Курсовая работа: Расчет каскадов ЧМ передатчика

Курсовая работа: Расчет каскадов ЧМ передатчика

Курсовой проект

по дисциплине

«Устройства генерирования и передачи сигналов»

по теме:

«Расчет каскадов ЧМ передатчика»

Составление блок-схемы передатчика

Составление блок-схемы передатчика начинается с выходного каскада начинается с выходного каскада. Данные, определяющие его мощность, содержатся в задании. Также задается колебательная мощность в антенне в режиме несущей частоты. В данном передатчике необходимо применить умножитель частоты, в качестве которого может работать предоконечный или дополнительный предварительный каскад, включаемый между возбудителем и предоконечным каскадом. Вид блок-схемы передатчика с частотной модуляцией представлен на рисунке:

Техническое задание:

Требуется произвести расчет передатчика, работающего на 120 МГц.

Вид модуляции – частотная (ЧМ)

Максимальная девиация частоты – 100 кГц

Вид передаваемых сообщений – аудиосигналы

Мощность передатчика – 100 Вт

1. Расчет выходного каскада

Для работы в выходном каскаде выберем транзистор

Приведем его характеристики.

Тип – кремниевый n‑канальный высокочастотный МОП – транзистор вертикальной структуры, выполненный по технологии с двойной диффузией, рекомендован производителем для применения в промышленных устройствах в КВ\УКВ диапазоне.

Достоинства:

– высокий коэффициент усиления по мощности (19 дБ на 108 МГц)

– низкие интермодуляционные искажения

– высокая температурная стабильность

– устойчивость при работе на согласованную нагрузку.

Технические характеристики:

Пробойное напряжение сток-исток  > 110 В

Ток утечки сток-исток  (при = 50 В, =0) < 2,5 мА

Ток утечки затвор-исток  (при = 20 В) < 1 мкА

Крутизна линии граничного режима  4,5 – 6,2 См

Напряжение отсеки определим по проходной характеристике транзистора

Крутизна передаточной характеристики S = 5 См

Коэффициенты Берга, соответствующие выбранному углу отсечки ,

Расчетные данные

50 В

Ток стока 20 А

 110 В

 (данная величина рекомендована для УКВ-диапазона)

 130 Вт

1.  Коэффициент использования стокового напряжения

2.  Амплитуда стокового напряжения:

3.  Амплитуда первой гармоники стокового тока:

4.  Амплитуда импульсов стокового тока:

5.  Постоянная составляющая стокового тока:

6.  Эквивалентное сопротивление нагрузки:

7. Напряжение возбуждения:

Напряжение смещения для угла отсечки =  будет равно напряжению отсечки по паспорту транзистора, т.е. 3 В, тогда амплитуда напряжения на затворе будет равна 5,85 В.

7.  Посчитаем входную мощность ГВВ:

8.  Коэффициент усиления по мощности:

Таким образом, схема генератора с внешним возбуждением будет выглядеть так:

9.  Выходное сопротивление транзистора:

Для согласования с пятидесятиомной нагрузкой нужна схема с неполным включением индуктивности, при этом, емкость конденсатора в колебательном контуре рекомендуется брать , а индуктивность катушки

2. Расчет модулятора

В проектируемом передатчике частотная модуляция будет получена из фазовой методом расстройки колебательного контура:

Схема модулятора выглядит следующим образом:

Выберем диод Д902. При напряжении смещения 5 В, его характеристика имеет достаточно большую крутизну и линейность. По графику для Д902 определяем

S=2 пФ/В.

Амплитуда возбуждения звуковой частоты – 1 В, значит максимальное изменение емкости составит 2 пФ. Начальная емкость  при отсутствии сигнала ЗЧ составит

8 пФ.

В результате подбора параметров получены следующие величины:

Частота возбуждения: , т.е.  рад/с

Коэффициент умножения – 10

Индуктивность:

Максимальное отклонение частоты от :

рад/с

Зададим добротностью колебательного контура, равной 20.

Величина фазовой модуляции:

 рад

Девиация частоты при частоте модулирующего сигнала 15 кГц:

 рад/с

Индекс модуляции, получаемый в фазовом модуляторе: M=0,307. При умножении частоты в 10 раз, индекс модуляции получится равным 3,07.

Выберем транзистор КТ312А. Он обладает следующими параметрами:

Расчет коллекторной цепи

Выбираем напряжение на коллекторе , зададим угол отсечки  и определим коэффициенты разложения (, ).

1.  Коэффициент использования коллекторного напряжения:

2.  Амплитуда напряжения на коллекторе:

3.  Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

4.  Амплитуда импульсов коллекторного тока:

Выполним проверку условия  – условие выполняется.

5.  Постоянная составляющая постоянного тока:

6.  Эквивалентное сопротивление нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим:

7.  Мощность, потребляемая от источника питания:

8.  Мощность, рассеиваемая на коллекторе:

При этом, мощность, рассеиваемая на коллекторе, меньше предельно допустимой.

9.  КПД коллекторной цепи:

Расчет базовой цепи

1. Находим предельную частоту транзистора, при которой коэффициент передачи по току в схеме с общим эмиттером равен 1:

2. Рассчитываем время дрейфа транзистора:

3. Определим угол дрейфа на высшей частоте:

Т.к. угол дрейфа меньше , то считаем, что  и .

4. Амплитуда переменного напряжения на переходе эмиттер-база:

Страницы: 1, 2, 3