МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Рязанська ДЕРЖАВНИЙ РАДІОТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра РОТІ
Пояснювальна записка
до курсового проекту
з дисципліни «Пристрій генерування та формування радіосигналів»
тема проекту: «Передавач зв'язного радіостанції»
Виконав: ст.гр.315 Кашко М.С.
Перевірив: Мостико В.С.
РЯЗАНЬ 2006
Зміст
Введення
1. Розрахунок передавача
1.1 Розрахунок структурної схеми радіопередавача
1.2 Розрахунок вихідного каскаду радіопередавача
1.3 Розрахунок ланцюга узгодження
2. Розрахунок генератора, що задає
2.1 Розрахунок величин елементів кварцового автогенератора
2.2 Розрахунок енергетичних показників кварцового автогенератора
2.3 Визначення нестабільності кварцового автогенератора
Висновок
Список використаної літератури
Додаток 1 Витяг з госту
Додаток 2 Схема електрична принципова
Введення
В даний час радіопередавальні пристрої отримали широке поширення. Вони знаходять застосування у радіозв'язку, в РЛС, у стільниковій телефонії і в домашніх радіо телефонах, в охоронних сигналізаціях, в телебачення і радіомовлення т.д. Тому важливо мати уявлення і вміти розраховувати такі пристрої. У даному курсовому проекті необхідно розробити передавач зв'язного радіостанції, на цьому прикладі і спробуємо познайомитися з подібними пристроями.
1. Розрахунок передавача
1.1 Розрахунок структурної схеми радіопередавача
Важливим етапом проектування є розрахунок структурної схеми передавального пристрою, тому що на цьому етапі визначається склад і кількість блоків передавача.
Типова структурна схема передавача виглядає так:
Буферний каскад служить для розв'язки автогенератора і подальшої схеми.
Наявність підсилювача потужності перед вихідним каскадом необов'язково, якщо посилення умножителей частоти достатньо. Почнемо з розрахунку за частотою:
Оскільки стабільність частоти передавача повинна складати , То автогенератор повинен бути з кварцовою стабілізацією. Частота генератора з кварцовою стабілізацією (для кварцев, що працюють на 1-ій гармоніці) беруть в межах від 5 МГц до 10МГц. Візьмемо частоту 5МГц. Тоді помножувач частоти повинен мати коефіцієнт множення частоти рівний:
Треба взяти цілочисельний коефіцієнт, тому приймемо n = 32. Помножувач частоти, для забезпечення необхідного коефіцієнта множення за частотою, роблять багатокаскадні.
Цей коефіцієнт множення потрібно розподілити по каскадам множення. Помножувачі частоти роблять з коефіцієнтами множення: 2 і 5. Розкладемо n на ці коефіцієнти:
32 = 2 * 2 * 2 * 2 * 2
Беручи до уваги вищевикладене, уточнюємо структурну схему:
рис.1
Розрахунок по потужності.
На виході передавача необхідно отримати потужність 15 Вт. Вихідним вузлом передавача є ланцюг узгодження, ККД якої <1.
З урахуванням втрат в ланцюзі узгодження, вихідний каскад повинен видавати потужність:
Для вихідного каскаду вводять коефіцієнт запасу Кз = 1,1 ... 1,3. Для визначеності, візьмемо Кз = 1,2. У результаті потужність вихідного каскаду повинна складати
Р вк = 23.4 * 1,2 = 28Вт
У довіднику знайдемо відповідний по потужності й частоті (Р к> Р вк,
f Прд <(0,4 ... 0,5) * f т) транзистор для вихідного каскаду.
Такий транзистор КТ962В. Його характеристики наведені в таб.1.
Розрахуємо схему без підсилювача потужності.
З урахуванням того, що Кр = 2,5, потужність, що подається на вхід вихідного каскаду дорівнює:
Рум5 = РВК / Крвк = 28 / 2,5 = 11,2 Вт
Транзистор для помножувача частоти ум5 (рис.1): 2Т962А, характеристики якого дані в таб.1.
