close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

KURSOVAYa кварц (2)

код для вставкиСкачать
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра Радиоэлектронные средства защиты информации
КУРСОВАЯ РАБОТА
Дисциплина: Устройства генерирования и формирования сигналов
Тема: Передатчик судовой подвижной службы, предназначенный для связи береговых служб с морскими судами и между судами
Выполнил студент гр. 3097/2 (подпись) А.В.Райников
Руководитель (подпись) А.М.Марков
"11" июня2013 г.
Санкт-Петербург
2013
Содержание
1. Техническое задание...............................................................................3стр.
2. Оконечный каскад..................................................................................4стр.
3. Выходная колебательная система ...............................................................7стр.
4. Предоконечный каскад............................................................................12стр.
5.Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор..............................14стр.
6. Принципиальная схема устройства.............................................................18стр.
7. Список использованной литературы............................................................19стр.
Техническое задание
Рассчитать передатчик судовой подвижной службы, рассчитанный для связи береговых служб с морскими судами и между судами.
• Максимальная мощность сигнала в антенне (Pa) - 1500 Вт.
• Диапазон рабочих частот 0.4-5 МГц
• Нагрузка - несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом. КПД фидера равен 0.95, КПД антенны равен 0.9.
• Модуляция - R3E - однополосная телефония с ослабленной несущей.
• В возбудителе содержится синтезатор с шагом рабочих частот - 100 кГц.
• Мощность допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты - 50 мВт.
Порядок расчета:
• Опорный генератор возбудителя - кварцевый автогенератор (рассчитать на частоту 1.5 МГц). Однополосная модуляция реализуется методом многократной балансной модуляции. Выходная мощность возбудителя равна менее 0.01 Вт.
• Оконечный каскад - однотактный усилитель на тетроде. Предоконечный каскад - однотактный транзисторный усилитель.
• Цепь связи оконечного каскада с предоконечным - не перестраиваемая на длинных линиях. • Выходная колебательная система (ВКС) представляет собой перестраиваемый согласующий фильтр.
• Принципиальная схема устройства.
1. Оконечный каскад.
Оконечный каскад - однотактный усилитель на тетроде.
Выбираем тетрод из расчёта на мощность, большую той, которую тетрод должен отдавать.(P1>Pколеб).
Вт, где ηкк=0.95, ηант=0.9, ηф=0.95, ηсу=0.95.
Выберем тетрод ГУ-73Б -генераторный тетрод для усиления однополосного сигнала на частотах до 250МГц. Оформление-металлокерамическое, с кольцевыми выводами электродов.
Его характеристики:
fmax=250 МГц
Pа_доп=2.5 кВт
Рмакс= 4 кВт
Еа макс = 3.2кВ
Ес2_доп= 0.3 кВ
Uн = 27 В
Iн = 4.6 А
Спроходн. = 0.2 пФ
Свых. = 23 пФ
Свх. = 155 пФ
S = 92.5 мА/В
k = 0.35
D = 0.003
|Ec0| = 20В
Режим работы - недонапряженный, класс В (θ=90ᵒ).
Расчет генератора проводится при заданной мощности сигнала в антенне Pант = 1500 Вт
Порядок расчёта ГВВ на тетроде:
Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов с углом отсечки θ:
1. Напряжение отсечки: Ес' = - 50В
2. Анодное напряжение:
В.
Примем ближайшее табличное значение Еа = 3000 В.
