Размещено на http://www.allbest.ru/ 1. Постановка задачи (задание) 2. Введение 3. Выбор и обоснование структурной схемы 4. Расчет выходного усилителя мощности 4.1 Выбор транзистора 4.2 Расчет электронного режима транзистора 4.2.1 Коллекторная цепь 4.2.2 Базовая цепь 4.3 Расчет элементов схемы усилителя и согласующих цепей 4.3.1 Расчет цепей питания 4.3.2 Расчет входной согласующей цепи 4.3.3 Расчет выходной согласующей цепи 5. Расчет кварцевого автогенератора 5.1 Выбор кварцевого резонатора и транзистора 5.2 Расчет параметров колебательной системы АГ 5.3 Расчет параметров режима работы транзистора 5.4 Расчет параметров элементов цепи питания и смещения 5.5 Расчет варикапа 5.6 Расчет элементов цепи генератора 6. Расчет умножителя частоты 6.1 Выбор типа транзистора и расчет его режима работы 6.2 Расчет элементов схемы 7. Уточнение структурной схемы 8. Схема электрическая принципиальная радиопередатчика 9. Описание конструкции 9.1 Описание корпуса 9.2 Уточнение используемых радиодеталей 9.3 Габаритные размеры радиодеталей и радиокомпонентов 9.4 Расчет катушки индуктивности Размещено на http://www.allbest.ru/ 1. Постановка задачи (задание) радиопередатчик модуляция генератор резонатор Радиопередатчик с ЧМ 1. Назначение устройства: связной. 2. Мощность: Рвых=1,3 Вт 3. Диапазон волн (частот): fвых=310 МГц 4. Характеристики сигналов, подлежащих передаче: частотная модуляция fäåâ 10êÃö 5. Место установки: носимый 5 6. Дополнительная нестабильность частоты fí åñò / fâû õ 10 7. Сопротивление нагрузки: 50 Ом 8. Питание батарейное. Размещено на http://www.allbest.ru/ 2. Введение Разрабатываемый передатчик (носимый) будет использоваться для связи между группами людей. Например, между поисковыми отрядами и координационным центром, так и между отрядами, для уточнения действий, получения заданий, сообщения об окружающей обстановке. Поэтому передатчик должен обладать следующими качествами: быть достаточно простым и надежным в использовании, иметь достаточно низкие массогабаритные характеристики, иметь продолжительный ресурс работы и возможность замены элементов питания. Исходя из условий эксплуатации (вне помещений) передатчик должен быть защищен от воздействий окружающей среды и устойчив к перепадам температур. Размещено на http://www.allbest.ru/ 3. Выбор и обоснование структурной схемы Исходя из требований к передатчику, выбираем наиболее простую и экономичную в реализации схему: один генератор, умножительные и усилительные каскады. Частотную модуляцию будем осуществлять простым в реализации прямым методом, когда изменение частоты производится в задающем генераторе. Т.к. заданы высокие требования к допустимой нестабильности частоты fíåñò f 105 , в качестве задающего генератора будем использовать автогенератор с кварцевым резонатором, в котором кварц работает на основной гармонике. Поэтому для получения на выходе заданной частоты fвых=305 МГц будем использовать каскады умножения частоты. Использование транзисторных умножителей частоты позволяет, как повысить частоту (и девиацию частоты) в "n" раз, так и увеличить мощность входного сигнала, но с ростом коэффициента умножения частоты "n" падает выходная мощность и КПД, поэтому возьмем два каскада умножения частоты на 2 и на 3. Таким образом, кварцевый резонатор будет работать на 310 частоте основной гармоники f Ê 2 3 51, 667 МГц. Т.к. оконечный каскадусилитель мощности (УМ) потребляет больше всего энергии, то будем его проектировать с высоким КПД. Для возбуждения оконечного каскада и получения требуемой мощности применим цепочку каскадов УМ. В передатчике используется батарейное питание, поэтому нужно стремиться получить высокие значения КПД каскадов. Расчет начнем с оконечного каскада УМ. Примем КПД согласующих цепей ηСЦ=0.8, тогда мощность на 1.3 выходе каскада Ðâû õ 0.8 1.625Âò , задаем его коэффициент усилением по мощности KP=9, тогда мощность возбуждения на входе должна быть Ðâõ РВЫХ 1.625 0.18Âò . Задаем мощность на выходе кварцевого генератора: 9 КГ = 0.2 РКВ ДОП = 0.2 2 = 0.4 мВт . Далее зададим усиление по мощности Размещено на http://www.allbest.ru/ каждого из каскадов на основе инженерного опыта. С учетом согласующих цепей получаем следующие значения: 1. Оконечный каскад УМ KP=7.5, Рвх 0.9Вт . 2. Буферный усилитель мощности, для усиления мощности после кварцевого генератора: KP=5, РвыхБУМ = РВЫХ КГ К Р = 0.4 5 = 2 мВт = 0.002Вт 3. Умножитель частоты на 2, f 2 = 2 25.42 = 50.84МГц , KP=5, 2, f 2 = 2 50.84 = 101.68МГц , KP=5, Рвых2f = РвыхБУМ К Р = 2 5 = 10 мВт = 0.01Вт 4. Умножитель частоты на Рвых2f = РвыхБУМ К Р = 10 5 = 50 мВт = 0.05Вт 5. Умножитель частоты на 3 KP=3, f 3 = 3 101.68 305МГц Рвых3f = 50 3 = 150 мВт = 0.15Вт Получаем, КР = что Рвх 0.9 = 7.5 . Рвых3f 0.15 промежуточный усилитель должен обеспечить Тогда мощность на входе оконечного каскада Рвх = 0.9 7.5 = 6.75Вт . Структурную схему передатчика: , Проведем расчет трех каскадов: выходной усилитель мощности, кварцевый генератор и умножителя частоты на 2. Размещено на http://www.allbest.ru/ 4. Расчет выходного усилителя мощности Расчет начинаем с выходного усилительного каскада, т.к. он обеспечивает необходимую выходную мощность передатчика: Рвых=1.3 Вт. Исходные данные берем из предварительного расчета структурной схемы: - выходная мощность каскада Рвых1=1.625 Вт, - частота f=310 МГЦ, - сопротивление нагрузки 50 Ом, также выбираем транзистор 2Т925А. Его параметры приведены в таблицах: Тип Предельные эксплуатационные данные прибо U КЭдоп U БЭдоп I К maxдоп I К 0 доп I KP R ПК ра В 2Т925 А Э 36 4 0 1,0 0,5 1.8 ÒÏäîï ТK PКдоп 0 Вт , Т ср 25МГц C / Вт 0C 20 150 f Н .. f В 85 13.5 200..400 А Тип прибора Типовой режим f 2Т925А ` P `ВЫХ МГц Вт 320 >2 К Р` 6...9.5 Э` U K` 0 % В 60…70 12.6 Тип Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы прибора h21Э 2Т925А 50 U` S гр В см 0.6 0.19 CK C KA СЭ rБ rЭ rК LБ LЭ LK МГц пФ пФ пФ Ом Ом Ом нГн нГн нГн 600…2 4.5…1 5 110 1 0.4 1.5 2.4 1 2.4 400 5 f гр Для получения высокого электронного КПД выберем угол отсечки коллекторного тока θ=90о, косинусоидального импульса: тогда коэффициенты разложения для Размещено на http://www.allbest.ru/ 0 0,319 1 0,5 0 0,319 1 0,5 g1 1,57 Эквивалентная схема транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером: Ckп б Lб Cka rб rk Lk к Cэ r Cдиф iг U’ 1 rэ 2 Lэ э 4.2 Расчет электронного режима транзистора Рвых1=1.625 Вт на рабочей частоте f=310 МГЦ для граничного режима работы. 4.2.1 Коллекторная цепь 1. Напряженность граничного режима: ÃÐ 0,5 0,5 1 8 PÂÛ Õ1 8 1.625 0,5 0,5 1 0,686 2 1 S ÃÐ U K 0 0,5 0.19 12,62 2. Амплитуда коллекторного напряжения и тока первой гармоники: Размещено на http://www.allbest.ru/ U K 1 ÃÐ U K 0 0,686 12,6 8.641 I K1 2 PÂÛ Õ1 2 1.625 0,376 A U K1 8.641 3. Постоянные составляющие коллекторного, базового и эмиттерного токов: IK 0 I K 1 0,376 0, 24 A g1 1,57 IÁ0 I K 0 0, 24 4, 79 ì A h21Ý 50 I Ý 0 I K 0 I Á 0 0.24 0.0047 0, 244 A 4. Максимальная величина коллекторного тока: I KMAX IK 0 0 0, 24 0, 751A I KMAX_ÄÎ Ï 1À , 0,319 т.е. меньше максимально допустимой величины. 5. Мощности, потребляемые от источника коллекторного питания и рассеиваемая на коллекторе транзистора: P0 U K 0 I K 0 12,6 0, 24 3Âò PK P0 PÂÛ Õ1 3 1.625 1.394Âò PK 1.394 Âò PKMAX _ ÄÎ Ï 13.5Âò Рассеиваемая мощность меньше допустимой, транзистор выбран правильно: Размещено на http://www.allbest.ru/ 6. Электронный КПД коллекторной цепи: Ý PÂÛ Õ1 1.625 0.538 или Ý ÃÐ g1 0,5 0,5 0,686 1,57 0,538 P0 3 7. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки току первой гармоники: U K 12 8.6412 RK 1 198.51Î ì I K1 0,376 8. Максимальная температура коллекторного перехода (радиатор отсутствует): ÒÏ .Ì ÀÕ ÒÑÐ PÊ RÏ Ê 25 1.394 20 52.87î Ñ ÒÏ äî ï 150î Ñ 4.2.2 Базовая цепь 1. Дополнительной сопротивление в базовой цепи: RÄ h21Ý 50 48.23Î ì 2 f ÃÐ ÑÝ 2 1500 106 110 1012 Так как f 310Ì Ãö 3 f ÃÐ 3 1500 106 90Ì Ãö , то в реальной схеме h21Ý 50 можно не ставить сопротивление RД , но оно остается в расчетных формулах. 