С учетом всех этих требований, выбираем согласно [1] и [2]



Скачать 376.5 Kb.
страница1/2
Дата25.05.2019
Размер376.5 Kb.
Название файлаkursovaya_UGIFS555.doc
  1   2

1. ВВЕДЕНИЕ


Целью данного курсового проекта является проектирование ЧМ-передатчика служебной связи. Такие передатчики входят в состав подвижных и стационарных радиостанций, используемых наземными службами различных ведомств и отраслей экономики страны: министерствами связи, лесной промышленности и сельского хозяйства, службами геологоразведки, охраны общественного порядка и пожарной охраны, железнодорожного и автомобильного транспорта, металлургических комбинатов, угольных и рудных разрезов.

Станции служебной связи устанавливаются в различных помещениях, обычно не приспособленных для радиоаппаратуры: в зданиях правлений колхозов, помещениях сельхозах, диспечерских пунктах, на базах геологоразведчиков, на автомашинах, тракторах и т. д.

В большинстве случаев за каждой радиостанцией на длительное время закрепляется одна рабочая частота.

Станциями служебной связи обычно пользуются работники различных профессий, не имеющие специальной радиотехнической подготовки, причем без отрыва от выполнения своих основных обязанностей.

Все перечисленные особенности радиостанций связи накладывают определенные ограничения и должны обязательно учитываться при проектировании передатчика служебной связи.

2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ


Исходя из требований, изложенных во ВВЕДЕНИИ, необходимо построить надежный, портативный, несложный в эксплуатации ЧМ-передатчик.

Исходя из технического задания, данный передатчик будет устанавливаться в носимые радиостанции и питаться химическими источниками тока.

С учетом всех этих требований, выбираем согласно [1] и [2]:

Рабочая частота - 34 МГц;

Вид модуляции- ЧМ

Максимальная мощность- 2.5 Вт

Напряжение питания - 12 В
В связи с тем, что проектируемый передатчик должен иметь небольшие габариты и малый ток потребления, выбираем в качестве активных элементов транзисторы. Они обладают следующими преимуществами:

- Устойчивость к механическим воздействиям;

- Мгновенная готовность к работе;

- Низкое питающее напряжение;

- Широкодиапазонность.

3. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПЕРЕДАТЧИКА
3.1. ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
В передатчиках угловая модуляция может быть получена прямым способом, когда модулируется непосредственно частота автогенератора, или косвенным способом, когда в промежуточном каскаде производится фазовая модуляция. Достоинство прямого способа - возможность получения глубокой и достаточно линейной частотной модуляции, недостаток - трудность обеспечения стабильности средней частоты колебаний с ЧМ. Достоинства косвенного способа - высокая стабильность средней частоты, недостатки - неглубокая модуляция, трудность передачи низких модулирующих частот. На практике применяют оба способа, поэтому при проектировании следует выбрать один из них, обеспечивающий требования, предъявляемые к передатчику.

Возможность получения глубокой, линейной ЧМ делает прямой способ предпочтительным в радиовещательных и связных магистральных передатчиках. При этом требуемая стабилизация средней частоты колебаний может быть обеспечена за счет использования кварцевой стабилизации. Но так как транзисторный автогенератор, стабилизированный по частоте кварцевым резонатором имеет небольшую мощность, современные передатчики строятся по многокаскадной схеме.

Передатчики большинства отечественных радиовещательных станций имеют структурную схему, приведенную на рис.1.

Структурная схема радиовещательного ЧМ передатчика





Рис.1
Модулирующее напряжение звуковой частоты от микрофона М через усилитель звуковой частоты (УЗЧ) и каскады обработки поступают на частотный модулятор (ЧМ). На него также поступает напряжение радиочастоты fрч =65 МГц от генератора Г. Последующие каскады - усилители мощности (УМ) и выходной фильтр (ВКС) , настроенный на рабочую частоту 65 МГц.

Усилители строятся как резонансные каскады для подавления нерабочих составляющих спектра. Полоса пропускания фильтрующих систем определяется полосой рабочей частоты станции.
3.2. РАСЧЕТ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ПЕРЕДАТЧИКА
Все каскады передатчика будем строить, используя в качестве активных элементов биполярные транзисторы, так как рабочая частота сравнительно невелика.

Детальный расчет транзисторных каскадов приведен ниже, это длительная и трудоемкая работа, поэтому эскизный расчет структурной схемы будем проводить без детального расчета режима каждого каскада, на основе справочных и экспериментальных данных.

Экспериментальные данные содержат сведения о полученных на частоте f ' определенной мощности Р1' при КПД коллекторной цепи ', коэффициенте усиления по мощности Кр' и питающего напряжения Ек'. В передатчиках мощные транзисторы используются почти на пределе их возможностей по частоте, то есть в области «высших» частот

,

поэтому их коэффициент усиления по мощности Кр мал и зависит от частоты следующим образом [1, стр.34]:

КРР'·(f '/f)2·(ЕКК')(Р1'/Р1), [1]

где f, КР, Р1, ЕК - условия работы транзистора в рассматриваемом каскаде. Найдя таким образом коэффициент усиления транзистора по мощности, можно использовать для определения мощности предшествующего каскада следующую формулу [1]:

Рпред1Р. [2]

Основные данные для расчета структурной схемы:

Fр=65 МГц; Р1=80 Вт; f=6кГц.

При проектировании усилителя мощности следует учесть потери в выходной колебательной системе, взяв примерные значения из [1, стр. 31]: (ВКС)=0.9. Таким образом, усилитель мощности должен обеспечивать мощность в нагрузке:

Р1УМ1/(ВКС) =80/0.9 =88.9 Вт.
В качестве активного элемента для УМ выбираем транзистор 2Т920А со следующими параметрами:

f '=175 МГц; РН'=1 Вт; КР'=7...35; Т'=50...60; ЕП'=9В; =90.

