Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией

Cвязной передатчик с частотной модуляцией. Структурная схема передатчика. Расчет коллекторной и базовой цепи. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока. Коэффициент ослабления тока базы. Максимальное значение напряжение на эмиттерном переходе.


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 образования Российской Федерации
Уральский Государственный Технический Университет
Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией
Во всем мире для передачи радиосигналов используют различные виды модуляции. Но все большее распространение получает угловая модуляция. И есть из-за чего…
Угловая модуляция может быть частотной или фазовой; она применяется в системах низовой радиосвязи различных диапазонов частот, в радиовещании на УКВ, в звуковом сопровождении телевизионного вещания, наземной радиорелейной связи прямой видимости, тропосферной и космической связи.
Кроме того, угловая модуляция используется в радиотелеметрии, в системах радиоуправления, в некоторых системах радионавигации и радиолокации. Телеграфные сигналы и цифровая информация в настоящее время передаются преимущественно путем частотной и фазовой манипуляции.
Известно, что частотная и фазовая модуляции обеспечивают лучшую помехоустойчивость и более высокие энергетические характеристики, чем амплитудная модуляция, однако для этого им требуются большие необходимые полосы частот. Но и эта проблема постепенно решается в последнее время: в целях экономии радиоспектра ведутся работы по исследованию и внедрению частотной модуляции с одной боковой полосой спектра частот.
Спроектировать связной передатчик с частотной модуляцией с параметрами:
Частотная модуляция может быть получена прямым способом, когда модулируется непосредственно частота автогенератора передатчика, или косвенным, когда в промежуточном каскаде передатчика производится фазовая модуляция. Структурные схемы передатчиков с этими способами модуляции приведены ниже.
Структурная схема передатчика с прямой ЧМ.
Структурная схема передатчика с косвенной ЧМ
Другими словами, прямую частотную модуляцию осуществляют: в полупроводниковых генраторах путём изменения параметров колебательного контура с помощью варикапов, варикондов, реактивного транзистора, нелинейной индуктивности, железоитериевого граната (на частотах до десятков гигагерц); в диодных генераторах (на туннельном диоде, диоде Ганна) путём изменения напряжения смещения на диоде и т.д.
Для косвенного получения частотной модуляции используются фазовые модуляторы в начальных каскадах с последующим умножением частоты и усилением мощности сигнала ФМК.
Тот и другой способы получения ЧМ имеют свои недостатки и достоинства. Достоинство прямого метода - возможность получения глубокой и достаточно линейной частотной модуляции, недостаток - трудность обеспечения стабильности средней частоты колебания с ЧМ. Достоинство косвенного способа - высокая стабильность средней частоты, недостатки - неглубокая модуляция, трудность передачи низких модулирующих частот.
Возможность получения глубокой и линейной ЧМ делает предпочтительным прямой способ в радиовещательных и связных передатчиках. При этом для повышения стабильности средней частоты используют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ) по высокостабильному кварцевому эталону. Структурная схема такого передатчика выглядит так:
Рис 2.3 Структурная схема ЧМ передатчика с синтезатором частоты
где ДПКД - делитель частоты с переменным коэффициентом
Для построения нашего связного передатчика воспользуемся подобной схемой.
В мощных каскадах передатчиков из полупроводниковых приборов используют биполярные и полевые транзисторы. Отсутствие цепи накала у транзисторов обуславливает их немедленную готовность к работе, хотя не приводит к заметной экономии электроэнергии питания, так как затраты энергии в цепях накала современных мощных ламп составляют 4…5 % и меньше их номинальной мощности. Недостатки транзисторных передатчиков прежде всего связаны с высокой стоимостью мощных транзисторов из-за чрезвычайно сложной технологией их производства. Меньший (как правило) коэффициент усиления по мощности транзисторов (по сравнению с лампами) приводит к большему числу каскадов, т.е. к дополнительным затратам энергии и мощности, рассеиваемой внутри передатчика. Биполярные транзисторы применяют от самых низких частот до, ориентировочно 10 ГГц. Верхняя рабочая частота f в в генераторных транзисторах, как правило, ограничивается его усилительными возможностями, нижняя же частота f н для биполярных транзисторов - опасностью перегрева его структуры за время протекания одного импульса тока и развитием пробоя. Но к современной связной аппаратуре предъявляются жёсткие требования к уменьшению габаритов массы и повышению технологичности.
