Курсовая работа: Проектирование связного передатчика

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Министерство образования Российской Федерации
Уральский Государственный Технический Университет – УПИ
Кафедра: «Высокочастотных устройств радиосвязи и телевидения»
1. Структурная схема передатчика. Краткое описание структурной схемы
2. Трактовка схемных решений для автогенератора
3. Подробное обоснование роли всех элементов схемы
4. Расчет режима оконечного каскада РПУ
4.1. Расчет коллекторной цепи выходного каскада
4.2. Расчет входной цепи оконечного каскада
6. Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной
6.1. Расчет блокировочных элементов
Передатчик с частотной модуляцией: мощность Р 1
=1,5 кВт, несущая частота f=27,2 МГц.
Антенна: штыревая, длина антенны l a
=1.8м, радиус антенны r=8м.
· Принципиальная схема радиопередатчика,
· Структурная схема передатчика с кратким описанием его работы,
· Трактовка схемных решений для автогенератора, модулятора и устройства согласования оконечного каскада передатчика с антенной,
· Электрический расчет оконечной ступени передатчика и его схемы связи с нагрузкой
· Подробное обоснование роли всех элементов принципиальной схемы передатчика,
Радиопередающее устройство (РПУ) - необходимый элемент любой системы передачи информации по радио - будь то система радиосвязи, телеметрическая или навигационная системы. Параметры радиопередатчиков весьма разнообразны и определяются конкретными техническими требованиями к системе передачи данных. РПУ представляют сложную систему, в состав которой входит высокочастотный тракт, модулятор для управления колебаниями высокой частоты в соответствии с передаваемой информацией, источники питания, устройства охлаждения и защиты. Диапазон СВЧ обладает огромной информационной емкостью. Радиопередатчики в диапазоне СВЧ применяют в радиолокационных станциях (РЛС), телевидении, ретрансляционных линиях связи, для тропосферной и космической связи, для радиоуправления и бортовой аппаратуры радиопротиводействия и для многих других специальных назначений. РПУ можно классифицировать по назначению, диапазону волн, мощности, виду модуляции, условиям работы и др. Эти признаки определяют специфику проектирования каждого вида передатчиков. Например, рабочий диапазон волн и мощность на выходе обуславливают выбор активного элемента и конструкцию колебательных систем. Амплитудную и импульсную модуляцию колебаний осуществляют в выходных ступенях, частотную модуляцию - в возбудителях, причем для обеспечения высокой стабильности несущей частоты применяют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ).
Передатчик выполнен по схеме с непосредственной ЧМ в кварцевом генераторе.
На входе передатчика стоит микрофон, который преобразует звуковые колебания в электрические. Полученный информационный сигнал усиливается УНЧ и через фильтр нижних частот поступает на управитель частоты. ФНЧ ограничивает спектр модулирующего сигнала примерно до 3,5 кГц, для разборчивого приема речевых сообщений этого достаточно.
Управитель изменяет частоту генерируемых кварцевым автогенератором колебаний, осуществляя прямую частотную модуляцию. Таким образом получаем ЧМ сигнал с несущей f0, в нашем случае f0=13,7 МГц. Модулируемые колебания, пройдя через буфер, усиливаются УВЧ. Буфер необходим для согласования по сопротивлению выхода автогенератора с последующими каскадами. Затем производиться умножение частоты до рабочего диапазона f0=27.2 МГц. Умножение частоты повышает устойчивость работы всего передатчика, а также увеличивает глубину модуляции.
Полученные ВЧ колебания усиливаются до необходимой величины в оконечном каскаде и через согласующее устройство, которое согласует выходное сопротивление ОК с фидером, поступает на антенну, которая преобразует электрические ВЧ колебания в электромагнитные волны.
Автогенератор выполнен по осциляторной схеме(емкостная трехточка). Выбор осциляторной схемы объясняется большей надежностью автогенератора, по сравнению со схемой с кварцем в цепи обратной связи, где кварц не всегда гарантирует контроль генерируемой частоты.
Выбор емкостной трехточки объясняется тем, что обе индуктивные трехточки имеют существенные недостатки:
1) кварц шунтируется большой емкостью база-эмиттер транзистора(1-10 пФ), при включении кварца между базой – эмиттером
2) при включении кварца между коллектором и эмиттером, блокировочная индуктивность вносит свой вклад в значение генерируемой частоты, плюс к кварцу приложено большое напряжение питания.
Схема включения управителя частоты выбрана из следующих соображений: в кварцевом автогенераторе управляющую реактивность следует подключать к элементу, главным образом определяющим частоту, т.е. к кварцевому резонатору, при этом либо последовательно либо параллельно. Варианты подключения приведены на рис. 2.
Четвертый вариант наихудший, так как параллельно кварцу стоит индуктивность, которая может определять генерируемую частоту. Первый и второй варианты имеют общий недостаток: сужается полоса, где кварц имеет индуктивный характер. Наиболее приемлем третий вариант, при котором понижается частота последовательного резонанса, но расширяется полоса, где кварц имеет индуктивное сопротивление. Для применений третьего варианта необходима управляемая индуктивность, которую легко реализовать, включив последовательно с варикапом индуктивность такой величины, чтобы суммарное сопротивление на частоте генерации носило индуктивный характер.