2. Амплитуда базового тока составит: 10.35 1 50 310 106 1500 106 1 h21Ý f f ÃÐ I Á1 IÊ1 0.37 0.524 À , h21Ý 1 50 0.5 Размещено на http://www.allbest.ru/ 6 12 где 1 1 2 f ÃÐ ÑÊ RÊ 1 1 0.5 2 3.14 1500 10 10 10 198 10.35 3. Максимальное обратное напряжение на эмиттером переходе: U ÁÝ _ max I Á1 Условие 1 cos RÄ 2 1 h21Ý f f ÃÐ U 0.526 1 cos 90 48.229 1 50 310 106 1500 106 U ÁÝ _ max 1.836  U ÁÝ _ äî ï 4  0.6 1.836  выполняется и Rд не надо уменьшить. 4. Напряжение смещения на эмиттером переходе: U Á0 0 RÄ I Á1 1 h21Ý f f ÃÐ U I Á1 rÁ I Ý 0 rÝ 0.5 1.571 48.23 0.524 1 50 310 10 1500 10 6 6 0.6 4.791103 1 0.244 0.4 0.518  5. Активная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора Z ÂÕ1 rÂÕ1 i X ÂÕ1 . Для этого рассчитаем элементы в эквивалентной схеме входного сопротивления транзистора: rвх, Rвх, Lвх, Cвх. LÂÕ LÁ LÝ 2.4 109 1109 10.35 2.49í Ãí rÂÕ 1 1 1 2 f ÃÐ Ñêà Rê1 rÁ rÝ 1 2 f ÃÐ LÝ 1 1 0.5 2 1500 106 5 1012 198.5 1 0.4 0.5 2 1500 10 6 1 10 9 1Î ì 10.35 Размещено на http://www.allbest.ru/ RÂÕ 1 r 1 1 h21Ý rÁ rÂÕ R Ä 1 1 Á 1 1 1 0.5 50 1 1 48.23 1 0.5 25.68Î ì 10.35 ÑÂÕ h21Ý 50 206ï Ô , тогда 2 f ÃÐ RÂÕ 2 1500 106 25.68 rÂÕ1 rÂÕ 1 h RÂÕ 21Ý X ÂÕ1 2 f LÂÕ f f ÃÐ 1 25.68 1.28Î ì 1 50 310 106 1500 106 RÂÕ h21Ý f f ÃÐ 1 h21Ý f f ÃÐ 2 310 10 2.49 10 6 2 9 2 25.68 50 310 106 1500 106 1 50 310 106 1500 106 2 2.401Î ì Z ÂÕ1 rÂÕ1 i X ÂÕ1 1.28 i 2.401Î ì 6. Мощность возбуждения и коэффициент усиления по мощности: PÂ1 0,5 I Á12 rÂÕ1 0.5 0.5242 1.28 0.176 Âò KP PÂÛ Õ1 1.625 9.229 PÂ1 0.176 4.3 Расчет элементов схемы усилителя и согласующих цепей 4.3.1 Расчет цепей питания 1. Блокировочная индуктивность во входной цепи автосмещения: Размещено на http://www.allbest.ru/ 20 rÂÕ12 X ÂÕ12 20 1.282 2.4012 LÁË 1 27.9í Ãí 2 f 2 310 106 2. Блокировочная индуктивность, развязывающая цепь источника питания по высокой частоте: LÁË 2 20 RÊ 1 20 198.51 2.038 ì Ãí 2 f 0 2 310 106 3. Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в нагрузку: ÑÁË 1 50 50 0.129í Ô 2 f 0 RÊ 1 2 310 106 198.51 4. Для исключения прохождения постоянной составляющей тока в источник питания (примем RИП=10 Ом ): ÑÁË 2 50 50 2.567í Ô 2 f 0 RÈ Ï 2 310 106 10 4.3.2 Расчет входной согласующей цепи Требуется согласовать выходное сопротивление транзистора УМ по первой гармонике Rн1 = 50(Ом) и входное сопротивление транзистора оконечного каскада Z ÂÕ1 rÂÕ1 i X ÂÕ1 1.28 i 2.401Î ì . Т.к. согласовываем каскад мощного усилителя (возбуждение током) с малым входным сопротивлением и rÂÕ1 R Í1 , то можно использовать простую входную ВЧ цепь, представляющую ячейку ФНЧ Г- образного реактивного четырехполюсника, его эквивалентная схема представлена на рисунке: Размещено на http://www.allbest.ru/ R1 Обозначим: R1=R`н1=50 (Ом), R2= rвх1, X2= xвх1. Рассчитываем необходимую величину добротности Г-звена Q R1 50 1 1 6.169 R2 1.28 -достаточно мала, следовательно, цепь не превратится в колебательный контур и ее можно использовать для согласования. Рассчитаем цепь с емкостью в параллельной ветви, т.к. она имеет лучшие фильтрующие свойства в отношении высших гармоник, чем цепь с параллельной индуктивностью: Определяем реактивные сопротивления Xï î ñë R 2Q 1.28 6.169 7.896 Ом; X ï àð Вычисляем величины R1 50 8.105 Ом. Q 6.169 индуктивности и емкости с учетом реактивностей выходного сопротивления транзистора УМ и входного сопротивления транзистора рассчитываемого каскада Размещено на http://www.allbest.ru/ Lñöâõ L1 Cñöâõ Ñ1 X ï î ñë X 2 1 1 X ï àð 7.898 2.401 2.82í Ãí 2 310 106 1 1 63.3ï Ô 6 2 310 10 8.105 4.3.3 Расчет выходной согласующей цепи 1. Находим действующее сопротивление: rÄ R1 198.51 2 39.702(Oì ) , 2 Q1 1 2 1 проверяем выполнение условия rÄ 39.702 R2 50Î ì , иначе, согласование было бы невозможным. 