3. Коэффициент использования анодного напряжения:
4. Амплитуда напряжения на аноде:
В
5. Амплитуда первой гармоники анодного тока:
А
6. Постоянная составляющая анодного тока: А
7. Максимальный ток на аноде:
8. Мощность, потребляемая анодной цепью:
Вт
9. Мощность, рассеиваемая на аноде. Значение мощности не должно превышать допустимого:
Вт
Pанод<Pa_доп.= 2.5 кВт
10. Коэффициент полезного действия анодной цепи при номинальной нагрузке:
11. Сопротивление анодной нагрузки:
Ом
12. Амплитуда напряжениявозбуждения:
В
13. Напряжение смещения:
В
14. Минимальное напряжение на сеткедолжно быть не меньше допустимого:
>ec_min_доп. = -150 В
15. Максимальное напряжение на сетке:
В
Следовательно, ток сетки ic = 0, значит надо ставить резистор, который будет обеспечивать коэффициент усиления по мощности Кр = 30. Тогда:
Входная мощность:
Вт
Дополнительный резистор:
Ом
Рассчитаем значение неравномерности на входе тетрода для средней частоты диапазона:
Сс1к = 190 пФ,fs = 2.7*106Гц,ωs = 1.696*107Гц.
Ом
Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:
Так как значение коэффициента неравномерности мало, следовательно, входная емкость не влияет на параметры схемы.
Рис.1 Оконечный каскад - однотактный ГВВ на тетроде
2. Выходная колебательная система.
По условию ВКС представляет собой перестраиваемый фильтр, расчет производится на средней частоте - fs = 2.7 МГц. 1. Расчет С1', L2, C3.
Цепь должна обеспечивать согласование Z(ωs) = Rэ
Rэ = 2187 Ом, Свых = 22.5 пФ, Wф = 75 Ом.
Зададимся значением добротности:Q=10.
Выбор значения добротности был произведен с учетом двух условий:
1. Ограниченность реального диаметра провода:
<dmax = 5 мм.
2. Условие Q>ωs*Cвых*Rэ
При Q=10 все условия выполнены.
Рассчитаем значение С1:
Ф
Ф Проверка:
Учтем потери в катушке L2:
добротность Z(ωs) = Rэ, следовательно, расчет выполнен верно.
2. Расчет сопротивления антенны:
Скорость света: С=3*108 м/с, длина антенны: lант = 1.5 м, диаметр: а = 0.3 мм
Т.к. k*lант много меньше единицы, то можно использовать упрощенные формулы:
3. Расчет элементов согласующего устройства (W=75Ом - волновое сопротивление фидера):
Добротность катушки Ls:,
тогда Сделаем перерасчет элементов с учетом потерь в индуктивности
Проверка ( расчет сопротивления согласующего устройства) :
Можно сделать вывод, что номиналы элементов согласующего устройства вычислены верно.
Найдем входное сопротивление фидера (lф=1м - длина фидера, ε = 4):
Полное сопротивление согласующего устройства на удвоенной частоте (2fs):
Полное сопротивление на входе фидера на удвоенной частоте (2fs):
Рассчитаем полное сопротивление ВКС:
Полное сопротивление ВКС на удвоенной частоте (2fs):
Полное сопротивление ВКС на утроенной частоте (3fs):
4. Рассчет мощности, отдаваемой активным элементом на высших гармониках: P2= 42 мВт <Pnдоп = 50 мВт
Учет потерь в L2 при расчете КПД ВКС:
, где .
Тогда.
Рис. 2. Выходная колебательная система (расчет на средней частоте диапазона fs = 2.7 МГц).
3. Предоконечный каскад.
Предоконечный каскад - однотактный транзисторный усилитель.
Положим ηцс = 0.98.
Входная мощность оконечного каскада равна выходной мощности предоконечного каскада:
PвхОК=64.797 Вт
Тогда мощность, которую должен отдавать БТ в свою нагрузку:
Вт
Выберем биполярный транзистор 2Т9131А Его характеристики:
rнас=0.1 Ом
h21>10
fт=100 МГц
Ск=800 пФ
Сэ=10000 пФ
Eк_доп=50 В
Ебэ_доп=4 В
F=1.5 - 30 МГц Режим работы - граничный, классА(θ=90ᵒ).
1. Напряжение коллекторного питания:
В
2. Амплитуда напряжений первой гармоники на коллекторе: В
3. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока: А
4. Постоянная составляющая коллекторного тока:
А
5. Максимальный коллекторный ток:
А<Iк_max_доп = 40 А
Вт
6. Максимальная мощность, потребляемая от источника питания:
7. КПД коллекторной цепи при номинальной нагрузке:
8. Промышленный КПД:
9. Максимально рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора:
Вт
Ом = Rвх_Ок=5.066, следовательно, ЦС можно не ставить.
