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.
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
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)
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.
r = 5 * 10 -3 (м)
3.2 Знаходимо хвильовий опір антени:
3.3 Вхідний опір:
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).
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.
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
УНЧ |
УЧ |
кварцовий АГ |
27,2 МГц 13,6 МГц |
Підсилювач |
ОУ |
СЦ |
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. Розрахунок штирьовий антени
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
4.1 Розрахунок трансформатора опору
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
З 23 |
З 24 |
З 'a |
L 3 |
r 'a |
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).
Бібліографічний список
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.