Технология

Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией


                               ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рассчитать радиопередатчик связной с АМ-модуляцией по следующим параметрам:

1.Рабочая частота                                                2  МГц

2.Выходная мощность                                       15  Вт

3.Относительная нестабильность
    частоты [pic]
[pic]1.2[pic]10[pic]

4.Источник питания                                      127 / 220.   В



1.Введение.

           Радиопередающими   называют   устройства,   предназначенные   для
выполнения двух основных  функций  –  генерации  электромагнитных  колебаний
высокой частоты или сверхвысокой частоты и их  модуляции  в  соответствии  с
передаваемым  сообщением.  Радиопередающие  устройства   входят   в   состав
радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприёмные и  различные
вспомогательные устройства. При  проектировании  задают  параметры,  которым
должен удовлетворять радиопередатчик. Основными  из  них  являются  выходная
мощность  на  рабочей  частоте  или  в   диапазоне   частот;   относительная
нестабильность частоты; вид и параметры модуляции.

 2.Структурная схема РП.



В состав Р.П. входят:
1. Автогенератор с кварцевой стабилизацией.
2. Предварительный усилитель высокой (радио) частоты.
3. Усилитель мощности
4. Амплитудный модулятор.
5. Антенна.

Расчет Р.П. начнём с усилителя мощности.



3. Усилитель мощности.

         Усилитель  мощности  (УМ)  –  один  из  основных  каскадов  РП;  он
предназначен  для   усиления   мощности   высокочастотных   электромагнитных
колебаний, возбуждаемых  в  задающем  автогенераторе,  путём  преобразования
энергии  постоянного  электрического   поля   в   энергию   электромагнитных
колебаний. Следовательно, в состав  УМ  должен  входить  элемент,  способный
производить  подобное  преобразование.  Эти  элементы   называют   активными
элементами (АЭ). В качестве АЭ в РП наиболее часто  применяют  биполярные  и
полевые транзисторы, иногда генераторные диоды (лавинно –  пролетные,  диоды
Ганна).
         В состав УМ (рис.1) помимо АЭ  входят  согласующие  цепи,  а  также
цепи питания  и  смещения.  На  вход  усилителя  поступают  электромагнитные
колебания частоты f  от предшествующего каскада,  называемого  возбудителем.
Нагрузкой  УМ  является  входное  сопротивление  последующего  каскада  либо
линии, ведущей к антенне.



Рис.1. Структурная схема усилителя мощности.



3.1 Расчёт усилителя мощности на биполярном транзисторе.

Требуется рассчитать режим работы транзистора  в  схеме  с  ОЭ  с  мощностью
первой гармоники равной 15 Вт на частоте 2 МГц.

Выберем транзистор КТ903А. Его параметры:
[pic]  Гн.   [pic] Ф.  [pic] Ф.
[pic]  [pic][pic][pic]
[pic]
3.1.1[pic]Порядок расчёта режима работы БПТ.
[pic]
[pic]

[pic]

3.1.2 Расчёт принципиальной схемы УМ.



      Eп.

                                                   R1
                                                                          C3
              L2

       L3            C5


                                                           Выход
                                         C1                               L1

Вход



                          C2                                              R2
                  C4           С6



        Схема №1. Принципиальная электрическая схема УМ.



[pic]
[pic]
Выходная согласующая цепь:

[pic]

Входная согласующая цепь:
[pic]



  Таблица №1.

|Элемент   |Номинал     |Ед. измерения   |
|     R1   |      41    |        Ом.     |
|     R2   |      43    |        Ом.     |
|     C1   |     0.8    |        мкФ     |
|     C2   |      25    |         нФ.    |
|     C3   |     0.8    |        мкФ.    |
|     C4   |       3    |         нФ.    |
|     C5   |     0.8    |        мкФ.    |
|     С6   |       3    |         нФ.    |
|     L1   |      93    |        мкГн.   |
|     L2   |       2.7  |        мкГн.   |
|     L3   |       2    |        мкГн.   |

4. Расчёт предварительного усилителя.

Предварительный усилитель выполнен на транзисторе  КТ911А. Расчёт  режима  и
принципиальной схемы



                                               Еп


                                                     С1                   R1
           L1



                                                          L2



                                            С2                     R2



Схема№2. Принципиальная электрическая схема предварительного усилителя.



4.1 Расчёт электрического режима транзистора большой мощности КТ911А. Его
параметры:
[pic]
По формулам п.3.1.1 и п.3.1.2 рассчитаем режим работы и принципиальную
схему.

[pic]
Расчёт цепи согласования L2C3:
[pic]

Таблица №2

|Элемент     |  Номинал    | Ед. Измерения    |
|       R1   |       1.8   |         кОм.     |
|       R2   |      1.82   |         кОм.     |
|       C1   |       0.8   |          мкФ.    |
|       C2   |       0.6   |           нФ.    |
|       L1   |        67   |          мкГн.   |
|       L2   |        45   |          мкГн.   |



5.Автогенератор.
Автогенератор  –  это  источник  электромагнитных  колебаний,  колебания   в
котором   возбуждаются   самопроизвольно   без   внешнего   воздействия.   В
радиопередатчиках  автогенераторы  применяются   в   основном   в   качестве
каскадов, задающих несущую частоту  колебаний.  В  зависимости  от  типа  АЭ
различают   транзисторные   и   диодные   автогенераторы.   Идея    создания
транзисторного  автогенератора  основана  на  том,  чтобы  обеспечить  режим
транзистора приблизительно такой же,
как в УМ. При этом на вход транзистора подаются  колебания  не  от  внешнего
источника, а из собственного резонатора через цепь обратной связи. Главное
свойство  резонатора  –   колебательный   характер   переходного   процесса.
Простейший резонатор – это колебательный контур.
Относительная нестабильность частоты [pic] автогенераторов,  выполняемых  на
резонаторах в виде  [pic]-контуров,  менее  [pic]  .  Однако  к  современным
радиопередатчикам  предъявляют  более  высокие  требования  по  стабильности
частоты. Как правило, долговременная  относительная  нестабильность  частоты
должна быть не менее чем [pic], что  можно  обеспечить,  применяя  кварцевые
резонаторы.



