Расчет, конструирование и проектирование радиопередающего устройства

Министерство образования Российской Федерации Омский государственный технический университет Кафедра РТУ и СД Курсовой проект На тему:

Расчет, конструирование и проектирование радиопередающего устройства Руководитель проекта:

Ельцов А.К.

Разработали:

студенты группы РИ-419

Куприн В. И.,

Глазков А. В.

Омск 2002 г.

Аннотация

В данном курсовом проекте рассматривается задача проектирования коротковолнового радиопередающего устройства с амплитудной модуляцией. При проектировании решаются задачи, которые заключаются в составлении структурной схемы, расчёта усилителя мощности, кварцевого автогенератора и цепи согласования активного элемента с нагрузкой. Предварительный, промежуточный и оконечный усилитель мощности рассчитаны по постоянному и переменному току. На следующем этапе проектирования выбраны стандартные комплектующие изделия — конденсаторы и резисторы, рассчитаны катушки индуктивности, а также составлена схема электрическая принципиальная проектируемого радиопередатчика.

Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций — генерации электромагнитных колебаний высокой или сверхвысокой частоты и их модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Радиопередающие устройства входят в состав радиокомплексов, содержащих, кроме того, антенны, радиоприемные и различные вспомогательные устройства.

Одной из основных тенденций развития техники радиопередающих устройств является стремление выполнить радиопередатчик по возможности полностью на полупроводниковых приборах и интегральных схемах. Если требуемая выходная мощность не может быть обеспечена существующими генераторными полупроводниковыми приборами, то выходные каскады передатчика выполняют на вакуумных приборах: радиолампах, клистронах, лампах бегущей волны и т. д.

Разработка радиопередающего устройства представляет собой решение комплекса схемотехнических и конструктивных вопросов. От того, насколько рационально выбрана схема и правильно рассчитан режим работы её элементов, во многом зависит конструкция усилителя, его технологичность, стабильность во времени.

Радиопередатчики классифицируют по назначению, условиям эксплуатации, выходной мощности, частоте, виду модуляции и т. д. По выходной мощности радиопередатчики на полупроводниковых приборах могут быть разделены на маломощные, средней мощности и мощные; по частоте — на высокочастотные и сверхвысокочастотные.

Освоение УКВ диапазона для целей радиосвязи и радиовещания началось несколько позже, чем диапазона КВ. Это объясняется двумя причинами: трудностями, связанными с усилением колебания ОВЧ и УВЧ, и ограниченной дальностью распространения волн этих диапазонов. Трудности, связанные с усилением сигналов были преодолены созданием металлокерамических генераторных ламп и приборов, работа которых основана на использовании инерционности электронного потока. Относительно небольшой радиус действия передатчиков УКВ диапазона во многих случаях из недостатков превращается в достоинство — появляется возможность многократного использования одних и тех же рабочих частот в различных географически удалённых друг от друга пунктах.

1. Выбор и расчет структурной схемы

Рассмотрим построение и расчет структурной схемы РПДУ, приведенной на рис. 1. Данный вариант структурной схемы состоит из:

ЗГ — задающего генератора (автогенератора);

БУ — буферного каскада;

— умножителя частоты;

ПУ — предварительного усилителя мощности; оконечного усилителя мощности;

М — модулирующего устройства;

Отметим, что в более сложных профессиональных РПДУ вместо ЗГ используется возбудитель, в основе которого лежит синтезатор частот, а сама структурная схема имеет несколько иной вид.

Рис. 1.

Задача расчета структурной схемы состоит в том, чтобы определить оптимальное число k каскадов высокой частоты между задающим генератором и оконечным усилителем мощности.

Очевидно, что значение колебательной мощности, требуемой от активного элемента задающего каскада можно вычислить по формуле

;

где — колебательная мощность n — го каскада

— коэффициент усиления по мощности n — го каскада.

Завершив решение вопроса по распределению коэффициентов усиления по всем каскадам проектируемого устройства, можно определить мощность требуемую от задающего генератора:

;

где i = n — 1 число каскадов усилителя.

