Усилитель радиолинейной линии связи. Курсовая работа (п). Неопределено.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Усилитель радиолинейной линии связи
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Министерство
образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ)
УСИЛИТЕЛЬ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ
4.05.2001г.
Руководитель
_____________
Курсовой проект
18 с., 11 рис., 1 табл.
КОЭФФИЦИЕНТ
УСИЛЕНИЯ (К u ), АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ (АЧХ), ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ, РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЁМКОСТИ, ДРОССЕЛИ,
ПЕРЕКРЁСТНЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ, ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ (ООС), ОБЩИЙ ЭМИТТЕР
(ОЭ).
Объектом
проектирования является усилитель радиорелейных линий связи.
Цель работы –
научиться проектировать широкополосный усилитель по заданным требованиям к
нему.
В процессе работы
производился аналитический расчёт усилителя и вариантов его исполнения, при
этом был произведён анализ различных схем термостабилизации, рассчитаны
эквивалентные модели транзистора, рассмотрены варианты коллекторной цепи транзистора.
В результате
расчета был разработан усилитель с заданными требованиями.
Полученный
усилитель может быть использован для компенсации потерь мощности в
радиорелейных линиях связи.
Курсовая работа
выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0 (представлена на
дискете).
на курсовое проектирование по
курсу “Аналоговые электронные
устройства”
Тема проекта: Усилитель радиорелейных линий связи.
Исходные данные для проектирования
аналогового устройства.
1. Диапазон частот от 40 МГц до 450
МГц.
2. Допустимые частотные искажения Мн 3 dB, МВ 3 dB.
4. Сопротивление источника сигнала 50
Ом.
5. Амплитуда напряжения на выходе 0.5
В.
6. Характер и величина нагрузки 50
Ом.
7. Условия эксплуатации (+5
+40)ºС.
8. Дополнительные требования: согласование усилителя по входу и
выходу.
1 Введение ------------------------------------------
----------------------------- 5
2 Основная часть ----------------------------------------------------------------
6
2.1 Анализ исходных данных
-------------------------------------------------- 6
2.2 Расчёт оконечного каскада
----------------------------------------------- 6
2.2.1 Расчёт рабочей точки ----------------------------------------------------
6
2.2.2 Расчёт эквивалентных схем замещения транзистора
------------- 8
2.2.2.1 Расчёт параметров схемы Джиаколетто
-------------------------- 8
2.2.2.2 Расчёт однонаправленной модели транзистора
------------------ 9
2.2.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации
--------------------------10
2.2.3.1 Эмитерная термостабилизация
-------------------------------------- 10
2.2.3.2 Пассивная коллекторная
---------------------------------------------- 11
2.2.3.3 Активная коллекторная
----------------------------------------------- 11
2.3 Расчёт усилителя
----------------------------------------------------------- 12
2.4 Расчёт ёмкостей и дросселей
--------------------------------------------- 14
Схема электрическая принципиальная
------------------------------------- 15
Спецификация
------------------------------------------------------------------- 16
3 Заключение
-------------------------------------------------------------------- 17
Список использованных источников-----------------------------------------
18
Цель работы – научиться проектировать
усилители, в данном случае – усилители радиорелейных линий связи, по заданным
требованиям.
Во всём мире используется
много разных систем связей, и одни из них – радиорелейные. Эти системы связи
представляют из себя радиовышки, которые расположены на расстоянии прямой
видимости. Радиорелейные линии связи относятся к широкополосным системам
телекоммуникаций и содержат в своем составе маломощные широкополосные усилители
(МШУ). МШУ стоят между приемной антенной и блоком обработки сигналов и
обеспечивают заданный уровень сигнала на входе блока обработки. Но все системы
связи имеют потери, и в нашем случае не исключение, поэтому разрабатываются усилители
для того, чтобы скомпенсировать эти потери.
Так как радиовышки
раскинуты по большим территориям, то возникает проблема обслуживания усилителей
(ремонт, реставрация, и т.д.), поэтому такие усилители должны обладать
следующими достоинствами: малая неравномерность
амплитудно-частотной характеристики; хорошее согласование по входу и выходу; стабильность параметров усилителя во времени и при
изменении температуры окружающей среды.
