Курсова робота студента гр. 04-518: Мелехина С. В.
Московський Державний Авіаційний Інститут (Технічний Університет)
Кафедра 406
Москва 1998
Введення
Загальні положення.
У курсовій роботі необхідно розробити радіопередавач з параметрами: робоча частота 410 МГц, вихідна потужність 2.5 Вт, устанавлеваемий у відкритому морі на буї. Призначення передавача - телеметрична система передачі даних вимірювання швидкості течії води. Характеристика сигналів підлягають передачі - АІМ-КІМ. Тривалість імпульсів КІМ -1.5 мксек, звідки ширина смуги пропускання пекредающего тракту повинна бути не менше 350 кГц. Необхідний максимальний рівень потужність позасмугових випромінювань не повинен перевищувати -60 дБ, що зумовлює необхідність використання складної виявляли високу вихідного ланцюга кінцевого каскаду. Специфіка місця встановлення обумовлює вибір в якості джерела живлення джерело з невеликим напругою (6-12В). Так як передані сигнали АІМ-КІМ є імпульсними та широкосмуговими, то немає необхідності виконувати передавач з високою відносною стабільністю частоти (10-5-10-6), а можна обійтися невисокою відносною стабільністю 10-3. Бажано забезпечити високу надійність роботи передавача і оцінку добре чи відмінно за курсову роботу. Висока надійність може бути забезпечена при використанні мінімальної кількості напівпровідникових приладів і роз'ємних електричних з'єднань (що також знизить собівартість виробу). Для зменшення енергоспоживання, що дуже важливо для даного пристрою (радіобуй з автономним малопотужним джерелом живлення), а також для збільшення надійності вигідно використовувати в потужних кінцевих каскадах услітельние елементи в режимі (класі В або С) з кутом відсічення 60-90 °. В якості активних підсилюючих елементів на даних частотах і потужностях у всіх каскадах будуть використовуватися транзистори. Так як не заданий тип антени те, задамося вхідним опором антени 50 Ом (полуволновой вібратор).
Вибір структурної схеми передавача.
Передавач можливо побудувати за кількома структурним схемам. Розберемо воможно варіанти:
Варіант 1.
Переваги даного варіанту: Висока стабільність частоти, простота забезпечення роботи кварцового генератора на першій гармоніці кварцового резонатора можливість забезпечення високого ККД вихідного каскаду.
Недоліки: Багато каскадів, низька надійність, висока споживана потужність і висока вартість, а також висока складність схеми.
Варіант 2.
Переваги: Висока стабільність частоти, менше число каскадів (ніж у вар.1).
Недоліки: Складність забезпечення у кожному каскаді суперечливих вимог до підсилювальним і помножувальні каскадам, високі внеполосного випромінювання, низький Рвих і ККД кінцевого каскаду.
Варіант 3.
Переваги: Простота схеми і пов'язана з цим висока надійність і низька вартість системи, мінімальне, з вище розглянутих схем, енергоспоживання, можливість забезпечення високого ККД вихідного каскаду.
Недоліки: Підвищена нестабільність частоти генератора, що задає, що не має великого значення.
Із запропонованих схем реалізації передавача вибираємо варіант 3 з деякими конструктивними особливостями, що вказані нижче:
Як задає генератора вибираємо індуктивну трехточку, так як емкостная трехточка, хоч і володіє підвищеною стабільністю частоти в порівнянні з індуктивним трехточкой, але на даних частотах є важкореалізовуваної, що обумовлено інерційним характером транзистора і характером реактивних еквівалентних провідностей транзистора АГ.
Розрахунок електричного режиму транзисторного автогенератора ведеться на основі моделі інерційного транзистора, при цьому для АГ необхідно вибрати транзистор з граничною частотою, більшою, ніж робоча частота РПУ
Розрахунок електричного режиму транзисторного підсилювача потужності (ГВВ) будемо вести на основі моделі потужного ВЧ - транзистора для чого необхідно використовувати транзистори з граничною частотою, більшою, ніж подвоєна робоча частота РДПУ.
В один з каскадів передавача необхідно ввести 100% АІМ (Амплітудно імпульсну модуляцію).
Між усіма підсилювальними і генераторними каскадами необхідно використовувати узгодимо ланцюги для узгодження активних імпедансів.
При зміні кута відсічки активних елементів змінюються вихідна потужність, ККД і коефіцієнт підсилення по потужності каскадів. Виходячи з їх оптимального співвідношення для реалізації даного передавача виберемо кут відсічення всіх підсилювальних каскадів (ГВВ) рівним 90 °. Кут відсічки транзистора АГ розраховується виходячи з його режиму.
Вибираємо схему включення транзисторів всіх підсилювальних каскадів (ГВВ), як каскади із загальним емітером (ОЕ), так як на даних частотах каскад ОЕ дасть більший коефіцієнт підсилення по потужності ніж ПРО, за умови використання транзисторів з граничною частотою, більшою, ніж подвоєна робоча частота РДПУ.
Вибір схеми включення модуляції.
Так як потрібно реалізувати 100% АІМ, то вигідно використовувати не складні АМ - модуляторні каскади, а безпосередньо управляти модуляторні каскадом зміною його напруги живлення від 0 до Uпит, при цьому відпадає необхідність розрахунку модуляційного предкорректора.
Можливе використання декількох варіантів включення модуляції:
Варіант 1.
Модуляція в заданому генераторі.
Недоліки: підвищена нестабільність роботи генератора і внеполосного випромінювання під час перехідних процесів, а також складність розрахунку та управління АГ.
Варіант 2.
Модуляція в крайовому каскаді.
Недоліки: великий комутований струм і внеполосного випромінювання під час перехідних процесів.
Варіант 3.
Модуляція в предоконечного каскаді.
Переваги: немає недоліків притаманних попереднім варіантам.
Недоліки: є недоліки не властиві попередніх варіантів.
Так як в режимі В або С варіанти 2 і 3 будуть мати аналогічну дію, вибираємо варіант 3.
Вибір узгоджуючих ланцюгів.
Поширеними согласующими ланцюгами для узгодження активних імпедансів транзисторів є шість різновидів ланцюгів: П-образна, модифікована П-образна, Г-подібна, модифікована Г-образна, Т-образна, парралельно фільтр-пробка.
З них вибираємо модифіковану П-образну, як задовольняє умові її реалізації, а також забезпечує покращене зменшення вищих гармонік випромінювання.
Рис 3 Принципова схема кінцевого каскаду
Рис 2 Принципова схема предоконечного каскаду
Рис 1 Принципова схема генератора, що задає
Список літератури.
"Методичні вказівки до курсового проектування радіопередавальних пристроїв." Давидова Н. С.
Р. А. Грановська "Розрахунок каскадів радіопередавальних пристроїв" (Розрахунок режимів роботи транзисторів генераторних каскадів) Навчальний посібник Видавництво МАІ, 1993
"Проектування радіопередавальних пристроїв НВЧ" Під ред. Г. М. Уткіна Москва Радянське радіо 1979 Шифр 621.396.6 (075) П-791
"Розрахунок підсилювальних пристроїв" Навчальний посібник За ред. Ю. Т. Давидова Вид. МАІ, 1993 Шифр 621.37 (075) Р-248