2. Определим реактивные сопротивления: ÕÏ ÀÐ1 R1 198.51 99.255(Î ì ) Q1 2 ÕÏ Î ÑË Q1 rÄ 2 39.702 79.404(Î ì ) 3. Рассчитываем необходимую величину добротности второго Г-звена: Q2 R2 50 1 1 0.509 rÄ 39.702 4. Определяем реактивное сопротивление: ÕÏÎ ÑË Q2 rÄ 0.509 39.702 20.22Î ì ÕÏ ÀÐ2 R2 50 98Î ì ; _ ÕÏ ÀÐ2 98Î ì Q2 0.509 Размещено на http://www.allbest.ru/ 5. Находим последовательное реактивное сопротивление П-цепи: ÕÏ Î ÑË ÕÏ Î ÑË ÕÏÎ ÑË 79.404 20.22 99.624Î ì . 6. Вычислим величину индуктивностей и емкостей: L L2 Ñ1 X ï î ñë 99.624 51.1í Ãí 2 f 2 310 106 1 1 5.173ï Ô 2 f ÕÏ ÀÐ1 2 310 106 99.25 С учетом емкости СК, стоящей параллельно С1 пересчитаем: С1'=C1-CК=5.17пФ-4.5пФ=0.67пФ. Ñ2 1 1 5.229ï Ô . 6 2 f 0 Õï àð 2 2 310 10 98.175 Основные параметры каскада: Напряжения питанияUКо=12.6 В Выходная мощность(до согласующей цепи)РВЫХ = 1.625 Вт Рабочая частотаf = 310 МГц Коэффициент усиления по мощностиKp = 9.229 КПДη = 73% Мощность, потребляемая от источникаР0 = 3 Вт Мощность, рассеиваемая на коллектореРК = 1.39 Вт Размещено на http://www.allbest.ru/ 5. Расчет кварцевого автогенератора 5.1 Выбор кварцевого резонатора и транзистора Исходными данными для расчета: рабочая частота f=51.333 МГц, мощность в нагрузке РН=0.4 мВт. Приняв частоту fкв=f, выбираем КР желательно с меньшим значением rкв*Со и выписываем его справочные параметры: Тип Частота Сопротивление Статическая Добротност Допустимая мощность резонатора fКВ, rКВ, емкость СО, пФ ь рассеяния РКВ_ДОП, мВт Мгц Ом 51.667 40 РВ-59 QКВ 125 10 3 1.25 1 Колебательная мощность генератора с КР невелика, поэтому АГ будем выполнять на маломощном транзисторе КТ306Б, с граничной частотой f гр 10 f КВ . Тип Его параметрами: f ГР , транзист h21Э rБ , МГц Ом U ' , U ÊÍ , В Â U ЭБ _ ДОП , I КМ _ ДОП , В PРАС _ ДОП , А Вт Ска Скп пФ ора Структура транзистор а КТ306Б 500 40 40 0,6 7 4 0,03 0,15 1.5 n-p-n Для расчета выбираем схему частотно модулируемого автогенератора с кварцем, включенным в контур: Схема с КР в контуре удобна тем, что возбуждение может происходить как на основной частоте, так и на механических гармониках. Так же схема позволяет включить в колебательный контур варикап, для осуществления прямой частотной модуляции. Размещено на http://www.allbest.ru/ Uko R1 R2 Cбл1 Rб VT Cсв к УМ C1 КР R Uo Lбл1 C2 R3 L1 Rэ Cбл2 Lбл2 Cбл3 C3 VD R4 от Модулятора 1. Вычислим нормированную статическую емкость КР: 0 Ê rêâ Ñ0 2 51.8 106 40 1.25 1012 16 103 2. Коэффициенты разложения косинусоидального импульса при угле отсечки θ=60 градусов: 0 0,22 , 1 0,39 , 0 0,11 , 1 0,2 , 0 0.609 3. Режим автогенератора выбираем недонапряженным для уменьшения тока во входной цепи: U K 0 0.8 U ÊÍ 5.6  , возьмем U K 0 5 4. Сопротивление резистора R и коэффициент m: Размещено на http://www.allbest.ru/ R rÊ 0 40 2.464 103 Î ì 3 16 10 m rÊ 40 16 103 3 R 2.464 10 5. Определим мощности, рассеиваемые на кварце и отдаваемая транзистором: 3 возьмем PKB 0.9 10 Âò Pr PKB m 0.9 103 16 103 1.461105 Bò 6. Параметр a PH 0, 0002 0, 219 4 PÊ Pr 9 10 1.461105 удовлетворяет рекомендованному значению а ≤ 0.25. 7. Максимальное значение импульсного коллекторного тока: I ÊM h21Ý 2 2 1 DB 2 (1 2 h21 Ý ) h21Ý 0,02 À 2 2 (1 h21Ý )  f KB 5.167 107 0.034, f ÃÐ 500 106 где  15rÁ 15 40 600, 4 2 PKB (1 m) 2 2 9 10 1 0.016 D 3.055 104 2 2 rKB1 ( ) 40 0.39 2 Условие I ÊM 0,02 À I ÊM _ ÄÎÏ 0.03 À выполняется. 8. Рассчитаем аппроксимированные параметры транзистора: S Ï 15 I ÊÌ 15 0,02 0,31À /  Размещено на http://www.allbest.ru/ - крутизна по переходу, r h21Ý 40 130Îì SÏ 0,31 S h21Ý 40 0,235 À /  (rÁ r ) 40 130 fS - сопротивление рекомбинации, f ÃÐ 500 10 6 53.25ÌÃö S rÁ 0,235 40 S крутизна, - граничная частота по крутизне, f 5.167 107 0,97 - нормированная частота по f S , f S 53.25 106 S Sf 1 S 2 0, 235 1 0,97 2 0,169 À /  - модуль крутизны S на частоте f ,а S1 S 1 0,235 0,2 0,047 À /  5.2 Расчет параметров колебательной системы АГ Рассчитываем параметры колебательной системы АГ (при условии самофазирования): 1) Сопротивление ветвей контура: X 2Ô S 0,97 20, 613Î ì S1 0.047 X1 rKB (1 a)(1 2S ) 40 (1 0, 219) (1 0,97 2 ) 96.007Î ì S (1 m) 0,97 (1 0, 016) 2) Ёмкости контура: C1 1 KB X 1 Ñ2Ô 1 3.209 1011Ô 2 5.167 