Все перечисленные выше достоинства можно реализовать в
усилителе с перекрёстными обратными связями [1,2]. Такие усилители не требуют настройки, имеют
стабильные параметры и сохраняют неизменной полосу пропускания при наращивании
числа каскадов.
Для обеспечения заданного коэффициента усиления 15 dB нам потребуется 4 каскада, тогда на каждый каскад
будет приходиться примерно по 4 dB. Вследствие
того, что у нас будут перекрёстные обратные связи, которые нам дадут хорошее
согласование по входу и выходу, в них будет теряться ориентировочно около
одной трети выходного напряжения, то возьмём Uвых
в 2 раза больше заданного, т.е. 1В.
На основании выше изложенного, вычислим напряжение на нагрузке и выходной
ток:
Рассчитаем рабочую точку для резистивного и
дроссельного каскадов:
Рисунок 2.2.1.1- Резистивный
каскад Рисунок 2.2.1.2- Нагрузочные
по переменному току. прямые
Uкэ0=Uвых+Uост ,
(2.2.1)
Uост остаточное напряжение
транзистора;
Iк0= Iк»+0,1 Iк»,
(2.2.2)
где Iк»
ток коллектора по переменному току;
Pвых= = =0,01
(Вт) – выходная мощность, Rн – сопротивление нагрузки;
Eп=Uкэ0+URк=Uкэ0+ Iк0×Rк=5,2 (В) – напряжение питания,
где URк напряжение
на Rк, равное Iк0×Rк..
Pрасс=Uкэ0×Iк0=0,132 (Вт) – мощность, рассеиваемая на транзисторе;
Рпотр= Eп×Iк0=0,2288 (Вт) – мощность, потребляемая каскадом;
Рисунок 2.2.1.3-
Дроссельный каскад Рисунок 2.2.1.4- Нагрузочные прямые.
по переменному току.
По
формулам (2.2.1) и (2.2.2) рассчитаем рабочую точку.
Pвых= = =0,01 (Вт) - выходная мощность;
Eп=Uкэ0=3 (В) - напряжение питания;
Рк
расс=Uкэ0×Iк0=0,066 (Вт) - мощность, рассеиваемая на коллекторе;
Рпотр= Eп×Iк0=0,066 (Вт) – мощность, потребляемая каскадом;
Таблица 2.2.1.1-
Характеристики вариантов схем коллекторной цепи.
Как видно из таблицы, лучше использовать каскад с
дросселем в цепи коллектора На основании следующих неравенств: Uкэ0(допустимое)>Uкэ0*1,2; Iк0(доп)>Iк0*1.2; Рк расс> Рк расс(доп)*1,2; fт>(3¸10)*fв>2300 МГц выберем транзистор КТ371А. Его параметры [3] необходимые
при расчете приведены ниже:
tс=8 пс и Ск=0,7 пФ при Uкэ=10 В, b0=150, Uкэ0(доп)=10 В, Iк0(доп)=30 мА,
Рк расс(доп)=0,1 Вт, fт=4,5 ГГц, Lб=2,5 нГн, Lэ=2,5 нГн.
2.2.2 Выбор транзистора и расчет эквивалентной схемы
замещения.
Проведём расчёт элементов эквивалентной
схемы замещения транзистора [4], используя паспортные
данные:
Ск(треб)=Ск(пасп)* =0,7× =0,9 (пФ),
где Ск – ёмкость
коллекторного перехода;
где rб и gб сопротивление и
проводимость базы соответственно,
τс – постоянная времени цепи обратной связи;
rэ= =1,82 (Ом), - сопротивление
эмиттера,
gбэ= =0,0036 (См), – проводимость
перехода база-эмиттер,
где β0 – статический коэффициент передачи тока в
схеме с ОЭ;
Cэ= =24,3 (пФ), - ёмкость эмиттерного перехода,
где
fт граничная
частота транзистора;
где
Ri и gi выходные сопротивление и проводимость транзистора соответственно.
