Расчёт режима автогенератора

4. Сопротивление резистора в эмиттерной цепи рассчитывается по формуле:

Сопротивление R_Э = 120 ± 0.5% Ом.

где r₁₁ = 1/g_11э – активная часть входного сопротивления транзистора.

5. Напряжение коллекторного питания находится по формуле:

6. Сопротивления делителя напряжения рассчитываются по формулам:

Сопротивление R₁ = 30 ± 0.5% кОм.

Сопротивление R₂ = 1.6 ± 0.5% кОм.

7. Блокировочная ёмкость находится по формуле:

Ёмкость С_Э = 1 ± 0.5% нФ.

8. Ограничивающее сопротивление в цепи питания коллектора:

Сопротивление R_ОГР = 1.3 ± 0.5% кОм.

 

 

Энергетический расчёт автогенератора

1. Для расчета автогенератора угол отсечки выбирается равным θ = 70⁰. По таблице коэффициентов Берга находятся следующие коэффициенты:

α₁ = 0.436, α₀ = 0.253, cos θ = 0.342, γ₁ = 0.288, 

2. Амплитуда импульса коллекторного тока, соответствующего току I_k0 = 5 мА и напряжению U_k0 = 5 В находится по формуле:

3. Определяются коэффициенты положительной обратной связи, соответствующие работе АЭ в предельных режимах: K_i – по току I_{k max}; K_u – по напряжению U_{б-э max}; K_P – по мощности транзистора P_{k max} по нижеследующим формулам:

4. Рабочее значение коэффициента обратной связи выбирается из соображений того, что оно должно быть меньше наименьшего значения рассчитанных величин:

5. Расчёт энергетических параметров для статической крутизны S = 0.1 См транзистора ГТ311Е при U_k0 = 5 В:

Нормирующее напряжение базы рассчитывается по формуле:

Напряжение возбуждения находится  по формуле:

Переменное напряжение «коллектор – эмиттер» рассчитывается по формуле:

Ток первой гармоники коллектора находится  исходя из формулы:

Напряжение базового смещения рассчитывается по формуле:

Пиковое обратное напряжение базы находится  по формуле:

Мощность, отдаваемая в нагрузку, рассчитывается по формуле:

Мощность, потребляемая от источника  питания, находится по формуле:

КПД автогенератора рассчитывается по формуле:

Мощность, рассеиваемая коллектором, находится по формуле:

Эквивалентное сопротивление генератора рассчитывается по формуле:

2. Расчёт колебательного контура

Перед началом расчёта колебательного контура, представленного на рисунке 5.2, необходимо задать его основные параметры.

Рисунок 5.2 – Схема колебательного контура (трёхточка Клаппа)

 

Для лучшей стабильности частоты целесообразно  выбирать контур с высокой добротностью (Q = 80 100) и большим характеристическим сопротивлением ρ. Кроме того, рекомендуется выбрать реактивное сопротивление емкости C₂, X_C2 в пределах (5 10) Ом. Обычно на частотах до 150 МГц удается реализовать указанную добротность и ρ = 200 400 Ом. В данном проекте устанавливается следующие значения: Q_XX = 80; ρ = 350 Ом, X_C2 = –8 Ом.

1. Емкость C₂ находится исходя из формулы:

Ф

Ёмкость С₂ = 130 ± 0.5% пФ.

2. Реактивное сопротивление емкости C₁ рассчитывается по формуле:

3. Емкость C₁ находится исходя из формулы:

Ёмкость С₁ = 10 ± 0.5% пФ.

4. Коэффициент включения нагрузки со стороны емкости C₁ находится по формуле:

5. Сопротивление реактивности рассчитывается по формуле:

6. Индуктивность L₃ определяется из характеристического сопротивления колебательного контура:

7. Реактивное сопротивление емкости C₃ находится по формуле:

8. Емкость C₃ рассчитывается по формуле:

Ёмкость С₃ = 3.3 ± 0.5% пФ.

9. Проводимость  нагрузки  автогенератора  G_Н  обуславливается величиной входного сопротивления буферного усилителя, но оптимальное значение этой проводимости, гарантирующее максимум подводимой к нагрузке мощности, определяется  эквивалентным сопротивлением генератора R_ЭКВ,  собственным сопротивлением колебательного контура G_K, а также суммарной активной межэлектродной проводимостью транзистора  G_K-Э-Б, распределённой между реактивностями контура. Все эти проводимости определяются в следующем порядке:

 

Собственная проводимость контура  находится по формуле:

Межэлектродная проводимость может  быть рассчитана по формуле:

Но её значение обычно не выходит за пределы G_к-э-б = (1 10) мкСм, поэтому можно принять G_к-э-б = 5 мкСм.

Оптимальная проводимость нагрузки автогенератора находится по формуле:

10. Мощность автогенератора, подводимая к оптимальной нагрузке, рассчитывается исходя из формулы:

11. Оптимальное сопротивление нагрузки находится по формуле:

 

 

5.4 Расчёт режима частотной модуляции

В данном проекте реализован прямой метод получения частотной модуляции  сигнала автогенератора путём включения в его колебательный контур нелинейной емкости VD₁ (VD₂) варикапа (КВ123), как показано на рисунке 5.1.

Рисунок 5.3 – Часть схемы контура с варикапом

 

На  катод варикапа подведено напряжение обратного смещения с делителя  R₁, R₂ (R₃, R₄), равное U_B0 = +4 B, а через разделительный конденсатор С_Р1 и дроссель  L₁ (C_P2, L₂) подаётся напряжение звуковой частоты с подмодулятора передатчика. Второй варикап VD₂ смещается сигналом автоподстройки частоты с синтезатора. На рисунке 5.3 приведена эквивалентная схема контура автогенератора совместно с ёмкостью варикапа. Выбранный тип варикапа КВ123 при напряжении смещения U_В0 обеспечивает величину постоянной ёмкости С_В0 ≈ 17 пФ и величину нелинейных искажений К_г = 0,05 (5 %) при коэффициенте нелинейности вольт-фарадной  характеристики (ВФХ) ν = 0,5 .

1. Амплитуда модулирующего напряжения рассчитывается по формуле:

2. Диапазон изменения ёмкости варикапа рассчитывается по формуле:

3. Высокочастотная составляющая напряжения на варикапе находится по формуле:

4. Коэффициент включения варикапа может быть рассчитан по формуле:

5. Коэффициент вклада варикапа в суммарную ёмкость находится по формуле:

 

где – суммарная ёмкость колебательного контура:

6. Максимальная девиация частоты модулятора рассчитывается по формуле:

7. Емкость связи варикапа с контуром находится по формуле:

Ёмкость С_СВ = 18 ± 0.5% пФ.

8. Откорректированная ёмкость контура за счёт режима частотной модуляции рассчитывается исходя из формулы:

 

 

6. Принципиальная схема передающей части канала

 

Общий вид принципиальной схемы  передающей части приведен на рисунке  6.1. Частотный модулятор и синтезатор частоты подробно не рассмотрены и вставлены в схему в виде законченных функциональных блоков.

 

 

Заключение

 

В соответствии с целью данного  проекта был проведен расчет основных параметров радиоканала и расчете радиопередающей части радиоканала. Пояснительная записка содержит проект радиоканала в соответствии с выданным вариантом. По данному проекту был произведен выбор структурной схемы, выбрана и обоснована функциональная схема канала радиосвязи. Были проведены предварительные расчеты основных параметров передающей части канала и основных параметров приемной части канала. Также рассчитаны режимы узлов и проведена разработка принципиальных схем передающей части канала радиосвязи.

В заключение по результатам проектирования была составлена принципиальная схема  радиопередающего устройства, рассчитанного  в проекте.

В ходе выполнения расчетно-пояснительной  записки были рассчитаны элементы предоконечного и оконечного каскадов, буферного усилителя и автогенератора. Также был рассчитан режим частотной модуляции в ГУН. Разработана общая принципиальная схема передатчика.

При выполнении расчетно-пояснительной записки были использованы текстовый редактор Microsoft Word 2007, графический редактор Visio 2007, математический пакет Mathcad v.14.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Проектирование каналов радиосвязи. Часть 1: Методические указания к курсовому проектированию / В.М. Рогилев, Г.А. Кузьменко, С.С. Лутченко; Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2005. 25с.

 

2. Проектирование каналов радиосвязи. Часть 2: Методические указания к курсовому проектированию / В.М. Рогилев, Г.А. Кузьменко, С.С. Лутченко; Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2005. 54с

 

3. Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи / Г. В. Горелов,

А. А. Волков, В. И. Шелухин. Москва, 1994. 240 с.

 

  4.   Телекоммуникационные  технологии на железнодорожном транспорте / Г. В. Горелов,

В. А. Кудряшов, В. В. Шмытинский и др.; под ред. Г. В. Горелова. Москва, 1999. 577 с.