107 96, 007 1 1 1.494 1010 Ô Ê Õ2Ô 2 5.167 107 20, 613 Размещено на http://www.allbest.ru/ 3) Эквивалентное реактивное сопротивление КР с учетом резистора R: ÕÊÂÝ rÊ 0 40 0.016 0.629 2 (1 m) (1 0.016)2 Тогда сопротивление плеча контура между коллектором и базой: Õ3 ( Õ1 Õ2Ô ÕÊÂÝ ) S rÊ (1 à) (1 m) (96.007 20, 613 0, 629) 0,97 40 (1 0, 219) 70.706Î ì (1 0.016) 4) Оценим индуктивность: для этого возьмем характеристическое сопротивление L3 100 3.08 107 Ãí KB 2 5.167 107 Из условия C3 100Ом Х 3 КВ L3 1 KB C3 найдем С3 : 1 1 1.052 1010 Ô 7 KB (KB L3 X 3 ) 2 5.167 10 (2 5.167 107 3.08 107 70, 706) 5.3 Расчет параметров режима работы транзистора Параметры режима работы транзистора: 1) Постоянная составляющая и первая гармоника коллекторного тока: I K 0 I KM 0 0, 03 0, 22 6.6 103 A I K1 I KM 1 0,03 0,39 0,012 A 2) Постоянная составляющая тока базы: I Á 0 I K 0 h21Ý 6.6 103 40 1.65 104 A Размещено на http://www.allbest.ru/ 3) Амплитуда напряжения возбуждения: U Â1 I K1 6.6 103 0,346 B S f 1 0,169 0, 2 Модуль коэффициента обратной связи: KÔ Õ2Ô 1 2S X1 20, 613 1 0,97 2 0, 299 96.007 4) Амплитуда коллекторного напряжения: U K1 U B1 0,346 1.157  KÔ 0, 299 5) Напряжение смещения на базе: 0 0,11 U  0 U 'U Â1 0 ( ) 0,6 0,19 0,61 0,503B 2 1 0,495 2 1 S 6) Мощности, потребляемая в цепи коллектора, колебательная и рассеиваемая транзистором: P0 I K 0 U K 0 6.6 103 13.6 0,083Âò P1 0.5 I K 1 U K 1 0.5 0.376 1.157 0, 218Âò PÐÀÑ P0 P1 0,083 0.043 0,04Âò PÐÀÑ 0.04 Âò PÐÀÑ _ ÄÎ Ï 0,15Âò Размещено на http://www.allbest.ru/ 5.4 Расчет параметров элементов цепи питания и смещения Параметры цепи элементов питания и смещения: 1) Выбираем значения сопротивлений Rэ и Rб из соотношений: RÁ (10...20) X 2Ô 19 20.613 391.637Î ì и RÝ 100...500 300Îì 2) Напряжение источников коллекторного питания: U K U K 0 ( I K 0 I Á 0 ) RÝ 5 (4,5 10 3 1,125 10 4 ) 300 6,4 3) Начальное напряжение смещения: U ÍÀ× U  0 ( I K 0 I Á 0 ) RÝ I Á 0 RÁ 0,503 (4,5 10 3 1,125 10 4 ) 300 1,125 10 4 200 1,9  4) Сопротивление делителя в цепи питания базы: Ток делителя выбирается из соотношения R1 U K U НАЧ 6,4 1,9 796 _ Ом IД 5.6 10 3 R2 U НАЧ 1,9 346 _ Ом 3 I Д I Б 0 5.6 10 1.125 10 4 I Д 3...5I Б 0 5.6 мА 5) Мощность источника питания: ÐÈ U K I K 0 U ÍÀ× I Á 0 U K I Ä 6,4 4,5 10 3 1,9 1,125 10 4 6,4 0,56 10 3 0,033Âò КПД цепи коллектора: Размещено на http://www.allbest.ru/ Ý Ð1 0.002 0.09 Ð0 0,022 КПД АГ: ÐÍ 0,0004 0.012 ÐÈ 0,033 5.5 Расчет варикапа Для осуществления частотной модуляции в АГ будем использовать варикап КВ109В с параметрами: Тип варикапаа C, пФ U ПРОБ , В КВ109В 1.9-3.1 25 f , МГц 50 Q 160 Так как он обладает высокой добротностью на рабочей частоте. Возьмем показатель 0.5 , зависящий от технологии изготовления варикапа. Для максимального изменения емкости варикапа величину U0 целесообразно принимать из соотношения : U0 U ПРОБ 25 12,5В 2 2 В режиме запертого p-n перехода емкость варикапа СВ зависит от напряжения модулирующего соответствующая U 0 12,5В U C В (U ) C B 0 1 U0 сигнала. равна Средняя Cв0 3пФ , 12.5 3 10 12 1 12.5 тогда: 0.5 2пФ емкость варикапа, Размещено на http://www.allbest.ru/ при U0=12,5 В. Обозначим емкость ' исключается C 30 и C3 C30 94пФ . Так как C В 0 < C 30 то из схемы C30 C30 C В 0 94 2 92пФ " Рассчитаем амплитуды высокочастотного и модулирующего напряжений на варикапе, для этого вычислим коэффициент включения варикапа в контур: kВ 1 1 ' С 0 60 30ï Ô 0.658 , где C0 (2 f ) 2 L 7 2 7 3 2 5.167 10 3.08 10 С30 92 UW k U K 1 0,658 1.157 0,761 U max U 0 UW 12.5 0,761 11,739 Амплитуда модулирующего напряжения, подаваемого на варикап: U 0,6 U max 0,6 11,739 7.3 Так как условие: U U W 7.6 U ПРОБ 2 12.5 выполняется, продолжаем расчет. Рассчитаем значения 1 и 2 : 1 C K C30 4,947 10 3 2 С0 C30 C K С0 C30 C K C30 C30 C K C30 1 1 1,563 10 3 2 8 С 0 C30 C K С 0 C30 2 С 0 C30 2 С 0 C30 C K С 0 C30 Частота девиации будет определяться формулой: то Размещено на http://www.allbest.ru/ f Д f КВ 1 U 7,3 26.333 10 6 4,947 10 