Но так как наш передатчик работает в диапазоне частот от 180 до 190 МГц, и имеет мощность на фидере 10 Вт то выбор остановим на биполярном транзисторе.
Коэффициент полезного действия каскада связан с величиной сопротивления насыщения транзистора r нас . Чем меньше его величина, тем меньше остаточное сопротивление в граничном режиме и выше КПД генератора. Коэффициент усиления по мощности К Р зависит от ряда параметров транзистора: коэффициента передачи тока базы - 0 , частоты единичного усиления f т и величины индуктивности эмиттерного вывода L Э . При прочих равных условиях К Р будет тем больше, чем выше значение 0 , f т и меньше L Э .
Посчитаем мощность, которую должен развивать каскад с учетом потерь в схеме согласования:
Исходя из перечисленных выше условий и учитывая Р 1 выбираем транзистор КТ920В, его параметры приведены в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
Расчёт будем вести при работе транзистора в граничном режиме, поскольку максимальный КПД достигается только в граничном режиме, а также учитывая, что транзистор будет работать в линейном режиме с углом отсечки = 90 (поскольку при таком угле отсечки достигается наилучшее соотношение КПД и коэффициента усиления) а схема оконечного каскада передатчика будет строиться по однотактной схеме ГВВ.
Значения коэффициентов n и n посмотри в справочнике
Величину напряжения на коллекторе вычислим по формуле:
U кгр = о гр E К = 0,957 17 = 16,262 В ,
Проверим, не превышает ли напряжение на коллекторе предельно допустимого для данного транзистора:
U к макс =E К + U кгр = 17 + 16,262 = 33,262 В < 36 В (U кэ доп = 36 В),
Рассчитаем амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
Постоянная составляющая коллекторного тока находится из соотношения:
Максимальное значение коллекторного тока составляет:
Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки:
Потребляемая мощность находится по формуле:
P 0 = E К I к0 = 17 0,978 = 16,667 Вт,
Вычислив разность между потребляемой и колебательной мощностью, найдем мощность, рассеиваемую на транзисторе.
Р рас =Р 0 Р 1 = 16,667 12,5 = 4,121 Вт
Максимальное значение напряжение на эмиттерном переходе находится как:
Постоянная составляющая базового тока:
Зная постоянные составляющие коллекторного и базового токов, можно найти постоянную составляющую тока эмиттера
I э0 = I ко + I бо = 0,978+0.031 = 1,008 А,
Рассчитаем параметры эквивалентной схемы входного сопротивления транзистора при включении с общим эмиттером:
Рассчитаем мощность на входе усилителя:
Зная входную и выходную мощности, можно посчитать коэффициент усиления:
Блокировочная и разделительные емкости:
характеристическое сопротивление контура
При выборе СЧ необходимо руководствоваться следующими соображениями:
обеспечение синтеза частот с шагом сетки 50 Гц;
контроль «захвата» частоты должен производиться системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ);
осуществление быстрого перехода на дежурный канал связи;
хранение номера последнего канала связи в режиме с низким током потребления;
возможность программирования СЧ через последовательный канал и считывание служебной информации из внешнего электрически программируемого постоянного запоминающего устройства (ЭППЗУ);
напряжение питания должно быть равно 6 В;
для удобства пользователя необходимо обеспечить визуальное отображение номера канала связи на индикаторе.
Всем вышеуказанным требованиям удовлетворяет микросхема программируемого частотного синтезатора АК9601 [9], которая используется в системах связи с цифровым синтезом частот, может работать в 2-х режимах задания данных:
1) служебная информация считывается из ПЗУ с интерфейсом I 2 C типа КР1568РР1 (256х8), КР1568РР2 (1024х8) или им подобным (каждому каналу отводится 8 байт);
2) служебная информация записывается микроконтроллером по последовательной шине I 2 С.