(Кр = 5). Оскільки каскад працює в режимі подвоєння частоти, то Крум5 = Кр / 1,5 = 5 / 1, 5 = 3,3
Потужність на виході помножувача частоти ум4 повинна бути: Рум4 = Рум5/Крум5 = 11,2 / 3,3 = 3,39 Вт, а максимальна частота роботи ум4 становить-80МГц
Транзистор для помножувача частоти ум4: 2Т951В (Кр = 25). Оскільки каскад працює в режимі подвоєння частоти, то Крум4 = Кр / 1,5 = 25 / 1,5 = 16,66
Аналогічно потужність на виході помножувача частоти ум3 повинна бути: Рум3 = Рум4/Крум4 = 3,39 / 16,66 = 0,2 Вт, а максимальна частота роботи ум3 становить-40МГц.
Транзистор для помножувача частоти ум3: 2Т951В (Кр = 25). Оскільки каскад працює в режимі подвоєння частоти, то Крум3 = Кр / 1,5 = 25 / 1,5 = 16,66.
Аналогічно потужність на виході помножувача частоти ум2 повинна бути: Рум2 = Рум3/Крум3 = = 0,2 / 16,66 = 0,012 Вт, а максимальна частота роботи ум2 становить-20 МГц.
Транзистор для помножувача частоти ум2: 2Т951В (Кр = 25). Оскільки каскад працює в режимі подвоєння частоти, то Крум2 = Кр / 1,5 = 25 / 1,5 = 16,66.
Потужність на виході помножувача частоти ум1 повинна бути: Рум1 = Рум2/Крум2 = 0,012 / 16,66 = 0,00072 Вт, а максимальна частота роботи ум1 становить -10 МГц.
Транзистор для помножувача частоти ум1: 2Т951В (Кр = 25). Оскільки каскад працює в режимі подвоєння частоти, то Крум1 = Кр / 2,5 = 25 / 2,5 = 10
Потужність на виході фазового модулятора повинна бути: Рфм = Рум1/Крум1 = 0,00072 / 10 = 0, 000072 Вт Якщо прийняти коефіцієнт передачі фазового модулятора рівним одиниці, то виходить, що потужність автогенератора 0,000072 Вт
Кварцові генератори можуть мати вихідну потужність до 10 мВт, звідси випливає висновок про те, що коефіцієнта посилення умножителей частоти достатньо і додаткового підсилювача потужності не потрібно. На рис.3 наведена остаточна структурна схема передавача.
Рис.3
1.2 Розрахунок вихідного каскаду радіопередавача
Методика розрахунку наведена в [1]. Нижче наведена схема вихідного каскаду. Транзистор VT 1-КТ962В. Транзистор включений за схемою ОЕ, тому що ця схема має найвищий коефіцієнт підсилення по потужності. Харчування на транзистор подається через дросель Др2, який разом з конденсатором С3 утворює фільтр нижніх частот, який перешкоджає проходженню високочастотних складових на джерело живлення. Зробимо енергетичний розрахунок цього каскаду (розрахунок зроблений у середовищі MathCAD 2000).
Рис.4 Схема електрична принципова вихідного каскаду
Виходячи з результатів енергетичного розрахунку, можна зробити висновок про те, що транзистор обраний правильно, тому що всі струми і напруги на ньому не перевищують граничних значень для даного транзистора, при цьому він віддає необхідну потужність. Розрахуємо інші елементи вихідного каскаду:
1.3 Розрахунок ланцюга узгодження
Вихідний каскад передавача має бути навантажений на опір R е. ', тільки в цьому випадку розрахунки в пункті 2 будуть вірні, і вихідний каскад буде віддавати задану потужність. Розрахунок ланцюга узгодження будемо проводити за методикою описаною в [2].
З пункту 2 слід, що R е. '= 9.124 Ом (з урахуванням колекторного опору). Ланцюг узгодження навантажена на кабель з хвильовим опором R н = R хвиль = 50 Ом
Як ланцюга узгодження застосуємо П-фільтр. З [3] відомо, що одноконтурна ланцюг узгодження (ЦС) здатна забезпечити фільтрацію (при ККД = 0.8 і Q хх = 80 .. 200) Ф1к = 50 .. 100. Розрахуємо, яку фільтрацію, за технічним завданням, ланцюг узгодження повинна забезпечувати. Так як основної складової побічного випромінювання є друга гармоніка, то розраховувати будемо по струму 2-ї гармоніки.