Заданную стабильность рабочей частоты РПДУ можно получить только при использовании в задающем генераторе в качестве колебательной системы высокодобротных элементов, например, кварцевых резонаторов. При этом следует иметь в виду, что мощность задающего генератора не должна превышать 20… 50 мВт, а частота кварцевого резонатора — 10…15 MГц. В этом случае можно получить относительную нестабильность <1…2•10−5.

Коэффициент умножения частоты в промежуточных каскадах (умножителях частоты) определяются как отношение частот выходного каскада и задающего генератора.

Учитывая, что энергетические показатели умножителей частоты хуже, чем усилителей мощности, то, обычно, применяют умножители на два и на три.

Отметим, что в РПДУ с частотной модуляцией умножение частоты позволяет также повысить девиацию частоты.

2. Расчет усилителя мощности высокой частоты

2.1 Расчет УМ по схеме с общим эмиттером

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

— выходная мощность передатчика (90 Вт),

— рабочая частота передатчика (103 МГц),

— сопротивление нагрузки (50 Ом).

Электрический расчет режима работы активного элемента проводится отдельно для коллекторной и входной цепей.

Рассмотрим расчет коллекторной цепи каскада:

1. Для получения максимальных усиления по мощности и коэффициента полезного действия, транзистор должен работать в критическом режиме с углом отсечки. Для которого по таблицам или графикам находим величины .

2. Найдем выходную мощность усилителя

; ,

где — коэффициент полезного действия выходной колебательной системы.

3. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе:

(напряжение питания должно соответствовать стандартному ряду значений, приведенному в ГОСТ 21 128–83 В нашем случае Еп=27 В)

;

=15,78 В.

4. Максимальное напряжение на коллекторе не должно превышать допустимого:

;

В Для нашего транзистора .

При невыполнении этого условия необходимо снизить Еп или рассмотреть замену активного элемента.

5. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока

;

А.

6. Сопротивление коллекторной нагрузки

;

Ом.

7. Постоянная составляющая коллекторного тока

;

А, где отношение — коэффициент формы выходного тока по 1-й гармонике.

8. Максимальный коллекторный ток (высота импульса выходного тока) равен:

;

.

9. Мощность, потребляемая от источника питания:

;

Вт.

10. Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при заданной полезной нагрузке:

;

.

11. Рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора

;

.

Электрический расчет входной цепи транзистора при расчете входной цепи транзистора, включенного по схеме с ОЭ, предполагает, что между его базовым и эмиттерным выводами включен резистор Rдоп, сопротивление которого ориентировочно можно определить по формуле:

где — коэффициент усиления по току в схеме с ОЭ;

— граничная частота;

Сэ — ёмкость эмиттерного перехода.

.

Далее расчет можно проводить в следующем порядке:

1. Амплитудное значение тока базы:

где — поправочный коэффициент;

Ск — барьерная емкость коллекторного перехода.

2. Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

где: Е’б — напряжение отсечки коллекторного тока, равное (по модулю) 0,6? 0,7 В для кремниевых транзисторов;

В.

3. Постоянные составляющие базового и эмиттерных токов:

4. Активная составляющая входного сопротивления транзистора на рабочей частоте:

где: находятся по формулам, соответствующих эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора (рис.2):

где: Ска = (0,2) Ск =30 пф — барьерная емкость активной части коллекторного перехода;

rб = 0,36 Ом — сопротивление материала базы.

Если rб не дано, то ориентировочно его можно определить по формуле rб =

= 10,8 — постоянная времени коллекторного перехода;

— сопротивление эмиттерного перехода (если не дано, то можно принять = 0)

Отметим, что параметры и используются при определении реактивной составляющей входного сопротивления транзистора.

5. Мощность возбуждения на рабочей частоте без учета потерь во входном согласующем контуре:

6. Коэффициент усиления по мощности транзистора на рабочей частоте:

7. Общая мощность, рассеиваемая транзистором:

Значение Ррасс является исходным параметром для расчета теплового режима транзистора и системы его охлаждения.

2.2 Расчет цепи согласования активного элемента с нагрузкой

Цепь согласования выполняет две основные задачи. Первая — преобразования сопротивления нагрузки в сопротивление, вторая — фильтрация внешних гармоник.

В узкополосных транзисторных ГВВ, особенно в выходных каскадах радиопередающих устройств, широкое применение получил П — образный контур, схема которого изображена на рис.З.