Используя формулы (1), (2) найдем РВХ.УМ1:
.
РВХ.УМ1=0.55 /47=0.011 Вт=11 мВт.
В предоконечном каскаде будем использовать транзистор типа КТ340А со следующими параметрами:

f '=80 МГц; РН'=50 мВт; КР'=5...7; ЕП'=9В; =90.

Используя формулы (1), (2) и учитывая потери в ЦС между этими каскадами равные  0.5 найдем РВЫХ.УМ2:
PВЫХ.УМ2=PВХ.УМ1/=0.011/0.5=0.022=22мВт
Коэффициент передачи данного каскада равен:

.

Следовательно РВХ.УМ2ВЫХ.УМ2УМ2=22/35=0.6мВт.

Учитывая потери в ЦС предоконечного усилителя с АГ равные .6

Получим требуемую выходную мощность АГ равную PАГ=1мВт

Используя полученные выше данные можно составить структурную схему проектируемого передатчика, которая приведена в приложении.

4. РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ ОТДЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ ПЕРЕДАТЧИКА


4.1. РАСЧЕТ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
В качестве усилителя мощности будем использовать однотактный генератор, работающий с отсечкой тока, выходная цепь связи которого будет обеспечивать фильтрацию высших гармоник. Электрическая принципиальная схема такого однотактного генератора вместе с фильтрующей цепочкой П-типа приведена на рис.2.
СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ОДНОТАКТНОГО УМ


Рис.2
Фильтрующая П-цепочка (L, C, C ) позволяет либо повышать либо понижать нагрузочное сопротивление RН.

Электрический расчет режима работы транзистора состоит из двух этапов - расчет коллекторной цепи и расчет входной цепи. При этом входная цепь транзистора строится таким образом, чтобы импульсы коллекторного тока были близки к отрезкам симметричной косинусоиды с углом отсечки =90°, либо близким к нему.


4.1.1. РАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРНОЙ ЦЕПИ

Исходные данные для расчета.

Одним из важнейших параметров при расчете коллекторной цепи является номинальная мощность Р1НОМ при работе транзистора в критическом режиме Р1НОМ = 0.7 Вт.

Как уже отмечалось выше, в усилителе мощности будем использовать биполярный транзистор 2Т920А, обладающий следующими параметрами:

rнас=2...4 Ом; Uкдоп=36 В; Iк0доп=1 А; Iкдоп=1 А.

Согласно техническому заданию напряжение питания выберем Ек=9 В, а угол отсечки °. Расчет будем производить по методике, изложенной в [1, стр.100].

1. Амплитуда первой гармоники напряжения UК1 на коллекторе.

,

где °)=0.5 [1, приложение 1].



В.

2. Максимальное напряжение на коллекторе.

UКMAX=EK+(1.2...1.3)UK1КР.

UKMAX=9+1.3·8=19.4 В.

Проверим условие UKMAXKДОП: 19.4<36 В, следовательно напряжение питания и тип транзистора выбраны правильно.

3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока.



А.

4. Постоянная составляющая коллекторного тока



.

.

5. Максимальный коллекторный ток

IKMAX=IK0/0(KДОП.

IKMAX=0.08/0.319=0.25 A< 1 A.

6. Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного питания.

P0MAX=P0НОМ=EK·IK0=9·0.08=0.72 Вт.


7. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке.

=P1НОМ0НОМ=0.5/0.72=69 %.

8. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора.

РКMAX0НОМ - Р1·КБВХ,

где КБВХ=0.71 [1]. Следовательно

РКMAX=0.72-0.35=0.37 Вт.

9. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки.

RЭКНОМ=UК1КР2 / (2·Р1НОМ) = 64/1=64 Ом.


4.1.2. РАСЧЕТ ВХОДНОЙ ЦЕПИ
В расчете предполагается, что между базовым и эмиттерным выводами по радиочастоте включен резистор Rд , сопротивление которого определяется из условия

Rд=··fT·CЭ,

а между коллекторным и базовым выводами - резистор с сопротивлением, определяемым соотношением

RБК=··fT·CК.

Для биполярного транзистора 2Т920А эти параметры имеют следующие значения

fT=175 МГц; 0=50; CK=10 пФ; CЭ=55 пФ.

Тогда

Rд = 50/(2·····Ом.



RБК = 50/(2·····Ом.

На частотах f>3·fT/ â реальной схеме генератора можно не ставить Rд и RБК, однако в последующих расчетных формулах их необходимо учитывать.

1. Амплитуда тока базы.

,

где ···fT·CK·RЭК.




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2


База данных защищена авторским правом ©genew.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Рабочая программа
Методические указания
Практическая работа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Пояснительная записка
Общая характеристика
Учебное пособие
История развития
Общие сведения
Физическая культура
Теоретические аспекты
Практическое задание
Федеральное государственное
Техническое задание
Теоретическая часть
Направление подготовки
Самостоятельная работа
Дипломная работа
Общие положения
государственное бюджетное
Методическая разработка
Образовательная программа
квалификационная работа
Техническое обслуживание
Технологическая карта
Выпускная квалификационная
учебная программа
Решение задач
История возникновения
Методическое пособие
Краткая характеристика
Исследовательская работа
Рабочая учебная
Общие требования
Общая часть
Основная часть
История создания
Рабочая тетрадь
Метрология стандартизация
Техническая эксплуатация
Название дисциплины
Математическое моделирование
Организация работы
Современное состояние
Экономическая теория
Информационная безопасность
Государственное регулирование