Однополосный связной передатчик - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Характеристика и особенности техники радиопередающих устройств. Методы формирования сигналов в передатчиках с одной боковой полосой. Расчет коллекторной цепи и выходной цепи связи. Оценка влияния согласующей цепи на величину R. Расчет цепей питания.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство общего и профессионального образования
Уральский государственный технический университет - УПИ
техника радиопередающих устройств развивается непрерывно и интенсивно. Это обусловлено определяющей ролью передатчиков в энергопотреблении, качестве работы, надежности, стоимости радиосистем передачи и извлечении информации, радиоуправлении.
В настоящее время на магистральных и низовых радиосвязях широкое распространение получили передатчики с использованием однополосной модуляции (ОМ). Их используют в стационарных условиях, а также в системах подвижных служб (сухопутной, морской, воздушной). Интенсивно изучается возможность использования ОМ для радиовещания на ДВ, СВ, КВ.
Первичный телефонный сигнал (речевое сообщение), называемый также абонентским, является нестационарным случайным процессом с полосой частот примерно от 80 до 12000 Гц . Разборчивость речи определяется формантами, большинство которых расположено в полосе 300… 3400 Гц. Поэтому по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи принята эффективно передаваемая полоса частот 300… 3400 Гц . При этом качество передаваемых сигналов получается достаточно высоким - слоговая разборчивость составляет около 90 % , а разборчивость фраз - 99 %. Дальнейшее улучшение качества передаваемых речевых сигналов связано с ухудшением экономических показателей системы связи.
Однополосная модуляция обладает рядом преимуществ перед обычной амплитудной модуляцией. К ним относятся: более узкая полоса частот радиоканала, и, следовательно, возможность размещения большего числа каналов связи, а также лучшие энергетические характеристики радиопередатчиков.
Требования, которым должен удовлетворять передатчик, это, прежде всего, простота схемного исполнения, дешевизна, возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды, простота в обращении, а также малое энергопотребление.
Для формирования сигналов с одной боковой полосой в передатчиках наиболее часто используется способ последовательных преобразований с фильтрацией, так как с его помощью можно достаточно простыми мерами обеспечить устойчивое подавление нерабочих составляющих спектра сигнала. Структурная схема передатчика, использующего данный метод, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема разрабатываемого передатчика с ОБП.
Рассмотрим работу передатчика на основании приведенной выше структурной схемы и определим основные требования к ее блокам.
Исходное звуковое сообщение, преобразованное микрофоном М1 в электрические импульсы, усиливается до необходимой величины с помощью усилителя низкой частоты (УНЧ). УНЧ представляется целесообразным выполнить на операционном усилителе, например К544УД2. Следует отметить, что блок УНЧ может при необходимости содержать дополнительные узлы обработки исходного сигнала, например компрессор.
Далее усиленный сигнал попадает на балансный модулятор БМ1, где осуществляется первое преобразование частоты. Спектр исходного сообщения переносится на частоту f ПР1 = 500 кГц, что обусловлено широким выбором стандартизованных электромеханических фильтров (ЭМФ). При весьма малых габаритных размерах они имеют высокую избирательность, сравнимую с избирательностью кварцевых фильтров. Однако ЭМФ, по сравнению с кварцевыми фильтрами, имеют больше затухание и неравномерность при более широкой полосе пропускания. Здесь применим фильтр ФЭМ4 - 031 - 500 - 3,1 В, выделяющий верхнюю боковую полосу. Таким образом, при дальнейшем формировании однополосного сигнала на рабочей частоте снимается проблема разделения фильтрами близко расположенных составляющих спектра. Необходимо подчеркнуть, что подавление нерабочих составляющих спектра, расположенных близко к формируемой боковой полосе, в том числе неиспользуемой боковой полосы, полностью определяется первым фильтром и при последующих преобразованиях не может быть улучшено.
Рисунок 3. Структурная схема синтезатора сетки дискретных частот.
