Міністерство освіти Російської Федерації
УРАЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА "Радиопередающие устрою"
Курсова робота
"РОЗРАХУНОК ЯЗНОГО ПЕРЕДАВАЧ 27,2 МГц"
Єкатеринбург 2003
Завдання Дано: Передавач з частотною модуляцією.
1. Потужність P
1 = 2,5 Вт.
2. Частота f = 27,2 МГц.
3. E
П = 12 В.
4. Антена - штир 1,5 м.
5. Ф
2 = 25 дБ.
- Скласти структурну схему передавача;
- Розрахувати режим кінцевої ступеня;
- Розрахувати пристрій, що погодить оконечной щаблі з антеною;
- Пояснити призначення всіх елементів схеми.
1. Структурна схема передавача
Помножувач
Рис. 1 структурна схема передавача
УНЧ -
підсилювач низької частоти;
УЧ - управитель частоти;
АГ - автогенератор (кварцовий);
У - підсилювач;
Помножувач частоти на 2;
ЗУ - крайовий підсилювач;
СЦ - согласующая ланцюг.
2. Розрахунок режиму оконечной щаблі 2.1 Розрахунок колекторному ланцюзі
Паспортні дані:
r
нас = 1,73 Ом;
Е
'б = 0,7 В;
I
до про додаткове = 0,8 А.
Визначимо коефіцієнт використання вихідної напруги (U
вих) Візьмемо кут відсічки (q) рівним 90
0, тоді a
1 (q) = 0,5.
Визначимо амплітуду напруги колектора в граничному режимі:
U
КГР = Е
к * x
гр; U
КГР = 12 * 0,86 = 10,32 (В).
Знайдемо першу гармоніку струму колектора:
Визначимо постійну складову колекторного струму:
Визначимо потужність, що підводиться P
0. P
0 = E
к * I
до0, P
0 = 12 * 0,306 = 3,672 »3,7 (Вт)
Визначимо потужність, що розсіюється у вигляді тепла:
P
к1 = P
0 - P
1, P
к1 = 3,7 - 2,5 = 1,2 (Вт) <P
доп = 1/2U
кедоп * I
к0доп = 26 (Вт)
Визначимо коефіцієнт корисної дії (h)
Визначимо опір колектора (R
к) 2.2 Розрахунок базового ланцюга
Визначимо опір
резистора R
д, включеного за РЧ між базою і емітером, яке визначається за наступною формулою:
R
д »b
0 / 2pf
Т C
Е R
д »24 / 2 * 3,14 * 350 * 10
6 * 124 * 10
-12» 88 (Ом)
Значення опору R
бк резистора, включеного за РЧ між колектором і базою:
R
бк = b
0 / 2pf
Т C
до R
бк = 24 / 2 * 3,14 * 350 * 10
6 * 12 * 10
-12 »909,46 (Ом)
Розрахуємо амплітуду струму бази:
де c = 1 + g
1 (q) 2pf
Т C
до R
до c = 1 + 0,5 * 2 * 3,14 * 350 * 10
6 * 12 * 10
-12 * 21,5 »1,28
Максимальна зворотна напруга на емітерний перехід:
Постійні складові базової і емітерного струмів:
I
б0 = I
до0 / b
0 I
б0 = 0,306 / 24 = 0,013 (А);
I
е0 = I
до0 + I
б0 I
е0 = 0,306 + 0,013 = 0,319 (А).
Напруга зсуву на емітерний перехід:
Розрахуємо елементи схеми:
L
вхОЕ = 4 * 10
-9 + 4 * 10
-9 / 1,28 »9,12 (нГн);
Вхідний опір
транзистора (Z
вх = r
вх + jX
вх): Вхідна потужність:
Коефіцієнт посилення по потужності транзистора:
k
p = P
1 / P
вх k
p = 2,5 / 0,09 = 27,78.
3.1 З конструктивних міркувань вибираємо радіус штиря: r = 5 * 10
-3 (м)
3.2 Знаходимо хвильовий опір антени: 3.3 Вхідний опір:
4. Розрахунок узгоджувального пристрою оконечной щаблі з антеною
Ємність З
22 призначена для поділу за постійної складової струму I
до0, реактивний опір Х
С22 має задовольняти співвідношенню:
Х
C 22 <<R
е = 4R
до, (Х
С22 = R
е / [50 ... 100])
X
C 22 = (wC
22) -1 = 4R
до / 100 Þ
З
22 = 100 / (4 * 21,5 * 2 * 3,14 * 27,2 * 10
-6) = 6,8 (нФ);
X
L 2>> R
е = 4R
до, (Х
L2 = R
е * [50 ... 100])
X
L 2 = wL
2 = 4R
до * 100 Þ
L
2 = 4 * 21,5 * 100 / (2 * 3,14 * 27,2 * 10
-6) = 50,3 (мкГн).