Структурная схема СЧ АК9601 приведена на рисунке ниже. Назначение выводов схемы приведено в таблице 1.
Рис.2. Структурная схема синтезатора частоты АК9601
Выводы опорного генератора для подключения кварцевого резонатора (Fкв=6..10 МГц)
Выводы для управления сегментами мультиплексного жидкокристаллического индикатора (ЖКИ)
Выводы мультиплексации сегментов ЖКИ
Вывод для управления режимами работы «приём-передача» и «рабочий-хранение»
Вывод для перехода на дежурный канал связи
Вывод для одного из 2-х сигналов: служебного сигнала (для коммутации при переходе на другой диапозон) или сигнала признака «захвата» частоты системой ФАПЧ
Вывод для включения питания ЭППЗУ на время считывания информации
Вход программируемого делителя системы ФАПЧ, на который подаётся сигнал с ГУНа
Вывод для подключения к линии данных шины I 2 C
Вывод для подключения к линии синхронизации I 2 C
Вывод сигнала ошибки с ФД системы ФАПЧ и затвора встроенного N-канального транзистора для построения инвертирующего интегратора
Вывод стока встроенного транзистора для построения инвертирующего интегратора
Кварцевый резонатор для синтезатора частот выберем на 10 МГц. Подключать его следует через конденсаторы, включенные на землю.
Источником первичного питания является промышленная сеть напряжением 220В, частотой 50Гц. Источник вторичного электропитания должен обеспечивать постоянные выходные напряжения величиной 6В (для питания микросхем) и 17В (для питания транзисторных каскадов).
Схема вторичного источника должна содержать следующие элементы:
Стабилизатор напряжения выполним на микросхеме LM350 фирмы Motorola, которая обеспечивает выходное напряжение В, нестабильность по напряжению 0.01%. Выходное напряжение регулируется переменным резистором R2 и вычисляется по формуле:
Ниже приведена схема источника питания.
Рис.13. Источник вторичного питания
Для обеспечения рабочей частоты передатчика f = (180-190) МГц необходимо увеличить частоту автогенератора в восемь раз (f АГ = 22,5-23,25 МГц).
Используем два последовательно включенных однокаскадных удвоителя частоты для обеспечения небольшого значения коэффициента нелинейных искажений сигнала и повышения КПД всей схемы.
Для расчета цепи согласования использовалась программа Rfsim99
Из всех видов (Г-, Т- и П-образный) согласующих четырехполюсников, лучше всего подходит Г-образная схема, т.к. она имеет меньше всего элементов и легко реализуемую индуктивность, при использовании же П- образной схемы получается лишком маленькая и поэтому сложно реализуемая индуктивность. Если взять Т-образную схему, то пришлось бы мотать вообще две катушки индуктивности, поэтому остановимся все же на Г-образной схеме.
Принципиальная схема цепи согласования
Для расчета фильтра также использовалась программа Rfsim99. Для частотного анализа фильтра использовали программу PSpice, потому что анализ, предложенный разработчиками Rfsim99 неудобен для представления. Задали неравномерность в полосе пропускания равной 0.1 дБ и затухание на 360 МГц 40 дБ. Зная, что только фильтры с нечетным порядком не трансформируют сопротивление, методом подбора выбрали порядок фильтра, он оказался девятым:
АЧХ фильтра, полученная в программе PSpice:
Главной задачей конструктивного расчёта является расчёт геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра и цепи согласования. Это необходимо для выполнения помимо требований к заданной индуктивности, высокой добротности, определённой стабильности, также и требований к электрической прочности, допустимого нагрева, механической прочности и т.д.