В качестве согласующего звена выбран параллельный колебательный контур. Выбор такого схемотехнического решения объясняется тем, что он обеспечивает необходимую фильтрацию высших гармоник и прост в эксплуатации.
Усилитель звуковой частоты собран на операционном усилителе DA1, коэффициент усиления определяется соотношением элементов R14, R15, C12. По сути приведенное в схеме включение ОУ является активным ВЧ фильтром.
Емкость С12 имеет большую величину и определяет «завал» АЧХ на малых частотах (0-150 Гц), что объясняется шириной спектра необходимой для разборчивого приема речевых сообщений(от 0,3 до 3 кГц).
Цепочка R17, R18 представляет собой делитель напряжения, создает «псевдо» двухполярное питание. Емкость С15 стабилизирует значение виртуальной земли(6 В), фильтруя возможные ВЧ составляющие питающего напряжения.
Нагрузкой УЗЧ является резистор R11. С него, через ограничивающий выходной ток усилителя резистор R10, напряжение подается на пассивный ФНЧ, который представляет собой простую RC цепь с передаточной характеристикой:
где fc=1/(2*pi*R*c) – частота среза.
С выхода фильтра сигнал через блокировочную емкость С7 поступает на переменный резистор R2. Резистором R2 мы задаем диапазон изменения модулирующего напряжения, т.е. глубину модуляции. Подбираем значение сопротивления так, чтобы при максимально возможных значениях модулирующего напряжения не выходить за пределы линейного участка вольт-фарадной характеристики варикапа VD1, который управляет частотой генерации автогенератора.
Резистором R6 задаем смещение на варикапе VD1, т.о. чтобы в режиме молчания емкость варикапа соответствовала середине линейного участка его ВФХ.
R5 ограничивает величину постоянного тока протекающего по цепи: +12В, R6, R5, VD1, R2, 0В.
Автогенератор собран на транзисторе VT1, по схеме емкостной трех точке с заземленным коллектором(С3 – эммитер-коллектор; С2 – база-эммитер; VD1, ZQ1, L1 – база-коллектор). Суммарное сопротивление цепи VD1, ZQ1, L1 носит индуктивный характер. Переменная емкость L1 позволяет устанавливать частоту генерации АГ в режиме молчания равную 13,6 МГц. Резистор R4 выполняет роль цепи автосмещения.
Полученные колебания через блокировочную емкость С5 поступают на истоковый повторитель(класс А), который собран на транзисторе VT2. Использование повторителя обеспечивает: 1. согласование по сопротивлению с последующими каскадами передатчика, 2. усиление колебаний по напряжению в К раз.
С выхода повторителя сигнал поступает на предварительный усилитель собранный на транзисторе VT3(класс В). Цепочка R13, C10 выполняет роль цепи автосмещения по постоянному току, отслеживает положение рабочей точки во вторичной обмотке. Использование такого трансформатора позволяет легко произвести умножение частоты на два.
Умножитель собран на параллельно включенных разнополярных транзисторах VT4, VT5. Оба транзистора работают в режиме В. На входы транзисторов поступают противофазные напряжения со вторичной обмотки трансформатора Т1. В результате получаем колебания с удвоенной частотой.
При использовании такого способа умножения, необходимо чтобы оба плеча были симметричны, т.е. чтобы коэффициенты усиление были равны. Симметричность обеспечивает Переменный резистор R16(цепь автосмещения по постоянному току).
Нагрузкой умножителя является трансформатор сопротивления Т2, который согласует умножитель с оконечным каскадом. Колебательный контур вторичная обмотка Т2, С17, С18 обеспечивает предварительную фильтрацию ВЧ гармоник и согласование с оконечным каскадом.
Оконечный каскад собран на транзисторе VT6. Цепь R20, R21, VD2 задает внешнее смещение, которое задает режим В. Цепочка R22, C20 выполняет роль цепи автосмещения по постоянному току. Нагрузкой ОК является параллельный контур С23, С24, L3 настроенный на 27,2 МГц. Трансформатор Т3 обеспечивает согласование по сопротивлению ОК с колебательным контуром. Подстроечным конденсатором настраиваем контур в резонанс на частоте 27,2 МГц. Выделяемые контуром колебания излучаются штыревой антенной WA1 в пространство.