5.1 Структурная схема автогенератора с кварцевой стабилизацией.



                                                    к нагрузке



5.2 Расчёт автогенератора с кварцевой стабилизацией.

                       Rбл
              Ссв


                               R1


         С2


               Сбл1       R2        С1     Rсм            Сбл2



Схема№3. Принципиальная электрическая схема кварцевого автогенератора.

Выберем в качестве АЭ транзистор КТ331А. Его параметры:

Расчёт произведём по указанным ниже формулам.

[pic]



[pic]
[pic]

Расчёт  кварцевого резонатора.
[pic]



[pic]



|Элемент   |Номинал    |Ед. Измерения   |
|  R1      |     4.66  |        кОм.    |
|  R2      |        1  |        кОм.    |
|  Rсм     |      873  |         Ом.    |
|  Rбл     |      4.2  |        кОм.    |
|  С1      |      0.05 |        мкФ.    |
|  С2      |      1.1  |        мкФ.    |
|  Ссв     |     385   |         пФ.    |
|  Сбл1    |      0.8  |        мкФ.    |
|  Сбл2    |     900   |         пФ.    |



6.Модулятор.
         Модулятор – это каскад радиопередатчика, в  котором  осуществляется
модуляция  высокочастотных   колебаний   в   соответствии   с   передаваемым
сообщением.  Как  известно,  модуляцией  в  радиотехнике  называют   процесс
управления одним из параметров высокочастотного колебания
[pic], где [pic] - амплитуда,[pic] - частота, [pic]-  начальная  фаза,[pic]-
мгновенная фаза колебания.
         Изменяя с помощью управляющего НЧ сигнала амплитуду [pic],  получим
амплитудную модуляцию.
          Структурная схема модулятора изображена на  Рис.2.  Преобразование
спектра, которое происходит при модуляции, возможно  в  нелинейных  системах
либо  в  линейных  системах  с  переменными  параметрами.  В   качестве   НЭ
используют п/п диоды и транзисторы.



Рис.2. Структурная схема модулятора.

6.1.АМ – модуляция изменением напряжения питания.
      Выходной ток АЭ зависит от напряжения на коллекторе,  особенно  сильна
эта  связь  в  перенапряжённом  режиме.  Поэтому  можно  осуществлять  АМ  –
модуляцию, изменяя напряжение на коллекторе. В  данном  случае  модулирующий
сигнал вводят в цепь питания АЭ и напряжения питания (рис.3.)

[pic]напряжение питания в режиме  несущих  колебаний  (напряжение  источника
питания); [pic] амплитуда НЧ колебаний.



       Вход ВЧ



                                                                    Вход НЧ



      Рис.3. Функциональная структурная схема АМ – модулятора при модуляции
                                                               напряжением
питания.

   2. Расчёт электрического режима.
Колебательная мощность в максимальном режиме [pic][pic]
Где максимальная глубина модуляции [pic], а выходная мощность в режиме
молчания [pic]
Выбираем  транзистор,  способный  рассеивать  мощность  того   же   порядка,
например КТ970А, для которого [pic]


                                                            Еп1


                                                                          R1
                                  Cбл

      Вход НЧ

                                                                          R2
                                               Еп2



Выход

                           Вход ВЧ



Схема№4. Принципиальная электрическая схема АМ –  модулятора  при  модуляции
напряжением питания.

Расчёт произведём по формулам пункта 3.1.1.

[pic]


В качестве предварительного УНЧ применим каскад, выполненный  на  микросхеме
К174УН9 с типовой схемой включения (рис.4.).



напряжение


питания


  +     100мк                0.1мк



                                    10мк                                   1
                        1000мк
                                                 +                         8
                                             16                            +
Выход
        Вход
                                                   10


                                                                          11
                             220                  0.1мк


         500мк                                                    4

     +



                                   2                     1



Выходная мощность ……………….5,5    Вт.
Чувствительность входа……………20     мВ.
Напряжение питания……………..16,5     В.
Потребляемый ток…………………..60      мА.



                Список используемой литературы:

   1. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах.
             Авторы: Б.Е. Петров, В.А. Романюк
   2. Проектирование радиопередатчиков.
                               Под редакцией В.В. Шахгильдяна
   3. Схемы устройств формирования радиосигналов.
                Авторы: А.И. Александров, М.П. Кевлишвили
   4. Справочник по транзисторам.
   5. Каталог по транзисторам и интегральным схемам.



-----------------------
    G

 П.У.

  У.М.

 А.М.


АЭ



Входная согласующая цепь


  Цепь смещения

  Цепь питания

Выходная согласующая  цепь



Согласующая
цепь

Кварцевый
резонатор

АЭ

[pic]


Входная

согласующая цепь несущей частоты


НЭ с цепями смещения и питания


Выходная согласующая   цепь

Входная согласующая цепь сигнала


АЭ


Цепь   смещения

Выходная согласующая  цепь

Цепь   питания

К174УН9




смотреть на рефераты похожие на "Расчёт радиопередатчика с АМ-модуляцией "