3 7,6кГц U0 12,5 2 U 1,563 10 3 7,3 kf 0,19 1 U 0 4.947 10 3 12,5 Так как требования к величине коэффициента нелинейных искажений не предъявляются, то оставляем его в пределах рассчитанного значения. Данный варикап обеспечивает заданную величину девиации частоты. Основные параметры автогенератора: Pвых = 0,4 мВт U K 0 5B f ÂÛ Õ 51.67Ì Ãö 1.2% f дев 7.6кГц 5.6 Расчет элементов цепи генератора Расчет блокировочных элементов: Выбор C бл 2 , включенной параллельно сопротивлению Rэ. Блокировочные функции этой емкости осуществляются при условии C бл2 10 RЭ . Но при большой C б л1 может возникнуть прерывистоая автогенерация. Условием ее отсутствия будет Cбл1 добротность колебательной системы АГ (примем Q=100). Q RЭ , где Q – Размещено на http://www.allbest.ru/ 2 CÁË 10 10 102ï Ô , RÝ 2 f Ê 300 2 5.167 107 `` CÁË 2 Q 100 1027 ï Ô , RÝ 2 f Ê 300 2 3.14 5.167 107 отсюда 102(ï Ô ) Cáë 2 1027(ï Ô ) , примем Cбл 2 1000(пФ) . Полагая, что внутреннее сопротивление источника питания мало(10 Ом): 30 30 9.241(í Ô ) RÈ ÑÒ 2 f Ê 10 2 5.167 107 Cáë1 Блокировочная индуктивность Lбл1 предотвращает ` заземление транзистора по высокой частоте: L`áë1 10 RÝ 10 300 9.24 ì êÃí 2 f Ê 2 5.167 107 Блокировочные индуктивности развязывающие по частоте частоту модуляции : 2 f КВ LБЛ 2 Примем LÁË 2 rМОД 200Ом , 10 rÌ Î Ä wÊ rМОД и 2 LБЛ 2 rМОД тогда: 10 200 6,1ì êÃí 2 5.167 107 Блокировочная емкость выбирается из соотношения: 1 C БЛ 3 ÑÁË 3 rМОД 50 50 0.75í Ô rÌ Î Ä wÊ 200 2 5.167 107 f КВ и Размещено на http://www.allbest.ru/ Рассчитаем резистивный делитель в цепи смещения варикап: E1 14В -напряжение источника питания варикапа. max 10 10 3 Гц максимальная частота в спектре модулирующего сигнала. Зададимся R4=500 Ом, тогда найдем значение R3 из соотношения : E1 R4 U0 R3 R4 Откуда R3 R4 E1 U 0 500 14 5 900 _ Ом U0 5 Размещено на http://www.allbest.ru/ 6. Расчет умножителя частоты Генераторные каскады малой мощности РПУ могут выполнять функции умножителей частоты, в основе которых лежит принцип выделения гармоники нужной частоты из импульсов коллекторного тока. Выходная мощность умножителя ограничена несколькими факторами. К ним относятся предельно допустимые значения обратного напряжения на эмиттерном переходе коллекторный ток I KP U БЭдоп и мощности рассеяния PКдоп , а также критический . При выборе угла отсечки обратное напряжение U БЭпик надо учитывать следующее. Пиковое увеличивается при уменьшении угла отсечки , что может ограничить мощность, отдаваемую умножителем частоты. При больших углах отсечки уменьшается КПД и растет мощность РК, что может привести к нереализуемости режима транзистора. Если при оптимизации мощности УЧ опираться только на ограничения по коллекторному току, считая ik max I KP , а при n=3 - , то оптимальный угол отсечки равен 40 0 120 o n . При n=2 - 60 0 . При этих углах отсечки КПД будет достаточно высоким, но надо не допустить превышение n=2, и для n=3 выбирают равным U БЭдоп 60 0 . Поэтому часто угол отсечки и для . Расчет режима транзистора ведут на заданную мощность транзистора PВЫ Хn на рабочей частоте n*f, определенную по выходной мощности умножителя PВЫХ _ n 10 мВт , f ВЫХ _ n 52.666Мгц , f ВХ 26.333Мгц , PВХ 2 мВт . 6.1 Выбор типа транзистора и расчет его режима работы Исходя из заданных с учетом выполнений PВЫ Хn и n*f, по справочнику выбирается транзистор f 3 f гр / h21Э и nf f гр . Вследствие больших потерь в материале коллектора на верхних частотах транзистора целесообразно выбирать транзистор с запасом по выходной мощности PВЫ Хn примерно в 2..2.5 Размещено на http://www.allbest.ru/ раза. Выберем транзистор 1Т330А, со следующими параметрами и характеристиками: Тип прибора Электрические параметры и параметры эквивалентной схемы h21Э КТ340А 125 U` S гр В см 0.6 0.05 U КН I КМ _ ДОП PРАСС _ ДОП rБ МГц В А Вт Ом 300 10 0,05 0,15 30 f гр 0 0 ( ) 1() 60 0.218 0.391 2 ( ) 0 ( ) 1 ( ) 2 ( ) 0.276 0.109 0.196 0.138 Расчет транзистора будем вести по безынерционной методике , т.