В заданной схеме оконечный каскад усилителя выполнен на транзисторе КТ904, который имеет следующие параметры:
Сопротивление насыщения транзистора: r нас ВЧ
= 1,73 Ом;
Сопротивление материала базы r б
= 3 Ом;
Постоянная времени коллекторного перехода: τ K
= 15 пс;
Сопротивление эмиттера: r э
≈ 0,0 Ом;
Коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ: β о
= 24;
Граничная частота усиления по току в схеме с ОЭ: f
т
= 350 МГц;
Барьерная емкость коллекторного перехода: С к
= 12 пФ;
Барьерная емкость эмиттерного перехода: С э
= 124 пФ;
Индуктивность эмиттерного вывода: Lэ = 4 нГн;
Индуктивность базового вывода: Lб = 4 нГн;
Индуктивность коллекторного вывода: Lк = 4 нГн;
Максимальная выходная мощность: Р max
= 5 Вт;
Предельно допустимая постоянная величина коллекторный ток: I k
0.
max
=0.8 А;
Предельно допустимое напряжение коллектор-эмиттер: U кэ.
max
= 40 В;
Предельно допустимое напряжение база-эмиттер: U бэ.
max
= 4 В;
Расчет коллекторной цепи проводится по методике, изложенной в [2], для транзистора, работающего в критическом режиме с углом отсечки – Q= 90° .
Исходные данные для расчета следующие:
Р 1
=1,5 Вт – колебательная мощность транзистора,
В – напряжение питания коллектора, в расчете будем подставлять напряжение меньшее Е К
в 0,9 раз, т.к. будут потери по постоянному току в блокировочном дросселе.
r нас ВЧ
= 1,73 Ом – сопротивление насыщения транзистора,
I к0.
max
= 0,8 А – допустимая постоянная составляющая коллекторного тока;
Таблица 1 Коэффициенты разложения косинусоидального импульса
1. Коэффициент использования по напряжению в критическом режиме ;
2. Максимальное значение коллекторного тока
3. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе в критическом режиме
4. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока
5. Постоянная составляющая коллекторного тока
6. Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания Вт;
7. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи
8. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора
9. Сопротивление коллекторной нагрузки
1. Величина шунтирующего добавочного сопротивления
3. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе
4. Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов
5. Напряжение смещения на эмиттерном переходе
6. Значения L вх оэ
, r вх оэ
, R вх оэ
, С вх оэ
в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора.
7. Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления транзистора (Z вх
=r вх
+ jX вх
)
9. Коэффициент усиления по мощности
Исходными данными для расчета параметров антенны являются
- длина волны l=с/f=(3*10 8
)/(27.2*10 6
)=11.02 м,
Найдем волновое сопротивление антенны:
Поскольку длина антенны меньше четверти длины волны, то
Найдем входное сопротивление антенны:
Реактивная составляющая x a
= - 223 Ом
Емкость С 22
и индуктивность L2 предназначена для разделения по постоянной составляющей тока I к0,
реактивное сопротивление Х С22
должно удовлетворять соотношению:
Х C
22
<< R ое
= 4R к
, (Х С22
= R ое
/[100…200])
С 22
= 150/(4*31,49*2*3,14*27,2*10 -6
) = 6,96 (нФ);
Реактивное сопротивление Х L
2
должно удовлетворять соотношению:
X L
2
>> R ое
= 4R к,
(Х L2
= R ое
*[50…100])
L 2
= 4*31,49*75/(2*3,14*27,2*10 -6
) = 55,3 (мкГн).
Для определения номиналов элементов (С 23
, L 3
) колебательного контура пересчитаем сопротивление антенны в контур следующим образом:
Рис. 2 Пересчёт сопротивления антенны в контур
Сопротивление на зажимах контура равно 4R к.

Допустим r=250-400 Ом, примем r=300 Ом.
Из ниже приведенных формул легко получаем уравнение для С 23
:
1. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для вузов/ В. В. Шахгильдян, В.А. Власов, Б.В. Козырев и другие.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1993, 512 с., ил.
2. Шумилин М.С., Козырев В.А., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для техникумов.- М.: Радио и связь, 1987, 320 с., ил.

Название: Проектирование связного передатчика
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: курсовая работа
Добавлен 17:27:41 21 апреля 2009 Похожие работы
Просмотров: 245
Комментариев: 14
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Проектирование связного передатчика
Rainbow English 8 Контрольные Работы
Реферат: Последовательность и содержание основных этапов планирования рекламной кампании. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Адаптационно-волевые особенности курящих девушек
Реферат: Природно-ландшафтные и функциональные зоны на территории города. Скачать бесплатно и без регистрации
Эссе По Обществознанию Деньги
Лабораторные Работы 10 Класс Мякишев
Реферат: Биография Архимеда
Дипломные Педагогика Дошкольная
Темы Дипломных Работ Медицинских Сестер
Курсовая работа: Агрегат подготовки холоднокатаных рулонов
Контрольная работа по теме Финансирование дефицита федерального бюджета. Бюджетный кредит
Контрольная работа по теме Основные понятия логики
Курсовая Работа Координационные Способности
Контрольная работа: Особенности применения, подготовки и печати рекламных буклетов
Реферат: Отчет по устойчивому развиитю ОАО Банк ВТБ
Реферат: Понятие и виды юридической техники
Реферат: Мониторинг химического состава атмосферного аэрозоля промышленного города
Реферат: Основи наступу
Реферат по теме Вітаміни та їх синтетичні препарати
Эссе Роль Английского Языка В Мире
Реферат: Партийное политическое лидерство
Шпаргалка: Словарь специальных терминов по цифровой обработке информации
Статья: Медузы