В силу геометрической симметрии схемы реализация ее возможна при, в том числе при. Очевидно, что при равенстве сопротивлений основным назначением цепи является фильтрация высших гармоник выходного тока АЭ.

В ряде случаев, например, если величина индуктивности L оказывается слишком малой, что затрудняет или делает невозможной ее реализацию, то эквивалентное индуктивное сопротивление реализуется в виде последовательного включения индуктивности LЭ и емкости Сэ. Схема П — образного контура в этом случае представляется в виде цепи, представленной на рис. 4.

Ниже приведен порядок расчета согласующей цепи [4], изображенной на рис. 4. Отметим, что все расчеты проводят в основных единицах (Ом, Гн, В, А, Ф и т. д.).

1. Задаемся величиной волнового сопротивления контура:

(Ом),

где f — частота сигнала.

2. Определим индуктивность контура Lэ:

3. На частоте сигнала f рассчитываемая согласующая цепь сводится к виду, изображенному на рис. 3, причем элементы L, Lэ, Cэ, находятся в соотношении:

Величиной L необходимо задаться в соответствии с формулой:

4. Определяем величину емкости конденсатора Сэ:

5. Определяем величину емкостей конденсаторов С1 и С2:

С1=1010 пФ,(1000пф-стандартное значение);

пФ.

С2=146 пФ,(150пФ-стандартное значение).

6. Внесенное в контур сопротивление будет равно:

rвн=2,323 Ом.

7. Добротность нагруженного контура

где — собственное сопротивление потерь контурной индуктивности, определенное в процессе ее конструктивного расчета. Для ориентировочных расчетов можно принять (Ом).

8. Особый интерес представляет собой расчет коэффициента фильтрации высших гармоник для выходного каскада.

В частном случае, при можно пользоваться выражением где: n=2 — однотактная схема.

Далее необходимо полученное значение коэффициента фильтрации сравнить с требуемым значением данного коэффициента Фт, рассчитанным по литературе. Если Ф < Фт следует переходить к двух или трехконтурной схеме согласующей цепи.

9. В виду того, что в многокаскадном передатчике все каскады после модулируемого работают в режиме усиления модулированных колебаний, то необходимо проверить нагрузочную систему на обеспечение требуемой полосы пропускания:

2.3 Выбор и расчет конструкции теплоотвода

Для отвода тепла от полупроводниковых приборов применяют теплоотводы, действие которых основано на различных способах рассеивания тепловой энергии: теплопроводности, естественной принудительной конвекции воздуха и жидкости, изменении агрегатного состояния вещества.

Существуют два способа расчета теплового режима полупроводникового прибора с теплоотводом:

— при заданных значениях мощности Р, рассеиваемой полупроводниковым прибором, температуре корпуса прибора и температуре р-п перехода и температуре окружающей среды То рассчитывают геометрические размеры теплоотвода;

— при заданных геометрических размерах теплоотвода, температуре окружающей среды То. с, температуре р-n перехода или температуре корпуса прибора рассчитывают мощность, рассеиваемую полупроводниковым прибором с теплоотводом.

В частности, для расчета необходимы следующие параметры:

P — мощность, рассеиваемая п/п прибором, Вт.

— температура окружающей среды, .

— максимальная температура перехода, .

— тепловое сопротивление переход — корпус, .

— тепловое контактное сопротивление, .

1. Для охлаждения транзистора необходим радиатор, его тепловое сопротивление вычисляется по формуле:

2. Средняя поверхностная температура теплоотвода:

Тср= Р•Кт-с.исх.д+ То. с=75,8° С.

3. Минимальная протяженность ребра:

Lmin=0,31 м.

4. Толщина ребра:

d=0,003 м=3 мм.

5. Толщина плиты теплоотвода:

q=0,003 м=3 мм.

6. Расстояние между ребрами:

b=0,012 м=12 мм.

7. Высота ребра:

h=0,025 м=25 мм.

8. Протяженность ребра:

L=0,13 м=130 мм.

9. Число ребер штук:

n=(l+b)/(b+d)=10.

10. Длинна плиты теплоотвода на которой развиты ребра:

l=b (n-l)+2d=0,11 м=110 мм.

11. Площадь гладкой поверхности теплоотвода:

Sгл=L•L=0,016 м2=16 мм2.

12. Площадь оребренной поверхности теплоотвода:

Sop=S1+ S2 +S3 =0,08 м2=80 мм2.

13. Коэффициент теплоотдачи излучением:

бл=ецf (Тср+ То. с)=8,1 Вт/(м•С).

14. Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

бк=А1*Тм[(ТсрTo.c)/L]=3,96 Вт/(м•С).

15. Коэффициент теплоотдачи гладкой поверхности:

бгл= бл + бк = 12,06 Вт/(м•С).

16. Мощность рассеиваемая гладкой поверхностью:

Ргл= бгл • Sгл • (ТсрТо.с)=40 Вт.

17. Тепловое сопротивление гладкой поверхности:

Rт.гл=1/(бгл • Sгл)= 4,98 С/Вт.

18. Температура окружающей среды между ребрами:

To.c1= Тср-Н• (Тср — То. с)=61° С, Тм1=0,5(Тср + To. с1)= 66° С.

19. Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

бк.ор=А1•Тм •С= 3,91 Вт/(м•С).

20.Коэфициент теплоотдачи излучением:

бл.ор = ецf (Тср+ То. с)= 1,6 Вт/(м•С).

21. Мощность рассеиваемая оребренной поверхностью теплоотвода

Рт.ор=[ бк (ТсрТо.с) + бл (ТсрТо.с)] *S= 5 Вт.

22.Тепловое сопротивление оребренной поверхности теплоотвода

Rт.ор=(ТсТо.с)/ Рт. ор= 21 С/Вт.

23.Общее тепловое сопративление теплоотвода

Rт.расч= (Rт.гл• RT. op)/ (Rт.гл+RT.op)= 18 С/Вт.

24. Мощность, рассеиваемая гладкой и оребренной поверхностями теплоотвода Рт=Рт.гл+Рт.ор= 58 Вт.

2.4 Выбор и расчет катушки индуктивности

После завершения электрического расчета необходимо выбрать тип конденсаторов. При этом конденсатор должен выбираться из соответствующих групп ТКЕ, иметь требуемую величину емкости (желательно из ряда Е12), выдерживать действующее на них напряжение и пропускать соответствующий на них ток.

Для выполнения требований по надежности должен быть определенный запас по напряжению и току. Если вместо допустимых тока и напряжения в справочных данных указана допустимая реактивная мощность, то выбор конструкции ведется с учетом величины этого параметра.

Учитывая наличие паразитной (монтажной) емкости, выходной емкости транзистора, а также неизбежной приблизительности расчета, для настройки контура в резонанс и обеспечения оптимальной связи с нагрузкой в состав емкостей С1 и С2 целесообразно включить подстроечные конденсаторы.

усилитель мощность частота автогенератор Катушки индуктивности не выпускаются типовыми, и найденные из расчета контура данные используются при разработке конструкции катушки. Катушки индуктивности как правило имеют цилиндрическую форму витков и выполняются как однослойными так и многослойными. Ниже рассмотрим порядок расчета однослойной катушки, эскиз которой приведен на рис. 5.

1. Задаемся отношением длины катушек к ее диаметру в пределах

.

2. Определяем площадь продольного сечения катушки S = lD по формуле

где — коэффициент, характеризующий удельную тепловую нагрузку на 1 см² сечения катушки. Типовое значение этого коэффициента:

3. Определяем размеры катушки в сантиметрах:

4. Число витков катушки W можно определить по известной формуле где LЭ — индуктивность, мкГн.

5. Диаметр d провода катушки (мм) рассчитываем по формуле:

где Iк — амплитуда контурного тока, А,

f — рабочая частота, МГц.

6. Определяем (уточняем) собственное сопротивление потерь контурной катушки на рабочей частоте.

где f — рабочая частота, МГц, d — диаметр провода, мм, D — диаметр катушки, мм.

7. Коэффициент полезного действия контура

3. Умножители частоты

Умножители частоты (УЧ) называют такой ГВВ, частота колебаний, на выходе которого в 2, 3…, n раз выше, чем на выходе. УЧ отличается от усилителя мощности тем, что его выходной контур настроен на вторую, третью или n — ю гармонику входного напряжения. Необходимо отметить, что энергетические показатели УЧ ниже, чем у усилителя мощности, что обусловлено уменьшением амплитуды гармонических составляющих в импульсе коллекторного тока по мере роста кратности умножения.

При построении УЧ рекомендуется выбирать транзистора с большим значением граничной частоты (), так как с повышением рабочей частоты () импульс коллекторного тока расширяется и содержание высших гармоник в нем резко снижается. Приводимый ниже вариант расчета предполагает, что выполняется соотношение, т. е. активный элемент считается безынерционным.

Для расчета необходимы следующие исходные данные:

— - выходная мощность,

— - частота выходных колебаний,

— N — коэффициент умножения.

Выбор типа активного элемента осуществляется исходя из расчетной выходной мощности и частоты выходных колебаний.

Рассмотрим расчет коллекторной цепи каскада.

1. Оптимальный угол отсечки, при котором получаются максимальные значения, определяем по формуле

Далее определяем коэффициенты разложения косинусоидального импульса

2. Находим амплитуду напряжения N — гармоники на выходе активного элемента, работающего в граничном (критическом) режиме:

где — напряжение источника питания радиопередающего устройства,

— крутизна линии граничного режима.

3. Определяем амплитуду N — ной гармоники коллекторного тока

4. Максимальное значение коллекторного тока равно

5. Постоянная составляющая коллекторного тока

6. Мощность, потребляемая от источника питания

7. Мощность, рассеиваемая на коллекторе

8. Коэффициент полезного действия Выполняем расчет входной цепи

1. Определяем амплитуду переменного напряжения на базе где = 4,1 — крутизна проходной характеристики.

2. Амплитуда первой гармоники базового (входного) тока

3. Определим необходимую мощность возбуждения

4. Коэффициент усиления по мощности

5. Входное сопротивление каскада

6. Напряжение смещения на базе определим по формуле Расчёт номиналов элементов схемы умножителя Постоянная составляющая тока базы

находим из условия

Индуктивность Lr находим из условия:

lб находим из соотношения следовательно сбл находим из условия следовательно

4. Кварцевые автогенераторы

Высокая стабильность рабочей частоты в многокаскадных радиопередающих устройствах обеспечивается задающим генератором. Использование в настоящее время в качестве задающих генераторов обычных LC — генераторов, даже когда приняты специальные меры по их защите от внешних воздействий, не позволяет в должной мере выполнять всё возрастающие требования по стабильности высокочастотных колебаний.

Применение в автогенераторах в составе колебательной системы кварцевых резонаторов позволяет построить задающие генераторы с достаточно высокими техническими характеристиками. При оптимальном выборе и расчете параметров элементов схемы, режима их работы стабильность частоты КГ без применения термокомпенсации и термостатирования определяется в основном стабильностью частоты резонатора. Стабильность частоты КГ оценивают обычно по изменению частоты из-за изменения температуры окружающей среды, воздействия механических и климатических дестабилизирующих факторов, а также старения.

Существует много разновидностей схем КГ. Широкое распространение нашли осцилляторные схемы, которые получаются путем замены кварцевым резонатором одной из индуктивности трехточечной схеме автогенератора. В частности, в диапазоне средних частот наибольшее применение имеет емкостная трехточка, которая позволяет получить высокую стабильность частоты. Отличительная особенность осцилляторных схем заключается в том, что они работают только на частоте кварца. При неисправности кварцевого резонатора колебания в автогенераторе е возникают.

До 15…20 МГц кварцевые резонаторы работают по первой (основой) гармонике, на более высоких частотах используются колебания нечетных механических гармоник. Кварцевый резонатор и активный элемент (транзистор) выбираются исходя из электрических параметров, а также условий эксплуатации, габаритов и стоимости.

Ориентировочная величина относительной нестабильности частоты КГ, например в диапазоне температур -10 °С до +50 °С может составлять 2…5•10−5. Знание этой величины необходимо при составлении структурной схемы и выбора типа задающего генератора.