10. Номинальное сопротивление коллекторной нагрузки для транзистора:
11. Рассчитаем значение неравномерности для средней частоты диапазона:
Ск = 800 пФ,fs = 2.7*106Гц,ωs = 1.696*107Гц.
Оценим влияние входной емкости через коэффициент неравномерности:
Z(w) должно быть равно Rэпок с неравномерностью КБВ>0.895
Рассчитаем значения КБВ:
Все условия выполнены, следовательно, все расчеты произведены верно.
Рис.3 Предоконечный каскад - однотактный транзисторный усилитель.
4. Опорный генератор возбудителя. Кварцевый автогенератор.
Рис.6 Кварцевый автогенератор.
Для расчётов был выбран биполярный транзистор ГТ311. Его характеристики:
fт=550 МГц
Sгр= 0.05 А/В
β0= 50
Eб0= 0.25 В
Ск = 3 пФ
rб = 60 Ом
Uкдоп= 12 В
Uб-эдоп= 2 В
iкдоп= 0.05 А
Pк доп = 0.15 В
1. Амплитуда импульса коллекторного тока: А
2. Угол отсечки коллекторного тока возьмём θ=80град. Тогда:
α0=0.285
α1=0.472
Определим крутизну по приближенной формуле:
Граничная частота транзистора по крутизне:
Гц
Средняя крутизна по первой гармонике:
где S0-значение крутизны на низких гармониках
Фазовый угол средней крутизны:
3. Первая гармоника коллекторного тока:
А
4. Выбираем кварцевый резонатор со следующими параметрами:
fкв = 1.499972 МГц
Rкв = 270 Ом
Qкв = 30*103
С0= 5 пФ
Pкв=0.5 мВт
Расчет элементов колебательной системы:
1. Обобщённая расстройка:
2. Реактивное сопротивление кварцевого резонатора на частоте генерации:
Ом
3. Полное реактивное сопротивление ветви контура:
Ом
4. Вычислим произведение:
5. Амплитуда первой гармоники тока через кварцевый резонатор:
А
6. Амплитуда первой гармоники напряжения на базе транзистора:
В
7. Сопротивление конденсатора С2:
Ом
8. Сопротивление конденсатора С1:
Ом
9. Сопротивление конденсатора С3:
Ом
10. Ёмкости конденсаторов колебательной системы:
Ф
Ф
Ф
Расчет режима работы транзистора:
1. Амплитуда напряжения на коллекторе:
В
2. Постоянное напряжение на коллекторе транзистора:
В
3. Проверка недонапряженного режима работы:
В
4. Модуль эквивалентного сопротивления колебательного контура:
Ом
5. Мощность потребляемая транзистором от источника коллекторного напряжения:
Вт
6. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора:
Вт
7. Выходная мощность АГ:
Вт
8. Коэффициент полезного действия транзистора:
9. Постоянная составляющая тока базы:
А
10. Напряжение смещения на базе:
В
Расчет элементов цепей питания
1. Индуктивность дросселя в цепи коллекторного питания:
Гн
2. Сопротивление в эмиттерной цепи Rэ:
Ом
3. Напряжение источника коллекторного питания:
В
Расчет цепи базового питания транзистора:
1. Сопротивление базового делителя:
35*X2<Rд< 5*Rэ
Возьмем Rд=3325 Ом, тогда
Ом
Ом
2. Расчет емкости блокировочного конденсатора Сэ:
Ф
5. Принципиальная схема передатчика:
Список использованной литературы:
1. В.В. Шахгильдян "Проектирование радиопередатчиков" - Москва, "Радио и связь", 2003г.
2. В.В. Шахгильдян "Радиопередающие устройства" - Москва, "Радио и связь", 1990г.
2
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
122
Размер файла
301 Кб
Теги
kursovaya, кварц
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа