Передатчик профессиональной мобильной (подвижной) радиосвязи

 

1. Находим амплитуду  первой гармоники напряжения  на коллекторе по формуле (1):

Uк 1=23,653 В

2. Находим максимально  допустимое напряжение на коллекторе  по формуле (2)

Uк мах =49,653 В

3. Находим амплитуду  первой гармоники коллекторного  тока по формуле (3):

Iк1= 0,309 А

4. Постоянная составляющая  тока коллектора (4):

Ik 0=0,197 A

5. Находим допустимую  величину коллекторного тока  по формуле (5):

Ik max=0,618 A

6. Потребляемая мощность  находится по формуле (6):

P0=5,122 Вт

7. К.П.Д. коллекторной цепи  вычисляем по формуле (7):

h=71,296 %.

8. Находим рассеиваемую  на коллекторе мощность по  формуле (8):

Ppac=1,47 Вт

9. Эквивалентное  сопротивление  нагрузки по формуле (9):

Rэ=76,598 Ом

10. Рассчитаем величину индуктивности L2 по формуле (10):

                                                  

L2>>3,581·10-8 Гн

Выберем величину L2 равной 0,2 мкГн.

11. Величину разделительной емкости будем считать Ср»Сф.

Ср»9,766·10-12 Ф

Расчёт входной  цепи

При расчёте предоконечного каскада принимаем во внимание те же допущения. Находим сопротивление R2 по формуле (12):

12.                                                    R2=22,95 Ом

13.Сопротивление R1 найдем по формуле (13):

                                                    R1=971,566 Ом

14. Находим амплитуду тока базы по формуле (14):

Iб1=0,811 А

15. Находим постоянные составляющие базового и эммитерного тока по формуле (15,16):

Iб0=0,00394 А       Iэ0=0,201 А

16. Рассчитываем эквивалентные параметры входной цепи и активную составляющую входного сопротивления по формулам (18-20):

rвх оэ=0,332 Ом

  Rвх оэ=34,466 Ом

                                                       Rвх=1,09 Ом

17. Находим входную мощность (21):

Рвх=0,359 Вт

18. Находим коэффициент усиления (22):

Кр=9,24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Расчёт автогенератора

Тип тр.	Параметры идеализированных статических характеристик						Высокочастотные параметры
	r нас, Ом	rб, Ом	re, Ом	Rэу, КОм	E’, В	Β0	fт, МГц	Cк, пф	Се, пф	Le, нГн	Lб, нГн	Lк, нГн
КТ3102А	-	1	1	0.5	0.3	500	300	6	800	0.4	1.8	1.8
Тип тр.	Предельно допустимые значения					Тепловые параметры		Экспериментальные данные
	Uкбдоп, В	Uкедоп, В	Uбедоп, В	Iкмакс, А	Iб0доп, А	t°пдоп	Rпк, °/Вт	f’, Мгц	P’, Вт	К’р	η, %	E’к, В	Реж.
КТ3102А	-	20	5	0.1	1	50	1.8	100	1	8	50	28	B

Исходные данные:

- частота генератора МГц;

- стабильность частоты  ;

- выходная мощность  мВт.

Произведём расчёт электронного режима согласно методике, предложенной в [5], из справочника [1] выбираем транзистор КТ3102А с параметрами:

;   МГц;   В

Ом;   мВт;   В;

пФ;   нс;    мА.

Зададимся параметрами мА: требуется  мощность  в   нагрузке мВт.

Выбираем кварцевый резонатор с параметрами:

МГц;  Ом;   мВт;   .

Исходя из рекомендаций, предложенных в [5], выбираем , что соответствует , а также выберем В, исходя из требования:

По требованию к стабильности частоты параметр выбираем: , следовательно    (1)

Рассчитаем мощность:

(Вт)           (2)

Она не должна быть меньше , что мы и получили.

Производим аппроксимацию параметров транзистора:

(А/В)            (3)

(Ом)            (4)

(МГц)            (5)

(А/В)           (6)

Найдём нормированную частоту :

            (7)

Рассчитываем колебательную систему

Найдём параметр :

  (8)

      (9)

Находим ёмкость :

     (10)

где (А/В)

Зная , находим:

(нФ)    (11)

(нФ)   (12)

где -- требуемое условие для возбуждения колебаний на заданной частоте.

