Радиостанция морской подвижной службы

Определим значения параметров эквивалентной схемы входной цепи транзистора (Lвх.оэ, rвх.оэ, Rвх.оэ, Свх.оэ), включенного по схеме с общим эмиттером (рисунок 6):Рисунок 2.3 – Эквивалентная схема входной цепи транзистора, включенного с общим эмиттеромLвх.оэ = Lб + Lэ/,где Lб = 0.56 нГн, Lэ = 0.18 нГн – индуктивности выводов эмиттера и базы;rБ = 10 Ом– сопротивление в базовой цепи в эквивалентной схеме транзистора;СК = 16 пФ – барьерная емкость коллекторного перехода;rЭ ≈ 0 – сопротивление в цепи эмиттера в эквивалентной схеме данного транзистора равно нулю.,.где = 0,5 – коэффициент разложения косинусоидального импульса при = 900;= 93,75Ом – эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки;Lвх.оэ = 0.56·10-9+0.18·10-9/13,9 = 0.57нГн;ОмОпределим резистивную и реактивную составляющие входного сопротивления транзистора (Zвх= Rвх+j·Хвх):В результате расчета реактивного сопротивления получено отрицательное значение, что свидетельствует о емкостном характере входного сопротивления.Чтобы исключить перекос импульсов коллекторного тока и согласовать вход транзистора по емкости между базой и эмиттером установим индуктивность. Определим значение индуктивности.Определим мощность, подводимую к транзистору:Рвх= 0,5·Iб2·Rвх,Рвх= 0,5·0,0322· = 0,054 Вт.Определим коэффициент усиления транзистора по мощности:Кр= Р1ном/Рвх,Кр= 1/0,055 = 18,2Кр= 12,6 дБ.Для резонансного контура в цепи коллектора выберем L = 51 нГн и C из условия Определи падение напряжения на R5 базового делителяДелитель напряжения R1 и R2 должны создавать напряжение Uд = U5+- Eотс =1,9 ВUR1 = 24 -1.9 – 22.1 ВR2 = R1 = Выберем R2 = R1 =2.4 Расчет регулировок усиленияТехническое задание на проектирование содержит требование обеспечить регулировку усиления в заданных пределах – 3 или 1 Вт выходной мощности. Для реализации этого требования применяют схемы плавной и ступенчатой (или обе вместе) регулировок усиления. Наиболее часто плавная регулировка осуществляется путем введения последовательной ООС по току (рисунок 2.4).Рисунок 2.4 – Плавная регулировка усиленияПри большой глубине регулировки (D>20дБ) следует применять ступенчатую регулировку усиления. Если усилитель предназначен для работы в согласованном тракте передачи, например в схеме передатчика (т.е. , где - характеристическое сопротивление тракта передачи), то ступенчатый регулятор (аттенюатор) целесообразно выполнить на основе симметричных аттенюаторов Т- или П-типов [7] (рисунок 2.5 а,б). Рисунок 2.5 Симметричные аттенюаторы П- и Т-типаВ данном случае глубина регулирования составляет 2 Вт или 33 Дб. Для П-образной схемы аттенюатора номиналы элементов определяются из следующих соотношений:Схема построена на основе одинаковых П-образных звеньев с затуханием в 33 децибела. В зависимости от положения переключателей данный регулятор обеспечивает затухание от 0 до 100 дБ с шагом 33 дБ.Ввиду того, что помимо коэффициента усиления данная регулировка меняет и другие параметры каскада (), ее не рекомендуется применять во входном каскаде. Введение регулировки в выходной каскад может привести к перегрузке промежуточных каскадов, т.е. наиболее целесообразно плавную регулировку ввести в один из промежуточных каскадов3. РАСЧЕТ КВАРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРАДля расчета кварцевого генератора необходимо выбрать кварцевый резонатор с частотой последовательного резонанса соответствующей рабочей частоте генератора. Расчет генератора производим с целью получения выходной частоты 15 МГц. Выберем резонатор, способный развить требуемую частоту. Подходящей частотой и характеристиками обладает кварцевый резонатор типа БТ:Таблица 3.1 - Параметры резонатораТип резонатораБТЧастота резонатораfг, МГц15Динамическое сопротивление R0, Ом1,7Рассеиваемая мощность Pкв, мВт0,1Статическая емкость С0, пФ8,3Усредненное значение m0,002 Для расчета возьмем схему кварцевого автогенератора. Рисунок 3.1 – Схема кварцевого автогенератораДля расчета генератора выберем угол отсечки θ= 80*, коэффициент обратной связи Кос = 0,5. Основным управляющим частотой элементом является варикап VD1.Рассчитаем верхнее и нижнее значение Су для перестройки по формуле (1):, (1)где – абсолютное значение отклонения частоты от изменения управляющей емкости, соответствующее относительному отклонению ppm. (2)Су = 9…10,1 пФИз серийно выпускаемых такой емкости соответствует варикап BBY57-02Lпри напряжении смещения 2,75 В.Амплитудное значение модулирующего напряжения равно 1.5 * 1,41 = 2,115 В, поэтому для предотвращения открывания варикапа модулирующим напряжением выберем смещение варикапа 4 В. Приведенное значение модулирующего напряжения равно: (4)Находим xPH: (5) (6)Для уменьшения коэффициента нелинейных искажений подключена катушка L1 параллельно резонатору. Рассчитаем ее приведенное сопротивление и индуктивность: (7) (8) (9) (10)По ряду Е24L1=5,6 мкГн.Сопротивление R4, параллельное резонатору, обычно не превышает 150…300 Ом. Поэтому выберем R4 = 150 Ом.Используя выражение, учитывающее мощность рассеивания на кварцевом резонаторе [4], находим значения емкостей обратной связи генератора:где Ркв – допустимая рассеваемая мощность на резонаторе, Rкв – динамическое сопротивление, С0 – статическая емкость, Um- тепловой потенциал.