck=1000 пФ
h21=20
Pkmax=100Вт
Автогенератор являє собою ємнісну трьохточку, яка утворена транзистором VT1, кварцовим резонатором ZQ1, виконуючим роль індуктивності, і конденсаторами С2 і С3. Резистори R1, R2, R3 забезпечують зовнішній і автоматичний зсув для транзистора. Конденсатор С1 служить для блокування резистора R3 на робочої частоті, що виключає негативний зворотний зв'язок. Дросель L к включений для того, щоб не зашунтувати трьохточку через джерело живлення Eк.
Розрахунок по постійному струму.
Задаємо постійну складову колекторного струму IК0, напруга між колектором і емітером ЕКЕ і напруга на емітер ЕЕ виходячи з рекомендацій, в яких IК0 = (3 ... 10) мA, ЕКЕ = (3 ... 10) B і ЕЕ = (2 ... 3) B.
IК0 = 9 мA, ЕКЭ = 10 B и ЕЭ = 3 B
Розраховуємо опір автозміщення в емітерному ланцюзі:
R3 =ЕЭ / IК0 = 10/ 10 ∙ 10-3 = 1.1 кОм
Розраховуємо напругу джерела живлення:
EK = ЕКЭ + ЕЭ = 10 + 3 = 13 B.
Знаходимо струм бази:
IБ0 = IК0 /β0=9*10–3 / 20 = 0.45 мА
где β0 – коефіцієнт передачі струму транзистора
Задаємо струм дільника напруги кола фіксованого зсуву:
IДІЛ = (10…20)IБ0 = 20*0.45*10-3 = 9 мА
Знаходимо опір дільника напруги:
RДіЛ = R1 + R2 =EK / IДіЛ = 13 / 9*10-3 = 1.44 кОм
Вирахуємо напругу зміщення на базі транзистора:
ЕБ = ЕЭ +0.7 = 3 + 0.7 = 3.7 В
Знайдемо значення опорів R1 и R2:
R1 = ЕБ / IДіЛ = 3.7 / 9*10-3 = 0.41 кОм
R2 = RДіЛ – R1 = 1.44 – 0.41 = 1.43 кОм
Розрахунок по змінному струму.
Знаходимо крутизну транзистора:
S = ,
где - високочастотний опір бази,
- опір емітерного перехода.
= τК / СК = 20 ∙ 10-12 / 1000 ∙ 10-12 = 0.02Ом
де τК – постійна часу кола зворотнього зв'язку,
СК – ємність колекторного переходу.
= 26 / IК0 = 26 / 9= 2.9 кОм
S = 20 / ( 0.02 + 20*2.6*103) = 38 мА/В
Задамо коефіцієнт регенерації GP = (3…7) = і знайдемо управляючий опір:
RУ = GP / S = 5 / 38 ∙ 10-3 = 131 Ом
Задамо коефіцієнт зворотнього зв'язку автогенератора К'ОЗ = С3 / С2 = 1 і обчислимо реактивний опір ємності С3:
X3 = == 8.56 Ом
де rкв - опір кварцового резонатора, який знаходиться за формулою:
rкв = 1 / ω ∙ Ck ∙ Qk = 1 /2*π*1000*103*7*10-12*0.4= 0.56 Ом
Ck - емність кварцового резонатора,
Qk – добротність кварцового резонатора.
Знайдемо ємність конденсаторів С2 і С3:
С2 = С3 = 1 / ωкв*X3 = 1 / 2*π*1000*103*8.56=18 нФ
Вирахуємо ємність блокую чого конденсатора:
С1 = (10…20) = 15 / 2 ∙ π ∙ 1000 ∙ 103 ∙ 2.9∙ 103 = 0.8 нФ
Розрахуємо індуктивність блокуючого дроселя:
Lk = (20…30) = 25 ∙ 8.56 / 2 ∙ π ∙ 1000 ∙ 103 = 34 мкГн
Визначимо необхідність дросселя LБ з умови:
R1 ∙ R2 / (R1 + R2 ) ≥ (20…30) ∙ Xз,
Якщо воно не виконується, то дросель необхідний.
Перевірка
0.41 ∙ 103 ∙ 1.43∙ 103 /1.84∙ 103 ≥ 25 ∙ 8.56
318 ≥ 214
Умова виконується! Тобто, дросель нам не потрібен…
Енергетичний розрахунок автогенератора.
Визначимо коефіцієнт Берга γ1 = 1 / Gp і через нього коефіцієнт α0 и α1:
γ1 = 1 / Gp = 1 / 5 = 0.2; θ = 60˚;
γ0 = 0.11; α0 = 0.22; α1= 0.39 (згідно до таблиць Берга)
Вираховуємо амплітуду імпульса колекторного струму:
Imk = Ik0 / α0(θ) = 9 ∙ 10-3 / 0.22 = 40.9 мA
Перевіряємо умову Imk < Imk доп, 40.9 мA < 15 A.
Визначаємо амплітуду першої гармоніки колекторного струму:
Ik1 =α1(θ) ∙ Imk = 0.39 ∙ 40.9 ∙ 10-3 = 15.95 mA
Розраховуємо амплітуду напруги на базі транзистора:
UmБ = Ik1 ∙ Ry = 15.95 ∙ 10-3 ∙ 131 = 2.1 B.
Вираховуємо модуль коефіцієнта зворотнього зв`язку:
= = 0.99
Знаходимо амплітуду напруги на колекторі:
Umk = = 2.1 / 0.99 = 2.12 B.
Знаходимо потужність, споживану від джерела колекторним колом:
P0 = Ik0 ∙ EКЭ = 9 ∙ 10-3 ∙ 10 = 90 мВт;
Потужність, що розсіюється кварцовим резонатором:
Pкв = 0.5 ∙ ( UmБ / X2 ) 2 ∙ rкв = 0.5 ∙ ( 2.1 / 8.6 ) 2 ∙ 0.56 = 16 мВт;
Перевіряємо умову Pкв < Pкв доп, где Pкв доп - допустима потужність, яка розсіюється на кварцовому резонаторі, 16 мВт < 95 мВт.
Потужність, що розсіюється транзистором:
Pk = P0 – Pкв = 90– 16 = 74 мВт;
Перевіряємо умову Pк < Pк доп, где Pк доп – допустима потужність, яка розсіюється транзистором, 74 мВт < 100 Вт.
Оцінюємо величину допустимого опору навантаження:
R н доп ≥ 5 ∙ U2mk / Pкв = 5 ∙ 2.212 / 16 ∙ 10-3 = 1.5 кОм.
З умови, що буде споживатися потужність:
Pн = 0.1 ∙ Pкв = 0.1 ∙ 16 = 1.6мВт
Знайдемо ККД автогенератора:
η =Pн / P0 = ( 1.6 / 90 ) ∙ 100% = 1.7 %.
Список використаної літератури
В.А. Ігнатов, Ю.М. Киктенко. Курсовое проектирование радиопередающих устройств. – К.: КИИГА, 1971. – 187 с.
Р.А. Валитов, И.А. Попов. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. – М.: Сов. радио, 1973. – 462 с.
В.В. Шахгильдян. Проектирование радиопередающих устройств. – М.: Радио и вязь, 1984. – 424 с.
Г.М. Уткин. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. – М.: Сов. радио, 1979. – 320 с.
В.Г. Андросова, Е.Г. Бронников. Пьезоэлектрические резонаторы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1992. – 392 с.
Б.Л. Перельман. Транзисторы для аппаратуры широкого применения:Справочник. – М.: Радио и связь, 1985. – 820 с.
А.И. Белец, А.Д. Любимов. Устройства генерации и формирования сигналов: Методические указания по курсовому проектированию.–К.: КМУГА, 1997.
А.И. Белец, А.Д. Любимов. Формирование и передача сигналов: Методические указания по курсовому проектированию. – К.: КИИГА, 1992. – 44 с.