5. Проектирование кварцевых генераторов с непосредственной частотной модуляцией

5.1 Особенности построения генераторов, управляемых напряжением

При разработке управляемого по частоте КГ необходимо правильно выбрать частоту генератора, резонатора и элементы управления частотой, чтобы наиболее простыми схемными решениями обеспечить необходимые пределы перестройки при высокой стабильности частоты. Кроме обеспечения определённой девиации частоты к КГ при формировании ЧМ колебаний прямым методом предъявляется требование минимальных нелинейных искажений модулирующего канала, которые обусловлены нелинейностью характеристик варикапа и резонатора. Наиболее эффективным способом их уменьшения является включение катушки индуктивности параллельно резонатору.

По ряду объективных причин, наиболее широкое распространение управляемые по частоте КГ получили в диапазоне 5.20 МГц. В этом диапазоне кварцевые резонаторы работают как правило, на основной частоте, сами пьезоэлементы представляют собой плоские пластины, а значения m и Со позволяют получить перестройку по частоте порядка ±1000•10−6 при сравнительно высокой стабильности частоты. На более низких частотах пьезоэлементы резонаторов среза Т имеют форму двояковыпуклой линзы, что уменьшает m и затрудняет получение больших пределов перестройки по частоте.

Для управления частотой КГ удобно использовать варикап, как наиболее экономичные и надежные из всех известных элементов, реактивное сопротивление которых зависит от приложенного напряжения. Одновременно с варикапом дня обеспечения работы вблизи частоты fk последовательного резонанса необходимо включить дополнительное реактивное сопротивление того же значения, но противоположенное по знаку, т. е. катушку индуктивности. Это важная особенность построения КГ, так как только использование режима работы вблизи частоты fk резонатора, резко снижает возможность паразитного возбуждения генератора на частотах, не контролируемых резонатором.

5.2 Проектирование КГ, управляемого напряжением при частотной модуляции

Составление и расчёт структурной схемы в соответствии со 2ой главой настоящих указаний должно было вестись с учётом реальных возможностей построения задающего кварцевого генератора. Воспользовавшись результатами этого расчёта, уточняем необходимые исходные данные.

Определяем частоту генерируемых КГ колебаний:

где: N — общий коэффициент умножения умножителей;

— рабочая частота РПДУ.

Исходя из заданной в техническом задании девиации и планируемого значения N, вычисляем требуемый диапазон управления частотой КГ:

Таким образом для расчета управляемого напряжения КГ имеем следующие параметры:

— частота колебаний КГ, ;

— диапазон управления частот (девиация), ;

— амплитуда модулирующего напряжения, ;

— коэффициент нелинейных искажений, Кf ;

— напряжение питания, Еn (10 … 20) % ;

Для примера расчета принята схема частотномодулированного КГ, изображенного на рис 6. Ниже приведен порядок расчета.

Рис. 6. Частотномодулированный кварцевый генератор.

1. На основе справочных данных выбираем резонатор АТ — среда, работающий на основной частоте. Выписываем параметры резонатора: Rкв, m, C0 .

2. Выбираем активный элемент. Например, транзистор КТ324, крутизна статической характеристики которого при токе коллектора 1…2 мА составляет 35…50 мА/В. (Естественно с учетом специфики конкретного задания должен выбираться транзистор с соответствующими параметрами).

3. Определяем управляющее сопротивление автогенератора:

Отметим, что следует рассчитывать для минимального значения крутизны S и =0,2 (коэффициент запаса по возбуждению Кз= 5).

4. Найдем значения емкостей обратной связи (С3 и С4) генератора.

;

где: К0 = 0,2 … 0,8 — коэффициент обратной связи;

— частота, генерируемых автогенератором колебаний.

Rкв=40 Ом, m=4•10−3, С0=5,5 пФ.

В соответствии с рядом Е24 выбираем ближайшие стандартные значения емкостей конденсаторов С3 и С4.

5. В связи с тем, что напряжение питания может изменяться в известных пределах, то необходимо предусмотреть его стабилизацию. По нижнему уровню напряжения питания выбираем тип стабилитрона и по известным формулам рассчитываем элементы цепи стабилизации.

6. Находим приведенные значения модулирующего напряжения:

где: ЕН — напряжение смещения на варикапе, которое должно быть на 1 … 1,5 В больше чем, что необходимо для предотвращения открывания варикапа модулирующим напряжением и напряжением высокой частоты;

— амплитудное значение модулирующего напряжения.

