Радиопередатчик с ЧМ

 

Рис. 4- Структурная схема ССЧ.

 

В состав ССЧ входят: ОКГ, формирователь импульсов (ФИ), буферный усилитель (БУ), импульсно – фазовый  детектор (ИФД), делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД).

Определим рабочий диапазон частот:

где - частота частотно- модулированного автогенератора, т. к. её целесообразнее выбирать в диапазоне десятков МГц, то примем =10 МГц. Тогда:

МГц

МГц

 

Используя номограмму [1, с. 290] при f₁/f₂ = 0.85, можно определить какие комбинационные частоты входят в этот диапазон. Получается, что в него входят комбинационные частоты, имеющие порядок 8, 9,14. Такой порядок

 

комбинационных составляющих свидетельствует о том, что они  ослабляются не менее чем на 78 дБ, что удовлетворяет техническому заданию, а следовательно их будет  легко отфильтровать.

Определим шаг сетки частот:

Гц

Число фиксированных частот в сетке частот:

Частоту опорного генератора выбираем в диапазоне 1-10 МГц. Для  уменьшения объема расчетов можно принять  .

Коэффициент деления ДФКД:

 

Границы изменения коэффициента деления для ДПКД:

Полоса захвата должна быть больше максимально возможных начальных расстроек ГУН, т.е. . Начальная расстройка ГУН определяется:

а) неточностью грубой предварительной  установки частоты ( +0.5%f_гун);

б) абсолютной нестабильностью частоты  ГУН: _,

 где e- относительная нестабильность частоты ГУН, принимаемая 10^-3

 

Таким образом, начальная расстройка ГУН:

 Принимаем 

Т. к. полоса захвата  , то выберем =300 кГц. Полоса удержания системы ФАПЧ должна быть больше полосы захвата, т. е. . Если диапазон перестройки мал, можно выбрать равной половине диапазона перестройки ГУН:

 При этом должно выполняться  условие:

 

 

 

 

 

При прохождении по кольцу ФАПЧ и уменьшаются в N_max - N_min раз, поэтому нужно определить полосы DW_у  и DW_з для импульсно фазового детектора (ИФД):

Необходимо чтобы выполнялось  соотношение :

 

 

5.6 Опорный кварцевый генератор

 

Опорный кварцевый генератор  служит для формирования всех вспомогательных  частот. В качестве задающего генератора используется кварцевый автогенератор, имеющий повышенную стабильность частоты. С выхода задающего генератора поступает  синусоидальный сигнал частотой 10 МГц, для наиболее простого получения требуемых частот .

Опорный автогенератор с  кварцевыми резонаторами (КР), работающими  на основной частоте, обычно строятся по емкостной трехточечной схеме  с КР между коллектором и базой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчёт схем функциональных узлов.

6.1 Оконечный каскад усилителя мощности.

 

Принципиальная схема  оконечного каскада изображена на рисунке  5. Схема включения транзистора – с ОЭ. Такая схема позволяет получить наибольшую полезную мощность и коэффициент усиления.

Рисунок 5 – Принципиальная схема выходного каскада

 

Выбор транзистора для  оконечного каскада усилителя мощности производится по максимальной рассеиваемой мощности на коллекторе и частоте  единичного усиления по току.

Мощность рассеивания  на коллекторе:

Pкрас=Pэн

Pкрас=40

=21,54Вт

21,54Вт<150Вт

Данным требованиям удовлетворяет  транзистор 2Т931А (кремниевый):

Максимальная мощность, рассеиваемая коллектором:

Максимальный постоянный ток коллектора:

Граничная частота передачи тока:

Максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер:

Постоянное напряжение эмиттер-база: Uэбmax=4В

Напряжение насыщения  коллектор-эмиттер: Uкэ_нас=0,18В

Коэффициент усиления по току:

Барьерная ёмкость эмиттерного  перехода:

Барьерная ёмкость коллекторного  перехода:

Максимальное обратное напряжение на базе:

Постоянная времени коллекторного перехода:

Коэффициент усиления по току:

Необходимо выполнение частотных  требований:

Требования к частотным  свойствам транзистора выполнены.

Напряжение питания:

 

Крутизна линии критического режима:

  .