Следует уточнить расчетное значение индуктивности с учетом влияния экрана катушки. Экран уменьшает индуктивность в соответствии с законом Лоренца. Если диаметр экрана по крайней мере вдвое больше диаметра катушки, то его влияние невелико и следует принять расчетное значение индуктивности катушки L расч (1,1 … 1,2) L. (возьмем 0,2)
Диаметр провода катушек выберем, исходя из соображений её допустимого нагрева. Воспользуемся эмпирической формулой для определения диаметра цилиндрических однослойных, с естественным (конвекционным) охлаждением катушек.
где d - диаметр провода, мм I - радиочастотный ток, А (действующее значение); f - частота радиочастотного тока, МГц; T - разность температур провода и окружающей среды (возьмём T = 40 С).
Зададимся соотношением длины намотки катушки l к её диаметру D, а именно l/D = 0,6, т.к. D очевидно меньше 50 мм.
Число витков спирали катушек рассчитывается по формуле:
где F(l/D) определяется по графику, если l/D = 0,6, то F 0,01.
Подставив вычисленные значения для индуктивностей, получаем количество витков каждой катушки:
Рассчитаем ток в последней индуктивности фильтра ( в дальнейшем будем говорить L Ф ):
где R н - входное сопротивление фидера.
Рассчитаем диаметр провода катушки индуктивности:
Зададимся диаметром катушки: D = 20 мм. Сейчас можно посчитать длину катушки и шаг её намоток ( g ):
Определим такие же параметры для индуктивности в схеме согласования. Ток, протекающий через эту индуктивность - это ток I к1 и все остальные гармоники, поэтому возьмем ток, больший первой гармоники коллекторного тока на 10%. Следовательно, ток этот будет равен
Дроссель в цепи питания выберем по таблице, представленной в методических указаниях к курсовому проектированию. Через эту индуктивность будет проходить постоянная составляющая коллекторного тока I к0 = 1,109 А. L бл = 7,86 мкГн . Исходя из этих данных по таблице нашли дроссель ДМ - 1,2 - 8 , у которого l k = 13,5 мм, d = 0,6 мм, D = 4 мм.
Поскольку расчётные значения номиналов получаются очень разные, то требуется подбор наиболее подходящего номинала из стандартных значений. Прежде всего при подборе элемента стандартного номинала нужно учитывать мгновенные амплитудные значения токов и напряжений, протекающих через элементы, мощность, проходящую через элементы, рассеиваемую мощность на элементах, электромагнитную совместимость и диапазон рабочих частот. Отметим также, что поскольку выходной фильтр должен иметь значения номиналов входящих в него элементов в соответствии расчётными, то точность подбора каждой ёмкости обеспечивается посредством параллельного включения двух конденсаторов, один из которых выбирается чуть меньше рассчитанного номинала, а другой подстроечный - для точной настройки. Для нашего усилительного каскада номиналы элементов получились следующими:
РАСПОЛОЖЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ
Для того чтобы избежать самовозбуждения оконечного каскада передатчика необходимо вход и выход каскада расположить на плате как можно дальше друг от друга. Во избежание появления межкорпусных емкостей, элементы нельзя ставить слишком близко друг к другу и к каким либо металлическим частям корпуса передатчика. Соединительные провода необходимо делать как можно более короткими для уменьшения паразитных индуктивностей. Основываясь на этих правилах, и произведена компоновка элементов. Расположение элементов на печатной плате
В процессе выполнения курсового проекта был рассчитан оконечный каскад передатчика с частотной модуляцией, полностью удовлетворяющий критериям, приведенным в задании на проектирование. Также выбрана, обоснована и представлена структурная схема всего передающего устройства.
Была приведена схема расположения элементов радиопередатчика на печатной плате, построенная из соображений оптимальной работы устройства - уменьшения действия паразитных реактивностей, возникающих на проводниках между элементами и между корпусами элементов, и обеспечения необходимого температурного режима устройства.
Для выполнения курсовой работы были изучены новые аспекты и нюансы проектирования радиопередающих устройств, вследствие чего были приобретены необходимые знания для дальнейшей работы в этом направлении.
1. Шумилин М. С., Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: Учебное пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987.
2. Радиопередающие устройства: Методические указания по курсовому проектированию. Л. И. Булатов, Б. В. Гусев, Ф. В. Харитонов. Екатеринбург; УПИ, 1992.
3. Проектирование радиопередатчиков: Учебное пособие для вузов/ В. В. Шахгильдян, М..С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.Ж Под ред. В. В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1990 г.
Стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера
Сопротивление утечки эмиттерного перехода
Коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером ОЭ на постоянном токе
Граничная частота передачи по току в схеме с ОЭ
Максимальное напряжение на коллекторе
Барьерная ёмкость коллекторного перехода
Барьерная ёмкость эмиттерного перехода
Индуктивность вывода эмиттера транзистора
Индуктивность вывода базы транзистора
Индуктивность вывода коллектора транзистора
Обратное напряжение на эмиттерном переходе
Допустимое значение постоянной составляющей коллект-ого тока
Тепловое сопротивление переход (кристалл) _ корпус
Обоснование структурной схемы. Электрический расчет. Выбор усилительного полупроводникового прибора. Расчет выходного фильтра. Выбор стандартных номиналов. Электрическая схема оконечного мощного каскада связного передатчика с частотной модуляцией. курсовая работа [411,7 K], добавлен 14.11.2008
Проект связного радиопередатчика с частотной модуляцией. Структурная и принципиальная схемы. Электрический и конструкторский расчет схем сложения и согласования с фидерной линией. Автогенератор и частотный модулятор. Электрическая схема передатчика. курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.07.2009
Проектирование связного радиопередающего устройства с частотной модуляцией (ЧМ). Структурные схемы передатчика с прямой и косвенной ЧМ. Расчет оконечного каскада, коллекторной и входной цепей. Расчет цепи согласования оконечного каскада с нагрузкой. курсовая работа [876,6 K], добавлен 21.07.2010
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
Выбор способа получения частотной модуляцией. Расчет транзисторного автогенератора на основе трехточки. Выбор структурной схемы возбудителя. Электрический расчет режимов каскадов тракта передатчика. Проектирование широкодиапазонной выходной цепи связи. курсовая работа [691,1 K], добавлен 29.03.2014
Разработка радиопередатчика для радиовещания на ультракоротких волнах (УКВ) с частотной модуляцией (ЧМ). Подбор передатчика-прототипа. Расчет структурной схемы. Электрический расчет нагрузочной системы передатчика, режима предоконечного каскада на ЭВМ. курсовая работа [985,8 K], добавлен 12.10.2014
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
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



Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Первое сражение при Бул-Ране
Курсовая работа: Лингвовизуальный комплекс в современной Британской прессе
Тревога Как Психологический Феномен Курсовая
Контрольная работа по теме Информационные технологии управления
Реферат На Тему Санкт-Петербург - Творение Петра Великого
Темы Дипломных Работ По Обж
Контрольная Работа На Тему Характеристика Основных Форм Оздоровления Физической Культурой
Санитарно-просветительская работа
Контрольная работа по теме Государственный долг Украины: пути выхода из кризиса
Сочинение по теме Творчество Вячеслава Иванова
Реферат по теме Пчелиные соты
Контрольная работа: Эколого-экономические проблемы эксплуатации природных ресурсов воздушных
Курсовая Пути Улучшения Работы С Одаренными Детьми
План Сочинения Бедная Лиза 8 Класс
Реферат: Электронная торговля экономическая сущность и значение в мировой экономике
Сочинение О Февронии Черты Характера
Система Управления Земельными Ресурсами Курсовой Проект
Реферат по теме Фома Аквинский – выразитель христианской концепции о государстве
Курсовая работа по теме Расчет надежности, готовности и ремонтопригодности технических средств и вычислительных комплексов
Реферат: План занятия по Василию Шукшину. Скачать бесплатно и без регистрации
Содержание гемоглобина в крови крыс при облучении и возможность ее коррекции биологически активными веществами - Биология и естествознание курсовая работа
Совершенствование технологического процесса за счёт оптимизации освещенности рабочего места - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда реферат
История и взаимодействие языков - Иностранные языки и языкознание курсовая работа