7. Определяем приведенное значение Xрн по формуле:

8. Рассчитываем емкость варикап при напряжении смещения Евн — 4 В:

где: ½ — коэффициент для резких переходов.

Из серийно выпускаемых варикапов выбираем такой, чтобы последовательные соединения двух варикапов дало емкость приблизительно равную Св. Примем варикап КВ110Б.

9. Для обеспечения возможности работы в близи частоты последовательного резонанса кварцевого резонатора последовательно с ним включена катушка индуктивности L2.

Определяем для двух граничных значений емкости выбранных варикапов значение подстроечной индуктивности :

где СВН — емкость варикапа при построении смещения 4 В. Причем внизу разброса параметров полупроводниковых приборов в формулу для определения пределов изменение индуктивности вместо СВН подставлять нижнее и верхнее значение емкости.

После определения верхнего и нижнего значения L2, находим среднее значение индуктивности Lср.

10. Определяем коэффициент нелинейных искажений:

11.Так как коэффициент нелинейных искажений в исходных данных (Кf=5%), то для его уменьшения подключаем катушку индуктивности L1 параллельно резонатору. Значение данной индуктивности определяем по формуле:

где — приведенное сопротивление индуктивности.

12. Вычисляем коэффициент нелинейных искажений с учетом включения параллельно резонатору катушки индуктивности L1:

Заключение

В соответствии с техническим заданием произведен расчет радиопередающего устройства. Благодаря хорошо изложенной в литературе подобных устройств и современной элементарной базе, стала возможной простая реализация радиопередатчика. Рассмотрен вариант его конструктивного исполнения.

Был произведён расчёт усилителя мощности, умножителя частоты и кварцевого автогенератора радиопередатчика, вещающего в диапазоне УКВ на частоте 103 МГц, обеспечивающего выходную мощность 90 Вт. Для питания устройства необходим источник =27 В.

Примечание: окончательная настройка и подбор элементов схемы, производится при изготовлении макета радиопередающего устройства.

1. Проектирование радиопередатчиков: Учебн. пособие для вузов / Под редакцией В. В. Шахгильдяна. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 2000 — 656с.

2. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В. В. Шахгильдяна. — М.: Радио и связь, 1993. -512 с.

3. Проектирование радиопередатчиков: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В. В. Шахгильдяна. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 2000. — 656 с.

4. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ / Под ред. Г. М. Уткина.-М.: Сов. радио, 1979.-320с.

5. Проектирование радиопередающих устройств на транзисторах. Методические указания к курсовому проектированию. — Ротоприт ТИАСУРа. — Томск, 1987. — 79 с.

6. Обеспечение тепловых режимов изделий электронной техники./ А. А. Чернышев, В. И. Иванов, А. И. Аксенов, Д. Н. Глушкова. — М.: Энергия, 1980 — 216 с.

7. ГОСТ 21 128–83. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В. — М.: Изд-во стандартов, 1983.

8. ГОСТ 22 579–86. Радиостанции с однополостной модуляцией сухопутной подвижной службы. — М.: Изд-во стандартов, 1986

9. ГОСТ 12 252–86. УКВ радиостанции сухопутной подвижной службы. — М.: Изд-во стандартов, 1986

10. Курсовое и дипломное проектирование. Методические указания для студентов специальностей 190 200 и 200 700. Омск. — Изд-во ОмГТУ, 1997. — 44 с.

11. Радиопередающие устройства. Методические указания по курсовому проектированию. — ОмПИ. — Омск, 1985. — 27 с.

12. Альтшуллер Г. Б., Елфимов Н. Н., Шакулин В. Г. Кварцевые генераторы: Справ. пособие. М.: Радио и связь, 1984. — 232 с.

13. Пьезокварцевые резонаторы: Справочник / Под ред. П. Е. Кандыбы и Г. П. Позднякова. — М.: Радио и связь, 1992 — 392с.

14. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник / Под ред. А. В. Голомедова. — М.: Радио и связь, 1989 — 640с.

17. Электронный справочник по полупроводниковым приборам. Шульгин О. А. v.1.02