Хвильовий опір:
Z
С = 2 * 21,5 = 43 (Ом).
Струм у лінії:
Необхідна індуктивність лінії:
де a
1, і сходячи з допустимої нерівномірності АЧХ трансформатора на f = 27,2 МГц, дорівнює 0,1.
U
пр = U
к = 10,32 (В).
Виходячи з хвильового опору лінії вибираємо кабель КВФ-37:
Z
C = 37 Ом;
З
погонна = 120 пФ / м;
b = 2,56 мм (зовнішній діаметр кабелю);
з = 0,78 мм (внутрішній діаметр).
Геометрична довжина лінії:
де q <18 ... 54 при Z
C = Z
C треб (беремо q = 30),
e - діелектрична проникність діелектрика (фторопласт e = 2,1).
Для даного рівня потужності, з умови забезпечення добротності Q не нижче 10 на частоті f, вибираємо ферит марки 1000 НМ:
m
н = 1000;
Q = 20 при B = 0,01 Тл.
Вибираємо многовітковую конструкцію на кільцевому феритовому сердечнику з типорозмірами:
D = 45 мм;
d = 28 мм;
h = 12 мм.
Середній діаметр фериту:
D
сер = 0,5 (D + d),
D
сер = 3,65 (мм).
Максимальна
магнітна індукція на робочій частоті:
де P
'ф - допустимі питомі теплові втрати в фериті (P'
ф £ 0,3 ... 1,5 Вт / см
2). Виберемо B
f = 15 * 10
-3 Тл.
V = pD
ср S,
V = 3,14 * 3,65 * (0,5 * 1,2 * 1,7) = 11,7 (см
3). V> V
min Число витків:
Уточнюємо L
пр.расч: pd = 3,14 * 2,8 = 8,8 (см),
wb = 10 * 0,256 = 2,56 (см),
отже, всі витки поміщаються на ферит.
Питомі теплові втрати в фериті:
Потужність втрат у фериті:
4.2 Розрахунок коливального контуру Для визначення номіналів елементів (З
23, L
3) коливального контуру перерахуємо опір антени в контур наступним чином:
SHAPE \ * MERGEFORMAT
Рис. 2 Перерахунок опору антени в контур
Опір на затискачах контуру одно 4R
до, добротність контуру з конструктивних міркувань приймемо рівної 100.
Загальна ємність контуру дорівнює:
Коефіцієнт включення дорівнює:
Характеристичне опір контуру в резонанс:
Далі знаходимо індуктивність контуру:
Наведемо конструктивний розрахунок індуктивності L
3: - Діаметр проводу котушки:
- Число витків:
-
Електрична міцність котушки:
а) напруга між сусідніми витками:
Uв = 2Uк / N
Uв = 2 * 10,32 / 3 »6,9 (В).
b) напруженість поля між витками:
E = Uв / (g - d),
E = 6,9 / (1,5 * 2,26 - 2,26) »6,1 (В / мм) <Eдоп = 250 - 300 (В / мм).
1. Генерування та формування радіосигналів: Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни "Пристрої генерування та формування радіосигналів" / Л.І. Булатов, Б.В. Гусєв. Єкатеринбург: Изд-во УГТУ, 1998.
2. "Проектування радіопередавачів": Учеб. посібник для вузів / В.В. Шахгільдян, М.С. Шумилін, В.Б. Козирєв та ін; Під ред. В.В. Шахгільдян. - 4-е вид., Перераб. І доп. - М.: Радіо і зв'язок, 2000. -656 С.: Іл.
3. РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТУВАННЯ радіопередавальних пристроїв: Методичні вказівки до курсового проектування з дисципліни "Пристрої формування сигналів" / Л.І. Булатов, Б.В. Гусєв. Єкатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997. 31 с.
4. М.С. Шумилін, В.Б. Козирєв, В.А. Власов Проектування
транзисторних каскадів передавачів. Учеб. посібник для технікумів. М.: Радіо і зв'язок, 1987. - 320 с.: Іл.