Расчет связного передатчика 27,2 МГц

Задание

Дано:

Передатчик с частотной модуляцией.

1. Мощность P1 = 2,5 Вт.

2. Частота f = 27,2 МГц.

3. EП = 12 В.

4. Антенна - штырь 1,5 м.

5. Ф2 = 25 дБ.

- составить структурную схему передатчика;

- рассчитать режим оконечной ступени;

- рассчитать согласующее устройство оконечной ступени с антенной;

- пояснить назначение всех элементов схемы.

1. Структурная схема передатчика

Рис. 1 структурная схема передатчика

УНЧ - усилитель низкой частоты;

УЧ - управитель частоты;

АГ - автогенератор (кварцевый);

У - усилитель;

Умножитель частоты на 2;

ОУ - оконечный усилитель;

СЦ - согласующая цепь.

2. Расчет режима оконечной ступени

2.1 Расчет коллекторной цепи

Паспортные данные:

rнас = 1,73 Ом;

Е'б = 0,7 В;

Iк о доп = 0,8 А.

Определим коэффициент использования выходного напряжения (Uвых)

Возьмем угол отсечки (q) равным 900, тогда a1(q) = 0,5.

Определим амплитуду напряжения коллектора в граничном режиме:

Uкгр = Ек*xгр;

Uкгр = 12*0,86 = 10,32 (В).

Найдем первую гармонику тока коллектора:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

Определим подводимую мощность P0.

P0 = Eк*Iк0,

P0 = 12*0,306 = 3,672 »3,7 (Вт)

Определим мощность, рассеиваемую в виде тепла:

Pк1 = P0 - P1,

Pк1 = 3,7 - 2,5 = 1,2(Вт) < Pдоп = 1/2Uкэдоп *Iк0доп = 26 (Вт)

Определим коэффициент полезного действия (h)

Определим сопротивление коллектора (Rк)

2.2 Расчет базовой цепи

Определим сопротивление резистора Rд, включенного по РЧ между базой и эмиттером, которое определяется по следующей формуле:

Rд » b0/2pfТCЭ

Rд » 24/2*3,14*350*106*124*10-12 » 88(Ом)

Значение сопротивления Rбк резистора, включенного по РЧ между коллектором и базой:

Rбк = b0/2pfТCк

Rбк = 24/2*3,14*350*106*12*10-12 » 909,46 (Ом)

Рассчитаем амплитуду тока базы:

где c = 1 + g1(q)2pfТCкRк

c = 1 + 0,5*2*3,14*350*106*12*10-12*21,5 » 1,28

Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе:

Постоянные составляющие базового и эмиттерного токов:

Iб0 = I к0/b 0

Iб0 = 0,306/24 = 0,013(А);

Iэ0 = Iк0 + Iб0

Iэ0 = 0,306 + 0,013 = 0,319 (А).

Напряжение смещения на эмиттерном переходе:

Рассчитаем элементы схемы:

LвхОЭ = 4*10-9 + 4*10-9/1,28 » 9,12 (нГн);

Входное сопротивление транзистора (Zвх = rвх + jXвх):

Входная мощность:

Коэффициент усиления по мощности транзистора:

kp = P1/Pвх

kp = 2,5/0,09=27,78.

3. Расчет штырьевой антенны

3.1 Из конструктивных соображений выбираем радиус штыря:

r = 5*10-3 (м)

3.2 Находим волновое сопротивление антенны:

3.3 Входное сопротивление:

4. Расчет согласующего устройства оконечной ступени с антенной

4.1 Расчет трансформатора сопротивления

Емкость С22 предназначена для разделения по постоянной составляющей тока Iк0, реактивное сопротивление ХС22 должно удовлетворять соотношению:

ХC22 << Rое = 4Rк, (ХС22 = Rое/[50…100])

XC22 = (wC22)-1= 4Rк/100 Þ

С22 = 100/(4*21,5*2*3,14*27,2*10-6) = 6,8 (нФ);

XL2 >> Rое = 4Rк, (ХL2 = Rое*[50…100])

XL2 = wL2 = 4Rк*100 Þ

L2 = 4*21,5*100/(2*3,14*27,2*10-6) = 50,3 (мкГн).

Волновое сопротивление:

ZС = 2*21,5 = 43 (Ом).

Ток в линии:

Требуемая индуктивность линии:

где a1, и сходя из допустимой неравномерности АЧХ трансформатора на f =27,2 МГц, равен 0,1.

Uпр = Uк = 10,32 (В).

Исходя из волнового сопротивления линии выбираем кабель КВФ-37:

ZC = 37 Ом;

Спогонная = 120 пФ/м;

b = 2,56 мм (внешний диаметр кабеля);

с = 0,78 мм (внутренний диаметр).

Геометрическая длина линии:

где q < 18…54 при ZC = ZCтреб (берем q = 30),

e - диэлектрическая проницаемость диэлектрика (фторопласт e = 2,1).

Для данного уровня мощности, из условия обеспечения добротности Q не ниже 10 на частоте f, выбираем феррит марки 1000 НМ:

mн = 1000;

Q = 20 при B = 0,01 Тл.

Выбираем многовитковую конструкцию на кольцевом ферритовом сердечнике с типоразмерами:

D = 45 мм;

d = 28 мм;

h = 12 мм.

Средний диаметр феррита:

Dср = 0,5(D + d),

Dср = 3,65 (мм).

Максимальная магнитная индукция на рабочей частоте:

где P'ф - допустимые удельные тепловые потери в феррите (P'ф £ 0,3…1,5 Вт/см2).

Выберем Bf = 15*10-3 Тл.

V = pDсрS,

V =3,14*3,65*(0,5*1,2*1,7)=11,7 (см3).

V > Vmin

Число витков:

Уточняем Lпр.расч:

pd = 3,14*2,8 = 8,8 (см),

wb = 10*0,256 = 2,56 (см),

следовательно, все витки помещаются на феррит.

 Скачать реферат