          Пусть угол отсечки 

Коэффициенты Берга:

  

  

  

  

Коэффициент использования  коллекторного напряжения в граничном  режиме:

 

Напряжение коллектора первой гармоники:

 

В

Амплитуда первой гармоники  коллекторного тока:

 

Высота импульса тока коллектора:

 

Постоянная составляющая тока  коллектора:

Необходимо выполнение условия:

4,5A<15A

Условие выполняется –  ток не превышает максимально  допустимого значения для данного  транзистора.

Мощность, отдаваемая источником питания:

 

Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

Условие

;

16 Вт < 150 Вт

выполняется.

Коэффициент полезного действия:

 

Эквивалентное сопротивление  нагрузки:

 

 

Расчет входной  цепи транзистора

Расчет добавочного сопротивления  в цепи базы:

 

Вспомогательные величины:

 

 

Амплитуда первой гармоники  тока базы:

 

Обратное напряжение на базе:

 

Необходимо чтобы обратное напряжение на базе не превышало допустимое:

.

Данное условие не выполняется, следовательно, необходимо рассчитать из условия максимально допустимого напряжения на базе:

 

 

Напряжение смещения на базе:

 

Постоянная составляющая тока базы:

 

Постоянная составляющая тока эмиттера:

 

Сопротивление базовой области  транзистора:

 

Активная составляющая коллекторной емкости:

 

Управляющее сопротивление  цепи эмиттера:

 

Вспомогательная величина:

 

Входные сопротивления:

 

 

 

Входная мощность возбуждения:

 

Коэффициент усиления по мощности:

 

 

Расчет цепи питания  базы

Крутизна коллекторного  тока:

 

Сопротивление в цепи эмиттера:

 

Блокировочная емкость в  цепи эмиттера:

 

Для определения схемы  питания базы необходимо определить отрицательное смещение создаваемое  током базы и добавочным сопротивлением, а также эмиттерной цепью:

 

Полученное смещение меньше по абсолютному значению необходимого. Следовательно, необходимо поставить  в цепь базы по постоянному току сопротивление, которое будет создавать  требуемое отрицательное смещение:

Блокировочная емкость:  

Разделительная емкость  в цепи коллектора:

 

 

Блокировочная емкость:

 

Блокировочная индуктивность:

 

 

 

6.2 Расчёт выходной цепи

Простые цепи согласования не обеспечивают требуемого подавления внеполосных  излучений, поэтому необходимо использовать сложную схему цепи согласования.

Двойное П-образное звено  позволяет получить более высокий КПД, коэффициент фильтрации и полосу пропускания.

Принципиальная схема  рассчитываемой цепи изображена на рисунке  6.

Рис. 6 – Принципиальная схема выходной цепи

Уровень внеполосного излучения:

Коэффициент бегущей волны:

Требуемый коэффициент фильтрации:

Средняя частота:

Ненагруженная добротность:

Нагруженная добротность:

 

6.2.1 Расчет двойного П-контура

Среднее сопротивление:

 Ом

где - выходное сопротивление двойного П-контура (выбирается в диапазоне ).

Реактивные сопротивления  и номиналы элементов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нагрузкой генератора является потребитель энергии, в данном случае – антенна. Параметры нагрузки заданы в виде значений активного и реактивного  сопротивлений. Необходимо учитывать, что при работе в диапазоне  частот может изменяться как активная, так и реактивная составляющая сопротивления  нагрузки. Так как нагрузкой является антенна, то ее активное сопротивление  изменяется с частотой  примерно по квадратичному закону.

Расчет элементов настройки:

Сопротивление антенны на верхней частоте:

 

Сопротивления и номиналы настроечных элементов:

 

 

 

 

 

 

 

 

Реактивное сопротивление  настроечной цепи и антенны для  второй гармоники:

Модуль сопротивления  настроечной цепи и антенны:

 

Коэффициент фильтрации:

 

 

Полученный коэффициент  фильтрации больше требуемого.

 

6.3 Генератор управляемый напряжением

Схема генератора управляемого напряжением (рис. 7) представляет собой автогенератор, на колебательный контур которого воздействует варикап.

Рис. 7 – Принципиальная схема ГУН

Средняя частота ГУН:

 

Выбор транзистора производится из условия:

Данному требованию отвечает транзистор 1Т330Б:

Максимальная мощность рассеиваемая коллектором: