Расчет связного передатчика 27 2 МГц

Рефераты по коммуникации и связи » Расчет связного передатчика 27 2 МГц

Министерство образования Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА"

КУРСОВАЯ РАБОТА

"РАСЧЕТ СВЯЗНОГО ПЕРЕДАТЧИКА 27,2 МГц"

Екатеринбург 2003

Задание

Дано:

Передатчик с частотной модуляцией.

Мощность P1 = 2,5 Вт.

Частота f = 27,2 МГц.

EП = 12 В.

Антенна - штырь 1,5 м.

Ф2 = 25 дБ.

составить структурную схему передатчика;

рассчитать режим оконечной ступени;

рассчитать согласующее устройство оконечной ступени с антенной;

пояснить назначение всех элементов схемы.

Структурная схема передатчика

У
множитель

Рис. 1 структурная схема передатчика

УНЧ - усилитель низкой частоты;

УЧ - управитель частоты;

АГ - автогенератор (кварцевый);

У - усилитель;

Умножитель частоты на 2;

ОУ - оконечный усилитель;

СЦ - согласующая цепь.

2. Расчет режима оконечной ступени

2.1 Расчет коллекторной цепи

Паспортные данные:

rнас = 1,73 Ом;

Е'б = 0,7 В;

Iк о доп = 0,8 А.

Определим коэффициент использования выходного напряжения (Uвых)

Возьмем угол отсечки () равным 900, тогда 1() = 0,5.

Определим амплитуду напряжения коллектора в граничном режиме:

Uкгр = Ек*гр;

Uкгр = 12*0,86 = 10,32 (В).

Найдем первую гармонику тока коллектора:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

Определим подводимую мощность P0.

P0 = Eк*Iк0,

P0 = 12*0,306 = 3,672 3,7 (Вт)

Определим мощность, рассеиваемую в виде тепла:

Pк1 = P0 - P1,

Pк1 = 3,7 - 2,5 = 1,2(Вт) < Pдоп = 1/2Uкэдоп *Iк0доп = 26 (Вт)

Определим коэффициент полезного действия ()

Определим сопротивление коллектора (Rк)

2.2 Расчет базовой цепи

Определим сопротивление резистора Rд, включенного по РЧ между базой и эмиттером, которое определяется по следующей формуле:

Rд  0/2fТCЭ

Rд  24/2*3,14*350*106*124*10-12  88(Ом)

Значение сопротивления Rбк резистора, включенного по РЧ между коллектором и базой:

Rбк = 0/2fТCк

Rбк = 24/2*3,14*350*106*12*10-12  909,46 (Ом)

Рассчитаем амплитуду тока базы:

где  = 1 + 1()2fТCкRк

 = 1 + 0,5*2*3,14*350*106*12*10-12*21,5  1,28

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:

Iб0 = I к0/ 0

Iб0 = 0,306/24 = 0,013(А);

Iэ0 = Iк0 + Iб0

Iэ0 = 0,306 + 0,013 = 0,319 (А).

Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Рассчитаем элементы схемы:

LвхОЭ = 4*10-9 + 4*10-9/1,28  9,12 (нГн);

Входное сопротивление транзистора (Zвх = rвх + jXвх):

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности транзистора:

kp = P1/Pвх

kp = 2,5/0,09=27,78.

3. Расчет штырьевой антенны

3.1 Из конструктивных соображений выбираем радиус штыря:

r = 5*10-3 (м)

3.2 Находим волновое сопротивление антенны:

3.3 Входное сопротивление:

4. Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной 4.1 Расчет трансформатора сопротивления

Емкость С22 предназначена для разделения по постоянной составляющей тока Iк0, реактивное сопротивление ХС22 должно удовлетворять соотношению:

ХC22 << Rое = 4Rк, (ХС22 = Rое/[50…100])

XC22 = (C22)-1= 4Rк/100 

С22 = 100/(4*21,5*2*3,14*27,2*10-6) = 6,8 (нФ);

XL2 >> Rое = 4Rк, (ХL2 = Rое*[50…100])

XL2 = L2 = 4Rк*100 

L2 = 4*21,5*100/(2*3,14*27,2*10-6) = 50,3 (мкГн).

Волновое сопротивление:

ZС = 2*21,5 = 43 (Ом).

Ток в линии:

Требуемая индуктивность линии:

где 1, и сходя из допустимой неравномерности АЧХ трансформатора на f =27,2 МГц, равен 0,1.

Uпр = Uк = 10,32 (В).

Исходя из волнового сопротивления линии выбираем кабель КВФ-37:

ZC = 37 Ом;

Спогонная = 120 пФ/м;

b = 2,56 мм (внешний диаметр кабеля);

с = 0,78 мм (внутренний диаметр).

Геометрическая длина линии:

где  < 18…54 при ZC = ZCтреб (берем  = 30),

 - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (фторопласт  = 2,1).

Для данного уровня мощности, из условия обеспечения добротности Q не ниже 10 на частоте f, выбираем феррит марки 1000 НМ:

н = 1000;

Q = 20 при B = 0,01 Тл.

Выбираем многовитковую конструкцию на кольцевом ферритовом сердечнике с типоразмерами:

D = 45 мм;

d = 28 мм;

h = 12 мм.

Средний диаметр феррита:

Dср = 0,5(D + d),

Dср = 3,65 (мм).

Максимальная магнитная индукция на рабочей частоте:

где P'ф - допустимые удельные тепловые потери в феррите (P'ф  0,3…1,5 Вт/см2).

Выберем Bf = 15*10-3 Тл.

V = DсрS,

V =3,14*3,65*(0,5*1,2*1,7)=11,7 (см3).

V > Vmin

Число витков:

Уточняем Lпр.расч:

d = 3,14*2,8 = 8,8 (см),

b = 10*0,256 = 2,56 (см),

следовательно, все витки помещаются на феррит.

Удельные тепловые потери в феррите:

Мощность потерь в феррите:

4.2 Расчет колебательного контура

Для определения номиналов элементов (С23, L3) колебательного контура пересчитаем сопротивление антенны в контур следующим образом:

Рис. 2 Пересчёт сопротивления антенны в контур

Сопротивление на зажимах контура равно 4Rк, добротность контура из конструктивных соображений примем равной 100.

О
бщая емкость контура равна:

Коэффициент включения равен:

Характеристическое сопротивление контура в резонансе:

Далее находим индуктивность контура:

Приведем конструктивный расчет индуктивности L3:

- диаметр провода катушки:

- число витков:

- электрическая прочность катушки:

а) напряжение между соседними витками:

Uв = 2Uк/N

Uв = 2*10,32/3  6,9 (В).

b) напряженность поля между витками:

E = Uв/(g - d),

E = 6,9/(1,5*2,26- 2,26)  6,1 (В/мм) < Eдоп = 250 - 300 (В/мм).

Библиографический список

ГЕНЕРИРОВАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства генерирования и формирования радиосигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1998.

"Проектирование радиопередатчиков": Учеб. пособие для вузов/В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - 4 -е изд., перераб. И доп. - М.: Радио и связь, 2000. -656 с.: ил.

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов” /Л.И. Булатов, Б.В. Гусев. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997. 31 с.

М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. Учеб. пособие для техникумов. М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.: ил.