При известном С1 определяем L1:

(мкГн)

Найдём нестабильность частоты кварцевого генератора:

      (13)

где  

                                    

Стабильность частоты

    (14)

Расчёт режима работы транзистора:

(А)           (15)

(А)           (16)

Амплитуда

     (17)

где     (18)

 

(В)

Определим напряжение возбуждения

     (19)

где  (А/В)

(В)

Мощность, потребляемая от источника коллекторного питания

(Вт)    (20)

Рассеиваемая мощность :

(Вт)    (21)

Проверяем выполнение условия

0,105<0.125

Базовый ток:

    (22)

Напряжение смещения

  (23)

(В)

Выбираем автосмещение для транзистора:

Ом, а также Ом, тогда получаем:

(В) (118)

     (24)

(В)

Выбираем цепи смещения. Пусть ток делителя

(А)    (25)

Получаем:

(Ом)   (26)

(Ом)   (27)

Блокировочную ёмкость рассчитываем из соображения, что её сопротивление на рабочей частоте должно быть как можно меньше.

Возьмём мкФ, тогда

(Ом)   (28)

Вторую блокировочную ёмкость берём того же номинала: мкФ

 

4 Разработка схемы КЗУ

Для питания передатчика требуется напряжение 28 В. Для защиты от перенапряжений и повышения стабильности питающего напряжения передатчик включают в сеть через стабилизатор напряжения (Рис.10).

 

Для защиты от повышенного тока коллектора (при обрыве антенны) в коллекторную цепь вместо блокирующей индуктивности ставится трансформатор , вторая обмотка которого соединена через эммитерный повторитель с реле , которая размыкает цепь при превышении током допустимых пределов . Другая группа контактов реле может использоваться для коммутации цепи , состоящей из последовательно соединённых светодиодов и топоограничивающего резистора . При срабатывании реле будет загараться светодиод , что оповестит о неисправности. Для индикации включения передатчика может применяться такая же цепь из резистора и светодиода (зелёного).

 

5. Расчет КПД всего передатчика

 

КПД передатчика ФМ радиостанции, рассчитанного в данном курсовом проекте, произведем исходя из мощности сигнала на выходе последнего каскада усилителя мощности и мощности, потребляемой всеми рассчитанными каскадами. Расчет проведем по формуле:

, где 

Pвых-мощность на выходе передатчика, Рвых=30 Вт

P0г-потребляемая мощность АГ, Р0г=0.174 Вт

Р0ум2-мощность потребляемая УМ2, Р0ум2=47.3 Вт

Р0ум1-мощность потребляемая УМ1, Р0ум1=5.122 Вт

Р0уч-мощность потребляемая умножителем частоты, Р0уч=1.9 Вт

Рму-мощность потребляемая модуляционным устройством, Рму=0.1 Вт

 

h=53,1% 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте согласно заданию произвели разработку структурной схемы передатчика профессиональной мобильной радиосвязи, расчет основных узлов  и описание принципиальной схемы передатчика.

При помощи передатчика радиостанции можно располагать на сравнительнобольших расстояниях. Основное внимание при разработке передатчика уделялось простоте конструкции, отсутствию дефицитной элементной базы и малой трудоемкости при настройке. Так как радиостанция выполнена с использованием более современной элементной базы, то она обладает целым рядом достоинств:

- малые габариты и вес;

- высокая надежность;

- простота технической реализации. 

В ходе выполнения проекта была освоена методика построения радиопередатчика, его структурной схемы, а также расчёт задающего генератора, усилителя мощности. Как видно, расчеты бывают очень громоздкими, что приводит к появлению погрешностей в них. Это приводит к тому, что большинство параметров требуется корректировать при настройке.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Лавриенко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам. Киев: «Техника», 1980;
2. Шахгильдян В.В., Попов А.И. и др. Проектирование радиопередающих устройств: учебное пособие для ВУЗов. Москва: «Радио и Связь», 1984;
3. Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. М.: «Высшая школа», 1989;
4. Минаев М.И., Капышев В.И. Проектирование и расчет радиопередающих устройств радиотехнических систем. Мн.: БГУИР, 1995;

         5.  В.М.Богачев, В.В.Никифоров “Транзисторные усилители мощности” – М.       “Энергия” – 1978г.

         6.“Проектирование радиопередающих устройств СВЧ”. Учебное пособие для вузов под редакцией Г.М.Уткина – М:”Советское радио” – 1979г.