2.2.2.2Расчёт однонаправленной модели транзистора.
Данная модель применяется в области высоких частот [5].
Рисунок 2.2.2.2.1- Однонаправленная модель транзистора.
Lвх= Lб+Lэ=(2,5+2,5)нГн=5 (нГн) – входная индуктивность транзистора,
где
Lб и Lэ индуктивности базы и
эмиттера соответственно;
Rвх=rб=11,43 (Ом) – входное сопротивление;
Rвых=Ri=333 (Ом) – выходное сопротивление;
Свых=Ск(треб)=0,9 (пФ) – выходная
ёмкость;
fmax=fт=4,5 (ГГц) – максимальная
граничная частота.
2.2.3 Расчёт и выбор схемы термостабилизации.
Рисунок 2.2.3.1.1- Каскад с эмитерной
термостабилизацией.
Рассчитаем параметры элементов данной
схемы.
Rб1= , Iд=10×Iб, Iб= , Iд=10× =10× =1,46 (мА),
Rб1= =1575 (Ом), - элемент базового делителя;
Rб2=
=2534 (Ом), - элемент базового делителя.
Наряду с эмитерной термостабилизацией
используются пассивная и активная коллекторные термостабилизации [5].
2.2.3.2 Пассивная коллекторная термостабилизация:
Рисунок 2.2.3.2.1- Схема пассивной коллекторной
термостабилизации.
Ток базы определяется величиной Rб. При увеличении тока коллектора напряжение в точке А
падает и следовательно уменьшается ток базы, а значит уменьшает ток коллектора.
Но чтобы стал изменяться ток базы, напряжение в точке А должно измениться на
10-20%, то есть Rк должно быть очень велико, что применимо только в маломощных каскадах.
Но, так как мы будем применять перекрёстные обратные связи, то данная схема нам
не подходит.
2.2.3.3 Активная коллекторная термостабилизация.
Можно сделать так, чтобы Rб зависило от напряжения в точке А см. рис.(2.2.3.2.1). Получим что при
незначительном уменьшении (увеличении) тока коллектора значительно увеличится
(уменьшится) ток базы. И вместо большого Rк можно поставить меньшее на котором бы падало
порядка 1В см. рис.(2.2.3.3.1).
Рисунок 2.2.3.3.1- Активная коллекторная
термостабилизация.
Данная схема требует значительное количество
дополнительных элементов, в том числе и активных. Если Сф утратит свои свойства, то каскад самовозбудится и
будет не усиливать, а генерировать, т.е. данный вариант не желателен, поскольку
параметры усилителя должны как можно меньше зависеть от изменения параметров
его элементов, по заданию. Основываясь на проведённом выше анализе схем
термостабилизации выберем эмитерную.
Рисунок 2.3.1 - Схема усилительных каскадов с
перекрестными ООС
При заданном коэффициенте усиления схема с
перекрёстными обратными связями обладает большей полосой пропускания, которая
практически не сокращается при увеличении числа каскадов, что объясняется
комплексным характером обратной связи на высоких частотах [1]. Рассчитаем усилитель на 4-х каскадах. Для того, чтобы схема была
согласована по входу и по выходу, требуется соблюдение условия:
; (2.3.1)
При выполнении условия (2.3.1) и при
пренебрежении величинами второго порядка малости, коэффициент усиления
двухтранзисторного варианта усилителя изображенного на рисунке 2.3.1
описывается выражением
;
(2.3.2)
где ;
(2.3.3)
;
(2.3.4)
;
(2.3.5)
;
(2.3.6)
Выберем К=0.5 и произведём расчет , , по формулам (2.3.3-2.3.5):
двухтранзисторного
варианта усилителя равна
(2.3.7)
; (2.3.8)
,
(2.3.9)
Мн = 3 dB
– допустимые частотные искажения.
По формуле (2.3.7) с помощью формул(2.3.8-2.3.9) произведём расчет :
При увеличении числа каскадов усилителя, его практически не меняется и
может быть рассчитана по эмпирической зависимости
,
(2.3.10)
где n - общее число каскадов; - верхняя частота полосы пропускания
двухтранзисторного варианта усилителя, рассчитываемая по формуле (2.3.7).