к. граничная частота значительно выше заданной частоты. Режим транзистора полагаем граничным. Возьмем Uк0=5 В, SГР=0.05, тогда: ГР 0.5 0.5 1 8РВЫХn 8 0,01 0.5 0.5 1 0.94 2 n ( n ) S ГРU К 0 0,276 0,05 5 2 - напряженность граничного режима работы транзистора. U k 2 ГРU K 0 0,94 5 4.6В - амплитуда второй гармоники коллекторного напряжения IK2 2 PВЫХ 2 2 0,01 4,3 мА UK2 4 .6 - амплитуда второй гармоники коллекторного тока IK0 IK2 4,3 мА 3.4 мА g 2 ( 2 ) 1,27 - постоянная составляющая коллекторного тока P0 I K 0U K 0 3.4 мА 5 17 мВт - мощность, подводимая к транзистору от источника питания в коллекторной цепи PK P0 PВЫХn 17 10 7 мВт транзистора - мощность, рассеиваемая коллектором Размещено на http://www.allbest.ru/ UK2 4.6 1100 _ Ом I K 2 4,3 10 3 RK 2 эквивалентное - сопротивление коллекторной цепи для второй гармоники коллекторного тока PВЫХ 2 10 0.6 P0 17 Э U Б1 - электронный КПД IK2 0,0043 0,06 В S 2 ( n ) 0,5 0,138 - амплитуда первой гармоники напряжения на базе U Б 0 U Б1 cos n U Б 0,06 0,5 0,6 0.57 В - напряжение смещения на базе Постоянная составляющая тока базы: I Б 0 IK0 3.4 10 3 2.7 10 5 А h21Э 125 Параметры цепей элементов питания и смещения: Сопротивление делителя в цепи питания базы: Ток делителя выбирается из соотношения I Д 3...5 I Б 0 1.4 103 А R1 (U K 0 U Б 0 ) (5 0,57 ) 3300 _ Ом IД 1.4 10 3 R2 U Б0 0,57 410 _ Ом 3 I Д I Б 0 1.4 10 2.7 10 4 PВ1 0,5 U Б1 / rВХ 0,5 0,062 2 / 10 1,9 10 3 Вт 2 - мощность возбуждения Тогда коэффициент усиления по мощности составит: KP PВЫХ 2 0,01 5 PB1 0,0019 Размещено на http://www.allbest.ru/ 6.2 Расчет элементов схемы C1 VT L1 От буферного усилителя C2 Lбл1 Cбл1 К умножителю Cбл2 R2 Uko=5 B R1 Расчет элементов контура: Зададимся характеристическим сопротивлением контура: Найдем добротность ненагруженного контура: Добротность нагруженного составит: Q' 100 Тогда сопротивление потерь составит: rПОТ rВН Q Q' r 40 0,4Ом 100 40 0,4 1.2 _ Ом 25 Сопротивление связи: X CB RH rBH 75 1.2 9.5Ом Q 40Ом Rk 2 1000 25 Q 40 Размещено на http://www.allbest.ru/ Емкость связи: CCB 1 1 164ï Ô 2 n f X CB 2 2 5.167 107 9.5 Индуктивность контура: L1 2 n f X CB 40 7.5í Ãí 2 2 5.167 107 9.5 Общая емкость контура: Cê 1 1 38ï Ô 2 n f 2 2 5.167 107 40 Делитель емкости Ñê 2 ÑCB Ñk 164ï Ô 38ï Ô 50ï Ô ÑCB Ñk 164ï Ô 38ï Ô Расчет блокировочных элементов: Блокировочные емкости выбираются из принципа: 1 C БЛ 1 rИСТ _ ПИТК0 и 1 C БЛ 2 rИСТ _ ПИТБ0 Сопротивления источников питания полагаем равным 10 Ом. C БЛ 1 50 50 30 нФ 2 f rИСТ _ ПИТK0 2 26.333 10 6 10 C БЛ 2 50 50 15нФ 2 f rИСТ _ ПИТБ0 2 2 26.333 10 6 10 Размещено на http://www.allbest.ru/ Основные параметры умножителя: Pвых = 10 мВт U K 0 5B f ÂÛ Õ 103.34Ì Ãö 60 _ % Kp=5 Размещено на http://www.allbest.ru/ 7. Уточнение структурной схемы В результате проектирования отдельных каскадов, были рассчитаны выходные мощности, КПД, согласующие цепи, коэффициенты передачи по мощности, используемые активные приборы (транзисторы), а также необходимые напряжения питания для отдельных каскадов. Используя полученные данные, приведем уточненную структурную схему передатчика: Размещено на http://www.allbest.ru/ 8. Схема электрическая принципиальная радиопередатчика Uko=5 B C1 R2 R1 VD1 C2 R3 C9 VT2 VT1 Cсв L5 УМ1 C3 R4 КР C10 L4 Uo C11 R6 R9 УЧ на 3 C12 УМ2 C4 L1 L2 L3 C7 Пит C6 R5 C5 VD1 R7 ОТ Модулятора R10 Uko=5 B Пит Пит Uko=5 B Uko=12,6 В Uko=5 B R11 C13 Модулятор К варикапу C16 L9 C14 R8 L6 L8 VT3 C18 C17 C8 L7 ИП C15 14В R12 C20 Uko=12,6 В C19 К Нагрузке Размещено на http://www.allbest.ru/ 9. Описание конструкции Передатчик выполнен в виде отдельных каскадов, расположенных на разных платах: плата задающего генератора, плата модулятора, плата маломощного усилителя (буферный каскад) и первого умножителя частоты, плата второго умножителя частоты, усилителя мощности и выходного каскада . Поэтому для соединения отдельных составных частей в единое целое, а также подключение источника питания ко всем каскадам, необходимо использование