Проектирование ЧМ-передатчика

Оглавление
Введение. 1
1. Выбор функциональной схемы передатчика. 2
2. Выбор и расчёт узлов принципиальной 3
электрической схемы 3
2.1.2. Расчет базовой цепи 5
2.1.3. Расчет вспомогательных элементов 7
2.2. Расчет умножителя частоты на два 8
2.2.2. Расчет базовой цепи 10
2.2.3. Расчет дополнительных элементов и цепочек 12
2.4. Расчет выходного фильтра 14
2.7. Расчет автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты 19
Выбираем транзистор КТ315В с параметрами: 22
При невыполнении неравенства необходимо уменьшать ток покоя эмиттера. 23

1. Выбор функциональной схемы передатчика.

При разработке радиопередатчиков, основным моментом для проектирования является выбор функциональной схемы.
Первым шагом при проектировании является выбор того вида сигнала, который будет транслироваться, в частности, ЧМ-сигнал. Для его правильной реализации, в первую очередь необходимы следующие типы сигналов – это ВЧ-сигнал (несущая) и НЧ-сигнал, который несет полезную информацию. Для получения ВЧ-сигнала необходим автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты. Кварц применяют в силу того,что необходимо получить очень хорошую стабилизацию частоты, что очень важно при передаче информации. Задающий генератор генерирует ВЧ-колебания в заданном диапазоне частот.
После получения несущей необходимо согласовать АГ с остальными частями блока. Это необходимо для того, чтобы передать информацию с минимальными потерями. Затем необходимо сформировать сам ЧМ-сигнал, но учитывая особенность конструкции, т.е.
...

электрической схемы
Расчёт принципиальной электрической схемы передатчика ведётся с выходного каскада.
2.1. Расчёт выходного каскада передатчика
Принципиальная электрическая схема выходного каскада передатчика представлена на рис.2.

Рис.2. Принципиальная электрическая схема выходного каскада передатчика.

2.1.1. Расчет коллекторной цепи
1. Выбираем транзистор 2Т913Б с параметрами:
Рк = 6,7 Вт;
fраб =50 МГц;
rнас = 1,0 Ом;
rб = 1,2 Ом;
rэ = 0,4 Ом;
ß0 = (10-75);
ft = (900-1600) МГц;
Ск = (6,8-10) пФ;
Сэ =(50-120) пФ;
Lэ = 0,25 нГн;
Lб = 2,5 нГн;
Lк = 1.95 нГн;
Uкэ доп = 55 В;
Iк доп = 1,0 А;

Uэб доп = 4 В;
Iк0 доп = 3 А;
При θ = 90º α1 = 0,5; α0 = 0,319; γ0(θ) =0,319; γ1(θ) =0,5; γ0(π-θ) =0,319;
Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного напряжения:

где ; примем Еп=26 В.
;
2. Проверка максимального напряжения на коллекторе:

3. Определяем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:

4.
...

2.2. Расчет умножителя частоты на два
Принципиальная электрическая схема умножителя частоты представлена на рис.3.

рис.3. Принципиальная электрическая схема умножителя частоты

2.2.1. Расчет коллекторной цепи
1. Выбираем транзистор 2Т911А с параметрами:
Рк = 209 мВт;
fраб = 16 МГц;
rнас = 12,5 Ом;
rб = 2,5 Ом;
rэ = - Ом;
ß0 = 15;
ft =1000 МГц;
Ск = 10 пФ;
Сэ = 20 пФ;
Lэ = 0,2 нГн;
Lб = 2,5 нГн;
Lк = 2,5 нГн;
Uкэ доп = 40 В;
Iк доп = 400 мА;
Uэб доп = 3 В;

Задаемся значением РКдоп = 6 Вт (с запасом);
При θ = 60º α2 = 0,273; α0 = 0,218; γ0(θ) =0,109; γ1(θ) =0,196; γ0(π-θ) =0,609;

Определяем амплитуду второй гармоники коллекторного напряжения:

где ;
;
2. Проверка максимального напряжения на коллекторе:

3. Определяем амплитуду второй гармоники коллекторного тока:

4. Проверка постоянной составляющей коллекторного тока:

5. Проверка максимального коллекторного тока:

6.
...

2.1.2. Расчет базовой цепи
1. Определяем сопротивление делителя Rд:

По ГОСТу RД = 30 Ом по ряду Е24.
Находим сопротивление база-коллектор Rбк:

По ГОСТу RБК = 330 Ом по ряду Е24.
2. Находим амплитуду тока базы:

где: − коэффициент обратной связи

3. Находим напряжение база-эмиттер максимальное:
При θ = 900:


4. Определяем постоянные составляющие базового и эмиттерного токов (Iб0 и Iэ0):

5. Определяем напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Принимаем Есм=0 и подключаем Rб к общей шине.

6. Определяем входные параметры Lвх оэ, rвх оэ, Rвх оэ, Cвх оэ:



7. Определяем комплексное входное сопротивление Zвх = rвх +jXвх;

8. Определяем требуемую входную мощность Рвх:

9. Определяем коэффициент усиления по мощности Кр:

2.1.3. Расчет вспомогательных элементов
1. Определим значения элементов выходного резонансного контура:
зададимся значением Ск =47пФ;
тогда

2.
...

2.4. Расчет выходного фильтра
Принципиальная электрическая схема выходного фильтра показана на рис.6:

рис.6. Принципиальная электрическая схема выходного фильтра


Rвых =50 Ом;
ωраб = 2πfраб;
Rвх1 = 8,6 Ом;
1. Выходные сопротивления первого и второго П-фильтра задаем из соотношения

2. R01 выбираем из условия

По ГОСТу R01 =2Ом по ряду Е24;
3. Находим сопротивление входной емкости

По ГОСТу 1 нФ;
4. Находим Хс2:

По ГОСТу 1 нФ по ряду Е6;
5.

6. Для второго П-фильтра R02 берем равным:

По ГОСТу
7.
По ГОСТу 470 пФ;
8.
По ГОСТу С4 = 320 пФ
9.

Так как С2 и С3 включены параллельно, то их заменяем одним конденсатором емкостью:
С1 = С2 + С3 = 1,164 нФ;
по ГОСТу 1,1 нФ.

10. Расчет коэффициента фильтрации на второй гармонике

2.5.
...

2.7. Расчет автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты
Принципиальная электрическая схема автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты показана на рис.10:

рис.10. Принципиальная электрическая схема автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты
Данные для расчета:
Рн =0,38·10-3 Вт;
fген = f раб /2 =16 МГц;
Исходя из данных для расчета, выбираем кварцевый резонатор с параметрами на третьей гармонике:
R1 =50 Ом; Qкр =105; Ркв =1 мВт; α =0,1;
С0 =5 пФ; L1 =0,02 Гн; θ = 60°;

1. Находим постоянную времени:

2. Выбираем транзистор М2Д с параметрами:
Iк макс =50 мА;
Pк доп =0,150 Вт;
Uкэ доп =10 В;
Eотс =0,3 В;
S0 =0,127 А/В;
fT =15 МГц;
ß0 =100;
3. Выбираем:

4. Определяем крутизну проходной характеристики:
γ1 = 0,196 при θ = 60º;

5. Находим нормированную частоту колебаний:

6. Находим вспомогательный коэффициент:

7. Находим С1Э:

По ГОСТу 4,7 нФ.
8. Находим сопротивления:

9.
...