Подключение дополнительных каскадов усиления к
двухтранзисторному варианту усилителя приводит к возрастанию усиления в раз, где n - общее число
каскадов, и общий коэффициент усиления, в этом случае, равен:
Кu(общ)= (раз),
что соответствует 18,6 dB;
Из формулы (2.3.6)
вычислим Rос, потом выразим Rэ, оно будет являться сопротивлением ООС
и назовём его :
Рисунок 2.3.2- Радиорелейный усилитель на четырёх
каскадах.
Проводимый ниже расчёт основан на [4].
На нижних частотах неравномерность АЧХ обусловлена
ёмкостями Ср
и Сэ,
поэтому пусть 1,5 dB вносят Ср и столько же Сэ.
,
(2.4.1)
где
R1 и R2 сопротивления соответственно слева и справа от
Ср
Yн допустимые искажения вносимые одной ёмкостью.
R1=Rвых(каскада), R2=Rвх(каскада)=Rн=50 (Ом), для Ср1 (межкаскадной),
R1=Rг=Rвых(3-го каскада)=50
(Ом), R2=Rвх(каскада)=Rн=50 (Ом), для Ср2,
В данном курсовом
проекте разработан усилитель радиолинейных систем связи с использованием
транзисторов КТ371А и перекрестных обратных связей, имеет следующие технические
характеристики: полоса рабочих частот
(40-450) МГц; коэффициент усиления 18,5 дБ; неравномерность амплитудно-частотной
характеристики + 1,5 дБ;
максимальное значение выходного напряжения 0,5 В; сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом; напряжение питания 6 В.
1.
Титов А.А. Упрощенный
расчет широкополосного усилителя //Радиотехника. 1979. № 6.
2.
Титов А.А. Расчет
корректирующих цепей широкополосных усилительных каскадов на биполярных
транзисторах. – http://www.referat.ru/referats/015-0030.zip
3. Полупроводниковые приборы.
Транзисторы малой мощности: Справочник/А.А. Зайцев и др. Под ред.
А.В.Голомедова.-М.: Радио и Связь, 1989.:Ил.
4. Мамонкин И.П. Усилительные
устройства: Учебное пособие для вузов.-М.:Связь,1977
5. Титов А.А. Расчет межкаскадной
согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности.// Электронная
техника, СВЧ-техника. Вып.1(475),2000
Проверил Курсовая работа (п). Неопределено.
Реферат На Тему Мышление Животных. Некоторые Способности Мышления Врановых
Реферат по теме Бухгалтерский учет приобретения здания и права на заключение договора аренды земельного участка на аукционе
Реферат: Whats Happiness Essay Research Paper What s
Реферат по теме Состояние и перспективы развития микрофинансирования в Кабардино-Балкарской Республике
Учебное Пособие На Тему Теория Бухгалтерского Учета
Курсовая работа по теме Анализ возможности переноса инструментов электронного правительства РФ на механизмы, основанные на технологии блокчейн
Договор Простого Товарищества Эссе
Реферат: Графический редактор Paint
Добавьте В Реферат Сравнительные Характеристики Поколения
Реферат: Модель управления конфликтными потоками в классе алгоритмов
Реферат по теме Валютные биржи
Курсовая работа по теме Расчет прямоемкостного конденсатора
Реферат: Литература - Терапия (ПЛЕВРИТЫ)
Принципы Экологического Образования Реферат
Реферат: Конт Огюст
Курсовая работа: Финансовая система Японии. Скачать бесплатно и без регистрации
Сколько Стоит Полное Сочинение Ленина
Отчет по практике по теме Анализ КСО Лукойл
Курсовая работа по теме Получение плотной электропроводной керамики на основе оксида цинка
Реферат по теме Синдром Дауна: проблеми інтелектуального розвитку
Реферат: Осудність Обмежена осудність
Похожие работы на - Инфляция и безработица
Похожие работы на - Валютний ринок