проводов. Все каскады питаются от аккумулятора 14(В), напряжение к ним подается через низкоомные маломощные резисторы - R8, R11 и R12. Питание автогенератора поступает от аккумулятора через делитель напряжения параллельно и включенным стабилизируется конденсатором, стабилитроном шунтирующим КС133А с его по переменному току. Толщина проводов будет зависеть от протекающих по ним токов. Питание цепей передатчика обеспечим с помощью аккумулятора на 14(В). Напряжение на отдельные каскады будет подавать непосредственно с аккумулятора, а для задающего генератора – через делитель напряжения, для обеспечения 5-и вольтового напряжения. Будем использовать аккумулятор Hander HA-14-6 14(В), 1.2(Ач) с габаритными размерами (70ммХ50ммХ25мм), передатчик может непрерывно работать без подзарядки в течение примерно 2 часов. 9.1 Описание корпуса Корпус передатчика выполним из алюминиевого сплава для наилучшего отвода тепла от нагревающихся элементов. Он состоит из двух отсеков, в первом располагается плата передатчика, во втором – источник питания (аккумулятор). Плата расположена горизонтально, закреплены на стойках винтами 2 (мм). У корпуса имеется крышка с резиновой прокладкой, Размещено на http://www.allbest.ru/ обеспечивающая пыле- и влагонепроницаемость. Крышка крепится с помощью винтов диаметром 4(мм). Размеры корпуса 266(мм)Х132(мм)Х50(мм), толщина стенок 1(мм). На корпусе размещаются кнопка включения/выключения передатчика и два разъема, для подключения микрофона и антенны. 9.2 Уточнение используемых радиодеталей Уточнение используемых радиодеталей для топологического чертежа платы автогенератора. Название Рассчитанное значение Выбранное значение Стандартное название Обозначение значение размерность значение Емкость C 1 32 пФ C3 16…2700 пФ пФ КМ-5Б Емкость C 2 149 пФ C4 16…2700пФ пФ КМ-5Б 105,2 пФ C6 16…2700пФ пФ КМ-5Б 9 нФ C2 9,1 нФ нФ К10-50Б 1 мкФ C5 1 мкФ К50-6 0,75 нФ C7 0,82 нФ К10-50Б 9 мкГн L1 9,1 мкГн - 6.1 мкГн L3 12.1 мкГн - 0.6 мкГн L2 0.6 мкГн - 2464 Ом R4 2490 Ом Р1-71-0.125 796 Ом R1 806 Ом Р1-71-0.125 346 Ом R2 348 Ом Р1-71-0.125 элемента Емкость C3 Емкость размерность C б л1 Емкость C бл 2 Емкость C бл3 Индуктивнос ть Lб л1 Индуктивнос ть Lбл 2 Индуктивнос ть L1 Сопротивлен ие R Сопротивлен ие R1 Сопротивлен Размещено на http://www.allbest.ru/ ие R2 Сопротивлен 900 Ом R6 909 Ом Р1-71-0.125 500 Ом R7 499 Ом Р1-71-0.125 200 Ом R3 200 Ом Р1-71-0.125 300 Ом R5 301 Ом Р1-71-0.125 Кварц КР - - ZQ1 - - РВ-59 Транзистор - - VT1 - - КТ306Б - - VD2 - - КВ109В ие R3 Сопротивлен ие R4 Сопротивлен ие RБ Сопротивлен ие RЭ VT1 Варикап VD 9.3 Габаритные размеры радиодеталей и радиокомпонентов 1. Конденсаторы: 1.1КМ-5Б L=4.5 мм B=6.5 мм А=2.5 мм d=0.5 мм 1.2.К10-50Б Размещено на http://www.allbest.ru/ 1.3.К50-6 h=6 мм D=4 мм A=2 мм 2. Резисторы Р1-71-0.125 l=3.5 мм d=2 мм H=31 мм D=0.5 мм 3. Транзистор КТ306Б Размещено на http://www.allbest.ru/ 4. КварцРВ-59 5. Варикап КВ109В 6. Разъем для антенны: GB-116(BNC-7017): 7. Кнопка включения/выключения: SR-06NR: Размещено на http://www.allbest.ru/ 8. Аккумулятор: Hander HA-14-6: 9. Стабилитрон 1N4733A, Uстаб=5,1 +- 5% (В) 10. Транзистор 2Т925А Размещено на http://www.allbest.ru/ Для микрофона выберем аудио разьем: AUB 11/2 Размещено на http://www.allbest.ru/ 9.4 Расчет катушки индуктивности Если катушка бескаркасная, то диаметр провода d должен быть не мене 0.4-0.5(мм), для обеспечения необходимой жесткости при диаметре катушки D не более 1(см) и числе витков N не более 5-10. Рассчитаем индуктивность L2=0.6 мкГн. Для намотки будем использовать провод ПЭВ1, толщина которого d=0.5 мм (в изоляции 0.55 мм). Выберем длину намотки l=0.6 см, диаметр намотки D=0.7 см, исходя из оптимального отношения l 0.6... 1.0 . D ОПТ ИМАЛЬНОЕ Коэффициент L0 1 1 7.65 l 0 . 6 0.1 0.45 0.1 0.45 D 0.7 Тогда число витков: W LмкГн 10 3 L0 Dсм 0.6 10 3 10.6 7.65 0.7 Шаг намотки: 1см 1 0.06 _см d ИЗ 0.55 мм , W 1 10.6 1 Размещено на Allbest.ru т.е. намотка осуществима.