З цих міркувань можна зробити висновок про те, що одноконтурною ланцюга узгодження недостатньо для того, що б виконати вимоги по фільтрації. Що б забезпечити ці вимоги необхідно використовувати двоконтурну ланцюг узгодження. Коефіцієнт фільтрації між контурами розбивається порівну, тобто Ф 1к = Ф 2к = 39.06. Що б знизити вплив вихідного опору транзистора на контур, він підключений до контуру частково.
Визначимося зі значення елементів принципової схеми ланцюга узгодження (рис.4):
Ємності С2 (рис. 4) відповідає ємність С1 (мал. 5). Отже, С2 = 33 пФ.
Ємності С3 (рис.4) відповідає ємність С2 (мал. 5). Отже, С3 = 8пФ.
Ємності С4 (рис.4) відповідає сума ємностей С3 і Ссв1 (мал. 5).
Отже, С4 = 24пФ +30 пФ = 54пФ.
Ємності С5 (рис.4) відповідає ємність С4 (мал. 5).
Отже, С5 = 6.6пФ.
Ємності С6 (рис. 4) відповідає ємність Ссв2 (мал. 5).
Отже, С6 = 34пФ.
Номери відповідних індуктивностей на рис.4 і на рис.5 збігаються.
Отже, L 1 = 0.15 мгн і L 2 = 0.22 мгн.
2. Розрахунок генератора, що задає
Як вже було сказано вище генератор повинен мати кварцову стабілізацію, для того, щоб забезпечити вимоги щодо стабільності частоти. Методика розрахунку викладена в [5].
Всі подальші розрахунки зроблені в середовищі MathCAD і всі величини вказані в системі СІ.
Отже, підіб'ємо підсумок нашого розрахунку:
1.Добілісь необхідної нестабільності частоти шляхом кварцовою стабілізації.
2.Мощность, видавана автогенератори-2,88 мВт, що цілком прийнятно, виходячи з розрахунку по потужності всього передавача.
У розрахунку були отримані значення всіх елементів автогенератора, але вони не стандартних величин. Визначимося тепер зі стандартними номіналами елементів автогенератора (рис.6).
С1 = 270пФ, С2 = 560пФ, С3 = 15нФ, С4 = 1,3 нФ,
R 1 = 3.3Ком, R 2 = 470Ом, R 3 = 200Ом,
L ін = 80мкГн.
Висновок
У ході виконання даного курсового проекту ми ознайомилися з методикою загального проектування радіопередавальних пристроїв, провели розрахунок деяких основних блоків передавачів.
Список використаної літератури
1. "Проектування генератора із зовнішнім збудженням". Методичні вказівки до курсового проектування N 1777./Под ред. Крестова П.А. ПРІБИЛОВА Н.М. РГРТА Рязань 1998р.
2. "Проектування транзисторних каскадів передавачів". Навчальний посібник для технікумов. / Под ред. Шумиліна М.С. Москва "Радіо і зв'язок" 1987р.
3. "Ланцюги узгодження. «Мтодіческіе вказівки для підготовки до практичних занять.» 1520./Под ред. Мішина Ю.Л. ПРІБИЛОВА Н.М. РГРТА Рязань 1986р.
4. "Вихідні підсилювачі. Кутова модуляція. «. Методичні вказівки для підготовки до лабораторних робіт. N 1059. / Под ред. Мішина Ю.Л. ПРІБИЛОВА Н.М. РГРТА Рязань 1986р.
5. "Розрахунок кварцового автогенератора. «Методичні вказівки для підготовки до практичних занять. N 2744. / Под ред. ПРІБИЛОВА Н.М. Сухорукова В.М. РГРТА Рязань 1998р.
6. "Проектування радіопередавальних пристроїв". Навчальний посібник для вищих навчальних заведеній. / Под ред. В. В. Шахгільдян. Москва "Радіо і зв'язок" 1993р.
Виписка з ГОСТу
Клас випромінювання G3E
Потужність несучої, Вт не більше 2
Коефіцієнт нелінійних спотворень,% не більше 10
Максимальна девіація частоти, кГц не більше 5
Рівень паразитного АМ,% не більше 3
Ширина смуги частот випромінювання передавача кгц не більше 16
Рівень паразитного ЧС,% не більше 30
Рівень побічного випромінювання, мкВт 2
Відхилення частоти 7 10 -6