Расчет и конструирование радиопередатчика

f0 – рабочая частота, МГц.

Вычислим собственное сопротивление потерь контурной катушки на рабочей частоте:

, (3.53)

где f – рабочая частота, МГц;

d - диаметр провода, мм;

D - диаметр катушки, мм.

Определим коэффициент полезного действия контура:

. (3.54)

На этом расчет ВКС считаем законченным. Теперь необходимо произвести электрический расчет выходного каскада передатчика, к чему мы, непосредственно, и переходим.

3.5 Уточнение элементной базы. Коррекция выходного усилителя мощности

В процессе расчета выходного усилителя мощности (см. пункт 3.1) были получены необходимые напряжения и токи, обеспечивающие работу транзистора по постоянному току. Для получения в определенных цепях транзистора требуемого постоянного тока рассчитаем элементную базу усилителя мощности. Начнем с рассмотрения конкретной схемы ГВВ представленной на рисунке 3.1.

Как показано на схеме, в цепи коллектора имеется источник питания, который необходим для усиления высокочастотного колебания (величина напряжения этого источника известна из предыдущих расчетов), но, кроме того, в коллекторной цепи имеются блокировочные конденсатор и низкочастотный дроссель. Данные элементы необходимы для того, чтобы высокочастотный сигнал не поступал на источник питания, что в свою очередь может привести к самовозбуждению. Величина емкости блокировочного конденсатора и индуктивности блокировочной катушки в цепи коллектора определяются следующим образом:

, (3.55)

. (3.56)

Для обеспечения рабочей точки, мы используем схему авто-смещения, которая обеспечивается включением в цепи базы сопротивления смещения и двух реактивных элементов (см. рисунок 3.1). Суть работы автосмещения заключается в следующем: часть энергии (отрицательный полупериод сигнала) поступающей на вход каскада ответвляется в цепь базы и заряжает блокировочную емкость в соответствии с ее импедансом по высокой частоте; напряжение, падающее на конденсаторе, по параллельной цепи, передается на сопротивление смещения, что в свою очередь и обеспечивает рабочую точку. Индуктивность в цепи базы необходима для развязки по переменной составляющей.

Элементы цепи базы рассчитываются следующим образом:

, (3.57)

, (3.58)

. (3.59)

Уточнение элементов произведено, т.е. на данном этапе произведен полный расчет резонансного усилителя мощности передатчика, как оконечного его каскада. На принципиальной схеме будем использовать стандартные номиналы элементов, величина которых близка к рассчитанной выше.

4 Предоконечный усилитель мощности сигнала

Та мощность, которая получена при расчете оконечного каскада (его мощность возбуждения) слишком высока для того, чтобы с ней оперировать (производить при данном уровне сигнала умножение частоты и, тем более, задавать напряжение эталонной частоты). Поэтому необходимо полученный сигнал возбуждения для оконечного ГВВ ослабить, т.е., другими словами, нам необходим еще один усилитель мощности. Этот усилитель мощности по своей структуре не будет отличаться от предыдущего каскада, а поэтому его расчет произведем на основании той же методики по формулам (3.1)–(3.36) и (3.5)–(3.59), при этом приведем лишь основные величины, полученные при расчете.

В качестве мощности на выходе данного каскада примем величину мощности возбуждения для оконечного усилителя мощности:

. (4.1)

Далее необходимо выбрать транзистор, параметры которого отвечали бы требованиям по частоте и выдерживали мощность, развиваемую усилителем. Выберем для предоконечного каскада транзистор КТ922А. Его параметры:

Выбор данного транзистора дает при расчете следующие результаты:

§ напряжение источника питания Ек = 30 В;

§ амплитуда первой гармоники коллекторного тока Iк.1 = 0.21 А;

§ постоянная коллекторного тока Iк.0 = 0.13 А;

§ максимальный коллекторный ток Iк.mах. = 0.42 А;

§ мощность, потребляемая от источника питания Р0mах = 3.99Вт;

§ коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке h = 0.57;

§ номинальное сопротивление коллекторной нагрузки Rэк.ном = 182.9 Ом;

§ напряжение смещения Еб = 0.68 В;

§ постоянная составляющая базового тока Iб.0 = 2.7 мА;

§ входное сопротивление транзистора Rвх.тр. = 2.74 Ом;

§ выходное сопротивление транзистора Rвых тр. = 557.86 Ом;

§ входная мощность Рвх. = 3.8 мВт;

§ коэффициент усиления по мощности транзистора Кр = 594.5;

§ сопротивление смещения в цепи базы Rб. = 256.4 Ом;

§ блокировочная индуктивность в цепи базы Lбл.2 = 6.42×10 –8 Гн;

§ блокировочная индуктивность в цепи коллектора Lбл.1 = 8.56 мкГн;

§ блокировочная емкость в цепи базы Сбл.2 =9.1310 –11 Ф;

§ блокировочная емкость в цепи коллектора Сбл.2 =3.2×10 –14 Ф.

Определяем параметры согласующего контура:

Полученная теперь мощность позволяет использовать необходимые в нашем случае умножители частоты.

5 Расчет умножителя частоты

Поскольку по ТЗ задана кварцевая стабилизация частоты, то рабочая частота 68 МГц слишком высока для использования кварцевого резонатора. Обычно частота кварца не превышает десятков мегагерц, а использование его на высших гармониках не рентабельна с точки зрения энергетического выхода. Поэтому то и необходимо применить схемы умножения частоты, и в принципе об этом уже отмечалось во введении.

 Скачать реферат