Рефераты. Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией

Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией

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.

А.М.

У.М.

П.У.

В состав Р.П. входят:

1. Автогенератор с кварцевой стабилизацией.

2. Предварительный усилитель высокой (радио) частоты.

3. Усилитель мощности

4. Амплитудный модулятор.

5. Антенна.

Расчет Р.П. начнём с усилителя мощности.

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.

Цепь питания

Входная согласующая цепь

Выходная согласующая цепь

Цепь смещения

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.

C3 L2

L3 C5

Выход

C1 L1

Вход

C2 R2 C4 С6

Схема №1. Принципиальная электрическая схема УМ.

Выходная согласующая цепь:

Входная согласующая цепь:

Таблица №1.

Элемент

Номинал

Ед. измерения

Ом.

0.8

мкФ

нФ.

0.8

мкФ.

нФ.

0.8

мкФ.

С6

нФ.

мкГн.

2.7

мкГн.

4. Расчёт предварительного усилителя.

Предварительный усилитель выполнен на транзисторе КТ911А. Расчёт режима и принципиальной схемы

Еп

С1 R1 L1

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.

1.82

кОм.

0.8

мкФ.

0.6

нФ.

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.

Согласующая

цепь

Кварцевый

резонатор

к нагрузке

5.2 Расчёт автогенератора с кварцевой стабилизацией.

Rбл Ссв

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

4.66

кОм.

Rсм

873

Ом.

Rбл

4.2

кОм.

С1

0.05

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

Цепь питания

Вход НЧ

Цепь смещения

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

К174УН9

+ 8 16 + Выход

Вход

11 220 0.1мк

500мк 4

2 1

Выходная мощность ……………….5,5 Вт.

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.