Для рассчитываемой схемы, конденсаторы обратной связи трёхточечной схемы генератора: С3=Сэб и С4=Сэк.C4 = 510 пФЁмкость конденсатора, подключаемого между эмиттером и базой: (13)С3 = 1 нФНайдем крутизну в момент подачи питания S0: (14)Найдем начальный ток коллектора Iко: (15)Конденсатор С2 – разделительный. Сопротивление конденсатора С2 должно быть минимальным на рабочий частый генератор 15 Мгц и также номинал должен быть больше других конденсаторов.(16)C2 >C3(17)C2 > C4 (18)При токе Iко = 523 мкА сопротивление транзистора VT2со стороны эмиттера (19)(20)Выполняя условия (16), (17), (18) возьмем конденсатор С2 с ёмкостью 10нФ, с модулем сопротивления Хс на частоте 15 МГЦ около 1 Ом.Для обеспечения возможности работы вблизи частоты последовательного резонанса кварцевого резонатора последовательно с ним включена катушка индуктивности L2. Для двух граничных значений емкости выбранного варикапа значение подстроечной индуктивности составит: (21)где Свн – емкость варикапа при напряжении смещения 2,75 В.После определения верхнего и нижнего значения L2 находим среднее значение индуктивности: (22)По ряду Е24 L2=12 мкГн.Применим в качестве VT2 транзистор КТ319Д (fгр=1 ГГц, h21=134)[5].Для поддержания стабильности работы схемы автогенератора при изменении внешней температуры ток делителя, протекающий через резисторы R7, R8 должен быть не менее 10 токов базы транзистора. (23)Ток делителя возьмем равным 50 токов базы: Iд=195 мкАЗададим начальное падение напряжения на резисторе в эмиттере Urэ= 0,25 * Епит = 0,25 * 11,2 = 2,8 ВСопротивление R9 при Iэ0Iк0:(24)Сопротивление R8:(25)Сопротивление R7:(26)Резистор R3 выберем из диапазона 22…47 кОм [3]. Выберем резистор R3 = 22 кОм.Применим в качестве VT1 транзисторКТ312А (h21 = 10…100, UнасБЭ = 1,1 В при Ik=20 мА, Iб=2 мА)Транзистор VT1 должен работать в режиме насыщения, следовательно,R6 равен:, (27)где Iд = 2…3Iб. (28)Резисторы R1 и R2 представляют резисторный делитель. Он нужен для создания потенциала 2,75 В для напряжения смещения варикапа. Их ток очень мал, около 50 мкА. Соответственно R1 и R2 равен:Конденсатор С1 работает на низких частотах (f= 300 Гц), соответственно его емкость равна: (29)Конденсатор С5 согласует транзисторы VT1 и VT2. Выберем его значение равным 43 нФ.Для расчета конденсатора С6 и трансформатора TV1 необходимо знать сопротивление нагрузки со стороны схемы. Оно будет эквивалентно умноженному в 10…50 раз сопротивлению конденсатора С3. СоответственноRн равен: (30)Найдем емкость конденсатора С6: (31)где fср – частота среза равной 1,1…1,5* fг.Сопротивление на выходе трансформатора равно 50 Ом. Следовательно, коэффициент трансформации равен:K = 2:1Количество витков трансформатора примем 20:10.На этом расчет кварцевого генератора можно считать законченным. По данным расчета можно оформить электрическую принципиальную схему и перечень элементов.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данном курсовом проекте был рассмотрен прототип разрабатываемой радиостанции морской подвижной группы. Разработаны несколько вариантов структурной схемы передающего тракта радиостанции, выбран наиболее оптимальный вариант. Проведен энергетический расчет структурной схемы, подобраны транзисторы для усилительных каскадов. Рассчитана схема кварцевого генератора передатчика. Построена электрическая принципиальная схема кварцевого генератора.В ходе выполнения курсовой работы спроектирован связной передатчик с ФМс параметрами указанными в задании на проектирование, а именно: выбраны структурная схема, элементная база, получена электрическая принципиальная схема, произведены электрические и конструктивные расчёты ОК и ЦС с фидером. Таким образом, спроектированный передатчик обеспечивает работу в диапазоне 156…158 МГц с выходной мощностью 3 Вт при питании от источника тока напряжением 24 В.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКБулатов Л.И., Гусев Б.В., Генерирование и формирование сигналов: Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Устройства формирования сигналов”. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2003 г.Шахгильдян В.В. «Проектирование радиопередатчиков» - М.: Радио и связь, 2000. – 646 с.Альтшуллер, Г. Б. Кварцевые генераторы : справ. пособие / Г. Б. Альтшуллер, Н. Н. Елфимов, В. Г. Шакулин. – М. : Радио и связь, 1984. – 232 с.Хоменко И.В., Косых А.В. «Кварцевые резонаторы и генераторы» Омск :ОмГТУ, 2018 – 157с.Ельцов А.К., Ионов А.Б., Хоменко И.В. «Устройства генерирования и формирования сигналов» Омск :ОмГТУ, 2011 – 82 сГусев Б. В. Устройства генерирования и формирования сигналов: Учебное пособие / Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 138с.4. Шумилин, М.С. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков: учебное пособие для техникумов. / М.С. Шумилин, В.Б. Козырев, В.А. Власов. – М.: Радио и связь, 1987. – 320 с.Аксенов, А.И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: справочник. / А.И. Аксенов, А.В. Нефедов. – М.: Радио и связь, 1995. – 272 с.Ю.С. Ежков. Справочник по схемотехнике усилителей. Москва: Изд. Пр. Радиософт, 2002. – 272 с.