Здесь f = 1 кГц - шаг сетки дискретных частот.
f ПР3 МИН = f Н + f ПР1 + f ПР2 = 6 + 0,5 + 18 = 24,5 МГц
f ПР3 МАКС = f В + f ПР1 + f ПР2 = 11 + 0,5 + 18 = 29,5 МГц
Таким образом, в качестве активного элемента (АЭ) УМ применим кремниевый транзистор 2Т950А, имеющий следующие параметры:
- сопротивление насыщения r НАС = 0,4 Ом;
- сопротивление утечки эмиттерного перехода в закрытом состоянии
- средний статический коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ 0 60;
- частота единичного усиления f Т 250 МГц;
- емкость коллекторного перехода С К 150 пФ;
- емкость эмиттерного перехода С Э 1100 пФ;
- индуктивности выводов L Б = 2,3 нГн; L Э = 2,1 нГн; L К = 4 нГн;
- максимальное импульсное напряжение коллектор-эмиттер U КЭ ИМП = 60 В;
- максимально-допустимое обратное напряжение эмиттерного перехода U БЭ ДОП = 4 В;
- максимальный постоянный ток коллектора I К0 ДОП = 10 А;
- диапазон рабочих частот ( 1,5 80 ) МГц
- допустимая температура переходов t П. ДОП = 200 С
- тепловое сопротивление между переходами и корпусом R ПК = 1,25 С/Вт
Напряжение питания УМ с учетом падения в блокировочном дросселе примем равным Е К = Е П - 0,25 = 23,75 В , где Е П = 24 В - напряжение питания передатчика. Так как УМ должен усиливать сигнал с минимальными искажениями, то есть иметь линейную амплитудную характеристику, и, кроме того, возможно больший КПД, примем угол отсечки коллекторного тока = / 2. При этом 0 () = 0,319, 1 () = 0,5, 0 () = 0,319, 1 () = 0,5. При усилении сигналов с ОБП УМ должен работать в недонапряженном режиме, в крайнем случае допустим критический режим.
Использованная методика расчета приведена в 1.
1. Амплитуда первой гармоники напряжения U К1 на коллекторе в критическом режиме:
2. Максимальное напряжение на коллекторе:
U К МАКС = Е К + 1,2 U К1 КР U К МАКС = 49,951 В U КЭ ИМП = 60 В
3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
4. Постоянная составляющая коллекторного тока:
5. Максимальная величина коллекторного тока:
6. Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного напряжения:
Р 0 МАКС = Е К I К0 Р 0 МАКС = 36,287 Вт
7. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
8. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
Р К МАКС = Р 0 МАКС - Р 1МАКС Р К МАКС = 10,143 Вт
9. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОГЛАСУЮЩЕЙ ЦЕПИ НА ВЕЛИЧИНУ R ЭК НОМ .
Разрабатываемый передатчик должен обеспечивать работу на нагрузку (фидер) сопротивлением W Ф = 75 Ом. Для выполнения этого требования в состав передатчика необходимо включить согласующую цепь с коэффициентом трансформации N = 75/9,118 = 8,225. В качестве согласующей цепи применим трансформатор на линиях с коэффициентом трансформации N = 9. Отсюда:
Оценим влияние реактивного элемента на выходе УМ (выходной емкости АЭ):
Так как ВХ оказалось меньше 0,10,2 влияние выходной емкости транзистора незначительно и им можно пренебречь. Поэтому нет необходимости включать на выходе транзистора цепи связи, содержащие дополнительные LC элементы.
Сделаем перерасчет коллекторной цепи с учетом нового значения сопротивления R ЭК = 8,333 Ом.
1. Амплитуда переменного напряжения на коллекторе при заданной мощности Р 1МАКС :
2. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:
3. Постоянная составляющая коллекторного тока:
4. Максимальная величина коллекторного тока:
5. Максимальное напряжение на коллекторе:
U К МАКС = E K + U K U К МАКС = 44,624 В U КЭ ИМП = 60 В
6. Максимальная мощность, потребляемая от источника коллекторного напряжения:
Р 0 МАКС = Е К I К0 Р 0 МАКС = 37,955 Вт
8. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
Р К МАКС = Р 0 МАКС - Р 1МАКС Р К МАКС = 11,812 Вт
Значение Р К МАКС является исходным параметром для расчета температуры в структуре транзистора и системы его охлаждения.
Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзистора УМ в нелинейном режиме с = 90, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (фидере) до уровня, определенного в задании на курсовую работу. С этой целью на выходе передатчика включается фильтр. Заданную фильтрацию гармоник, в первую очередь наиболее интенсивных - второй и третьей, фильтрующая цепь должна обеспечить в рабочем диапазоне частот передатчика при заданном уровне колебательной мощности и высоком КПД.
- диапазон рабочих частот от f Н = 6 МГц до f В = 11 МГц
- R Н = W Ф = 75 Ом - сопротивление нагрузки
- К Б.Н. 0,8 - допустимое значение КБВ нагрузки
- К Б.ВХ. 0,7 - допустимое значение КБВ на входе фильтрующей цепи
- ДОП = -50 дБ - допустимый уровень высших гармоник в нагрузке передатчика
- СЦ 0 - дополнительное затухание, вносимое согласующей цепью
- Г N - относительный уровень высших гармоник напряжения (или тока) на выходе УМ. Величина Г N определяется схемой и режимом работы УМ. Для рассматриемого случая (однотактный УМ в недонапряженном или критическом режиме):
Для наиболее значимой второй гармоники при = 90 2 () = 0,212.
1. Коэффициент перекрытия передатчика по частоте:
Так как К f П (1,6 1,9) устанавливаем один фильтр.
2. Граничные частоты фильтра совпадают с соответствующими частотами f Н = 6 МГц и f В = 11 МГц передатчика.
3. КБВ, который должна обеспечить колебательная система:
К Б.Ф. = К Б.ВХ / К Б.Н К Б.Ф. = 0,875
4. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания фильтрующей цепи:
5. Минимальное затухание, которое должен обеспечить фильтр в полосе задерживания:
6. Нормированная частота в полосе задерживания (для ФНЧ):
7. При выборе схемы фильтра необходимо обеспечить малое входное сопротивление на частотах высших гармоник. В частности, для однотактного УМ ФНЧ должен начинаться с параллельной емкости С1. Для рассматриемого случая Ф2 (20 30) дБ и З2 (1,5 1,8), поэтому необходимо применять фильтры Кауэра ( эллиптические ), имеющие равноколебательную АЧХ в полосе пропускания и АЧХ со “всплесками” затухания в полосе задерживания. Используя диаграмму для оценки порядка эллиптических ФНЧ на рис.2.7 2 и данные таблицы 9, выбираем фильтр 9-го порядка С09 - 05 - 67 с = 0,0109 дБ, З = 1,086360377, Ф = 46,4 дБ, = 5%.
8. Принципиальная схема фильтра приведена на рисунке 8.
Рисунок 8. Схема фильтра Кауэра 9-го порядка.
c1 = 0,693482l2 = 1,235453c2 = 0,163150
c3 = 1,172824l4 = 0,748031c4 = 1,008319
c5 = 0,793057l6 = 0,575410c6 = 1,456578
c7 = 0,908201l8 = 0,765453c8 = 0,707124
L B = 1,085147 мкГнС В = 192,915 пФ
С1 = С В с1 = 133,783 пФС2 = С В с2 = 31,474 пФ
С3 = С В с3 = 226,255 пФС4 = С В с4 = 194,52 пФ
С5 = С В с5 = 152,993 пФС6 = С В с6 = 280,996 пФ
С7 = С В с7 = 175,206 пФС8 = С В с8 = 136,415 пФ
Произведем конструктивный расчет катушек L2, L4, L6, L8. Приближенно можно считать, что действующие на LC - элементах напряжения и токи в 35 раз больше номинальных значений напряжения и тока в нагрузке R Н .
Действующее значение тока в нагрузке:
Действующее значение напряжения на нагрузке:
Тогда действующие напряжения и токи на LC - элементах не превосходят:
1. Уточним расчетные значения индуктивностей с учетом размагничивающего влияния близко расположенных проводников, деталей конструкции, каркаса и стенок блока:
L2 РАСЧ = 1,1 L2L2 РАСЧ = 1,475 мкГн
L4 РАСЧ = 1,1 L4L4 РАСЧ = 0,893 мкГн
L6 РАСЧ = 1,1 L6L6 РАСЧ = 0,686 мкГн
L8 РАСЧ = 1,1 L8L8 РАСЧ = 0,914 мкГн
2. Выберем диаметр провода катушки исходя из соображений ее допустимого перегрева. Для цилиндрической однослойной катушки с естественным (конвекционным) охлаждением:
Т 2 = 40 К - разность температур провода и окружающей среды.
F - коэффициент формы катушки, зависящий от отношения длины намотки катушки l к ее диаметру D. Для катушек диаметром до 5 см обычно берут l/D = 0,50,8. Примем l/D = 0,6. Тогда из графика рис.10.3 F = 1210 -3 .
Поскольку величины D, l/D, g = l/N выбираются произвольно, необходимо проверить правильность их выбора - должно выполняться равенство N = l/g. При совпадении результатов с точностью (57)% расчет можно считать законченным. В противном случае расчет повторяют при новом значении D.
Таким образом, с учетом приведенных выше требований проверки имеем:
Для L2: D = 1,98 см, l = 1,188 см, N = 7,879 витков.
Для L4: D = 1,66 см, l = 0,996 см, N = 6,696 витков.
Для L6: D = 1,52 см, l = 0,912 см, N = 6,134 витков.
Для L8: D = 1,68 см, l = 1,008 см, N = 6,734 витков.
5. Вычислим электрическую прочность катушек.
Напряжение между соседними витками:
Е = U В / (g - d)Е 60 В/мм < Е МАКС = (250700) В/мм
Условие l ПРМАКС 50 см < 0,3 МИН 820 см выполняется, значит катушки фильтра можно считать элементами с сосредоточенными параметрами.
Для рассчитанного ФНЧ с помощью пакета схемотехнического моделирования OrCAD 9.1 был получен график 1 АЧХ, приведенный в приложении 2.
Как известно, вид АЧХ фильтра находится в тонкой зависимости от величин элементов. Полученные в ходе расчетов значения емкостей конденсаторов фильтра не соответствуют дискретным значениям стандартных рядов, что затрудняет их выбор. Здесь возможно применение подстроечных конденсаторов, однако была предпринята попытка использования конденсаторов со стандартными значениями, соответствующими ряду Е24, а именно:
Значения индуктивностей оставлены неизменными, равными расчетным. АЧХ такого фильтра приведена на графике 2, представленном в приложении 2.
Анализируя графики 1 и 2 АЧХ фильтров можно сделать вывод о возможности применения в качестве конденсаторов ФНЧ конденсаторов постоянной емкости с номиналами, приведенными выше. Это не приведет к существенной деградации АЧХ фильтра.
Таким образом, в качестве конденсаторов фильтра применим конденсаторы типа КМ 4, группы П33 с максимальным рабочим напряжением 250 В.
Исходным параметром для расчета радиатора транзистора оконечного каскада является мощность Р К.МАКС 12 Вт, рассеиваемая на его коллекторе.
Максимальная температура корпуса транзистора типа 2Т950А составляет 125С. Примем температуры корпуса транзистора и его радиатора примерно одинаковыми, и, с некоторым запасом, равными t РАД = 80С.
Температурой окружающей среды для радиатора будет являться внутренняя температура корпуса передатчика t СР . Примем t СР = 40С.
Тогда тепловое сопротивление радиатора:
По графику рис. П.4 стр. 304 [4] находим, что такое сопротивление обеспечивает ребристый радиатор объемом V = 110 см 3 . Примем длину и ширину радиатора равными 5 см, тогда его высота составит 4,4 см.
Результатом выполнения данной курсовой работы является разработанный радиопередатчик с ОБП, отвечающий заданным требованиям, а именно:
- мощность в фидере сопротивлением W Ф = 75 Ом
Р Ф.МАКС = Р 1.МАКС ТР Ф Р Ф.МАКС = 26 Вт
- стабильность частоты не хуже 10 -6 , что обеспечивается применением кварцевой стабилизации
- подавление внеполосных излучений более 50 дБ
- перестройка частоты выходного сигнала в диапазоне (611) МГц с шагом 1 кГц
Вместе с тем необходимо отметить значительную сложность отдельных узлов. Так фильтрующая цепь имеет 9 порядок. Для снижения требований к ней представляется целесообразным выполнить оконечный каскад по двухтактной схеме.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учебное пособие для техникумов / Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. М.: Радио и связь. 1987. 320 с.
2. Справочник по расчету фильтров / Зааль Р. М.: Радио и связь. 1983. 752 с.
3. Радиопередающие устройства: Методические указания по курсовому проектированию / Булатов Л.И., Гусев Б.В., Харитонов Ф.В. Екатеринбург: УПИ. 1992. 28 с.
4. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ / Под ред. Уткина Г.М. М.: Советское радио. 1979.
Порядок разработки однополосного связного передатчика, выбор и расчет его структурной схемы. Методика выбора схемы оконечного каскада. Определение элементов и их конструктивный расчет. Порядок и особенности построения коллекторной цепи, ее элементы. курсовая работа [2,5 M], добавлен 24.04.2009
Структурная схема передатчика. Расчет конструктивных параметров и выбор стандартных элементов. Схема питания и расчет блокировочных элементов. Расчет коллекторной цепи, входной цепи, фильтра нижних частот. Компоновка элементов на плате и выбор дросселя. курсовая работа [197,1 K], добавлен 29.07.2009
Обоснование функциональной схемы передатчика. Расчет и определение транзистора для оконечной ступени передатчика. Расчет оконечного каскада, входного сопротивления антенны, цепи согласования. Определение коллекторной цепи генератора в критическом режиме. курсовая работа [129,0 K], добавлен 14.04.2011
Расчет оконечного каскада передатчика и цепи согласования с антенной. Составление структурной схемы РПУ. Выбор структурной схемы передатчика и транзистора для выходной ступени передатчика. Расчет коллекторной и базовой цепи, антенны, параметров катушек. курсовая работа [92,6 K], добавлен 24.04.2009
Порядок составления блок-схемы передатчика, работающего на 120 МГц. Выбор и обоснование транзистора для работы в выходном каскаде. Вычисление модулятора и коллекторной цепи. Расчет параметров возбудителя, умножителя цепи и предоконечного каскада. курсовая работа [810,5 K], добавлен 03.01.2010
Разработка структурной схемы передатчика. Расчёт усилителя мощности, цепи согласования, амплитудного модулятора, частотного модулятора, возбудителя частоты (автогенератора), колебательной системы, цепи питания и смещения, ёмкости связи с нагрузкой. курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.07.2015
Методы спектрального и корреляционного анализа сигналов и радиотехнических цепей. Расчет и графическое отображение характеристик непериодических и периодических видеосигналов и заданной цепи. Анализ сигналов на выходе заданной радиотехнической цепи. курсовая работа [765,7 K], добавлен 10.05.2018
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Однополосный связной передатчик курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая работа по теме Пределы и способы осуществления гражданских прав
Последствия И Значение Великой Французской Революции Эссе
Реферат: His Bright Light Danille Steel Essay Research
Реферат: Рынок труда 15
Реферат На Тему Что Изучает Экономическая Теория
Русский Язык 21 Век Контрольные Работы
Самостоятельные И Контрольные Работы 5 Класс Мерзляк
Мкк Дипломный Отдел
Эссе На Тему Экономика Казахстана
Реферат по теме Социологическое исследование влияние экономического кризиса на различные группы населения
Реферат по теме Аккредитивы
Экология И Биоресурсы Эссе
Курсовая работа по теме Кадровое обеспечение предприятия
Дом Культуры Реферат
Дипломная работа по теме Социальные механизмы управления организационными конфликтами
Практическое задание по теме Создание документов в программе Word
Сочинение Описание По Картине 5 Класс
Реферат: О вреде пищи ГМО 2
Реферат: О гремучей нефти. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Зарубежный опыт индикативного планирования и программирования
Фашизм в Германии - История и исторические личности презентация
Особенности построения текстов различных стилей - Иностранные языки и языкознание курсовая работа
Федеративна Республіка Німеччина на варті захисту державних секретів: кримінально-правовий аспект - Государство и право статья