Выбор и обоснование структурной схемы передатчика

1. Выбор и обоснование структурной схемы передатчика

Исходя из технического задания, нужно спроектировать схему связного передатчика с ЧМ, работающего в некотором диапазоне частот. При этом данный передатчик должен обеспечивать выполнение всех характеристик, которые от него требуются по ТЗ, а так же быть как можно более простым, малогабаритным и дешевым.

Рис.4. Структурная схема ЧМ передатчика

Модулирующий сигнал от микрофона усиливается в УНЧ. Далее осуществляется ограничение амплитуды, которое предотвращает увеличение девиации частоты за заданные пределы при ЧМ. ФНЧ, выполненный на интегрирующей RC-цепочке, ограничивает спектр сигнала до 3,5 кГц. Модулирующий сигнал, усиленный и прошедший цепи коррекции поступает на варикап ГУНа, где производится частотная модуляция несущего колебания.

ГУН выполним по схеме Клаппа, его центральная частота управляется с помощью второго варикапа, на который управляющий сигнал подается с цифрового синтезатора частоты, реализованного на микросхеме КФ1015ПЛ3А [8], описание которой приведено в конце данной пояснительной записки.

Работа ГУНа происходит по сигналу опорной частоты – МГц, задаваемой кварцевым генератором. Для шага сетки частот 6,25 кГц (до умножителя частоты) коэффициент деления опорной частоты составляет, при этом пределы коэффициента деления тракта программируемого делителя частоты составляют от  до  Эти коэффициенты задаются посредством контроллера.

Промодулированный сигнал после ГУНа поступает на умножитель частоты (умножение в два раза), который переводит его в рабочий диапазон и, кроме этого, производит усиление. Далее сигнал усиливается в предварительных и предоконечном усилителях до уровня, необходимого для работы оконечного каскада. Оконечный каскад реализован в виде четырех идентичных модулей, выполненных по двухтактной схеме, причем схемы деления и сложения мощности от отдельных блоков, а также трансформации сопротивлений выполнены на отрезках длинных линий.

На выходе передатчика стоит ФНЧ, который подавляет уровень внеполосного излучения до заданного. Согласно ГОСТу этот уровень составляет -60 дБ для данной рабочей полосы и излучаемой мощности. Сигнал с ФНЧ поступает на фидерную 50-омную линию и далее в антенну.

Начнем расчет оконечного каскада с выбора рабочего транзистора.

2. Расчет оконечного каскада

2.1 Выбор транзистора

Оконечный каскад построен по модульному принципу со сложением мощностей от отдельных модулей. Каждый модуль представляет собой двухтактную схему. Количество модулей выбрано исходя из того, что, во-первых, оно должно быть четным – для удобства реализации схемы сложения и деления мощностей; во-вторых, должны существовать транзисторы, реализующие мощность отдельного модуля. Количество модулей должно быть минимальным.

Как правило, для генерации заданной мощности в нагрузке в определенном диапазоне частот можно подобрать целый ряд транзисторов. Из группы транзисторов нужно выбрать тот, который обеспечивает наилучшие электрические характеристики усилителя мощности.

Коэффициент полезного действия каскада связан с величиной сопротивления насыщения транзистора - r_насВЧ. Чем меньше его величина, тем меньше остаточное напряжение в граничном режиме и выше КПД генератора.

Коэффициент усиления по мощности К_Р зависит от ряда параметров транзистора: коэффициента передачи тока базы – b₀, частоты единичного усиления f_т и величины индуктивности эмиттерного вывода L_Э. При прочих равных условиях К_Р будет тем больше, чем выше значение b₀, f_T и меньше L_Э.

Исходя из этих условий, выбираем транзистор 2Т971А, имеющий следующие параметры:

Параметры идеализированных статических характеристик

Сопротивление насыщения транзистора на высокой частоте r_{нас ВЧ}=0,15 Ом

Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ на низкой частоте (f→0) β_о=8

Сопротивление материала базы 0,1 Ом

Высокочастотные параметры

Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ f_т =570 МГц

Барьерная емкость коллекторного перехода С_к = 200 пФ

Индуктивность вывода эмиттера 0,18 нГн

Индуктивность вывода базы 0,56 нГн

Индуктивность вывода коллектора 0,1 нГн

Допустимые параметры

Предельное напряжение на коллекторе U_{кэ доп} = 50 В

Обратное напряжение на эмиттерном переходе U_{бэ доп} = 4 В

Постоянная составляющая коллекторного тока I_{ко. доп} = 17А

Максимально допустимое значение коллекторного тока I_{к. макс. доп}=30А

Диапазон рабочих частот 50 –200 МГц

Тепловые параметры

Максимально допустимая температура переходов транзистора t_п.доп=160 ºС

Тепловое сопротивление переход – корпус R_пк=0,6 ºС/Вт

Энергетические параметры

P_н = 150 Вт

Р_вх=50 Вт

Е_к=24 В

h=55–84%

К_р=3–9

Режим работы – класс В.

Оценим мощность Р₁, которую должен отдавать один транзистор, исходя из следующих параметров:

КПД выходного трансформатора –

КПД фильтрующей системы –

КПД устройства сложения мощностей –

количество модулей в схеме сложения – М = 4

количество транзисторов в модуле – m = 2

Вт – мощность модуля,

Вт – мощность одного транзистора в модуле.

Похожие работы

Связной радиопередатчик с частотной модуляцией

Скачать

23938

0

7

а цифровых ИС можно реализовать практически любой алгоритм обработки сигнала, осуществляемый в приемно-усилительных устройствах, включая элементы оптимального радиоприема. Связные РПУ с частотной модуляцией проектируются для работы на одной фиксированной частоте или в диапазоне частот. В первом случае рабочая частота стабилизируется кварцевым резонатором, а для генерации ЧМ колебаний могут быть ...

Проектирование выходного каскада связного передатчика с частотной модуляцией

Скачать

54797

4

17

... , обеспечивающий ослабление высших гармоник на 40 дБ вне рабочего диапазона частот передатчика в соответствии с техническим заданием (см. раздел 4 АСЧЁТ ВЫХОДНОГО ФИЛЬТРА). Поскольку в данной курсовой работе необходимо спроектировать только оконечный мощный каскад связного передатчика с ЧМ, то для конкретизации, входящие в его состав блоки обведены синей пунктирной линией, и именно о них далее ...

Радиопередатчик с частотной модуляцией

Скачать

21480

9

19

... в цепи питания базы: Ток делителя выбирается из соотношения 5) Мощность источника питания: КПД цепи коллектора: КПД АГ: 5.5 Расчет варикапа Для осуществления частотной модуляции в АГ будем использовать варикап КВ109В с параметрами: Тип варикапаа Q КВ109В 1.9-3.1 25 50 160 Так как он обладает высокой добротностью на рабочей частоте. ...

Однополосный радиопередатчик

Скачать

29248

6

0

... генератором и не передавать сигнал несущей. В силу перечисленных выше причин ОБП широко применяется в системах передачи речевых сигналов, а вопросы связанные с проектированием и применением радиопередатчиков с однополосной модуляцией весьма актуальны. Кроме того, представляют самостоятельный интерес методы формирования сигнала ОБП и схемные решения, их реализующие. 3. Расчетная часть. 3.1 ...