Радиопередатчик кв диапазона

АК η ориентировочно принимают  равным

Ф В η из таблицы 1.1.

Когда  задана мощность на выходе антенного фидера Ф Р ,  то АК η следует исключить или принять равным единице.

В  передатчике  с  частотной  или  фазовой  модуляцией   мощность, отдаваемая АЭ выходного усилителя, определяется как

При работе на фидер:

Коэффициент  усиления  по  мощности  на  заданной (рабочей)  частоте  f  можно оценить по формуле [17]:

При  более  точном  определении Р К   можно воспользоваться экспериментальными  данными транзисторов,  изложенными в работе  [2,  приложение  Д.].  Вычисленный таким образом ориентировочный коэффициент усиления транзистора по мощности используют для определения мощности  предшествующего каскада η   КПД  цепи  согласования  для  промежуточных  каскадов  можно  принять  равным 0,7 [17].

Аналогичную процедуру выбора транзисторов и оценки  Р К проводят для всех предшествующих каскадов вплоть до автогенератора. Умножители  частоты выполняются на  лампах,  транзисторах  и полупроводниковых диодах. В данном пособии ограничимся умножителями на транзисторах,  так как ламповые  умножителя  в настоящее время не используются,  а диодные,  как правило,  используются  в дециметровом  и сантиметровом диапазоне волн. Такие передатчики здесь не рассматриваются.

Согласно  данным  работы [2]  принимаем  коэффициент  усиления  умножителя  в «n»  раз  меньше  коэффициента  усиления  усилителя. n — кратность умножения.  КПД умножителя 0,5…0,55,  а полезная  мощность  n Р снижается в n раз по сравнению с 1 Р .

В радиопередатчиках с  преобразованием частоты осуществляется перенос спектра частот из одной  области в другую. Потери энергии  сигнала при преобразовании оцениваются  коэффициентом 

затухания:

У  диодных  балансных  преобразователей  10 ≈ ЗТ К .  У транзисторных и ламповых  преобразователей  можно получить 1 ≈ ЗТ К .  Следует иметь в виду, что режим АЭ  в преобразователях  частоты является  тяжелым из-за  большой рассеиваемой  в нем мощности. Поэтому при выборе АЭ  преобразователя  его номинальная  мощность  должна  превышать  выходную  мощность  сигнала примерно в 10 раз, а уровень выходной мощности сигнала принимают равным десяткам  и  сотням милливатт. Мощность  колебаний  гетеродина  выбирается  в 2-3 раза больше мощности колебаний промежуточной частоты. 

Буферный режим транзисторного усилителя создать невозможно. Поэтому  для ослабления влияния на задающий генератор следующего за ним буферного каскада  уменьшают  его  связь  с  автогенератором  и  последующим  каскадом таким  образом,  что  можно  принять  коэффициент  усиления  буферного усилителя равным 1 [10].

Выходная мощность транзисторных  автогенераторов не должна превышать 10…20 мВт, а кварцевых автогенераторов  и того меньше — 1…2 мВт. При  мостовом  сложении  мощностей  нескольких  АЭ  в  выходном  или предвыходном  каскадах  КПД  моста,  как  было  указано  выше,  можно  принять 0,9…0,95.

Транзистор  выбирается  исходя  из  мощности  и  частоты  колебаний  на выходе генераторного  каскада.

В передатчиках следует использовать только стандартные напряжения при  питании  его  от  электросети  через  выпрямители,  а  также  типовые гальванические  батареи  и  аккумуляторы  в  зависимости  от  условий эксплуатации [2]. Особенно  важно  правильно  подобрать  напряжение  питания для  выходного  каскада,  определяющего  КПД  всего  передатчика.  Если  Ек выбрать равным  наибольшему предельно допустимому для данного типа транзистора, то следует ожидать существенного снижения его надежности    из-за опасности пробоя. Если же значительно недоиспользовать транзистор по К Е,то  снизится  КПД коллекторной  цепи,  потребуется более интенсивное охлаждение  и,  опять-таки,  можно ожидать снижения  надежности  из-за  опасности перегрева транзистора. Последняя ситуация встречается в передатчиках, устанавливаемых на  подвижных объектах  с низким  напряжением бортовой сети.  Так,  у мотоциклов  напряжение  аккумулятора  около 6  В.  В подобных случаях целесообразно питать коллекторную цепь наиболее мощных каскадов передатчика повышенным  напряжением через  полупроводниковый преобразователь напряжения.  Такие преобразователи хорошо  отработаны,  относительно  недороги,  имеют приемлемые  габаритные  размеры и массу, весьма  надежны.  Коэффициент полезного действия  преобразователя достаточно  большой,  так что КПД передатчика с преобразователем  при оптимальном Ек  выходного и других  значительных  по  мощности  каскадов обычно  оказывается  выше,  чем  при  питании  непосредственно  от  источника  с низким напряжением.

Промежуточные  каскады  проектируются  либо  с  расчетом  на  такое  же напряжение  питания,  как  и  в  выходном  каскаде,  либо  на  меньшее,  которое  придется  получать  от  другого  источника (выпрямителя).  Если  напряжения отличаются  вдвое,  можно  использовать  один  выпрямитель  с  отводом  от средней точки.

Задающий  генератор  и  буферный  каскад  обычно  питаются  от  отдельного стабилизированного выпрямителя.

Следует  иметь  в  виду,  что  в  дальнейшем,  после  выполнения энергетического и электрического расчетов всех каскадов возможна коррекция  структурной схемы передатчика.

 

 

 

 4 Согласование выходных каскадов с антенным устройством

     В цепях  для предотвращения потерь выходной  мощности на выходе передатчика  необходимо обеспечить согласование  по сопротивлению выходного каскада  ( усилителя мощности) с антенного устройства. Так как согласующая цепь образованна реактивными элементами, а передаваемый сигнал должен быть чисто активный по мощности, то цепь должна иметь не только согласующий элемент, но и компенсатор.

   Расчет элементов  согласующей цепи ведется исходя  из заданного сопротивления фидера  R_ф=R₂=50 Ом и рассчитанного сопротивления нагрузки транзистора усилителя мощности R_H=R₁=17 Ом.

     При расчете  согласующей цепи по заданному  коэффициенту трансформации задаются  некоторыми ее элементами, из  соображения удобства ее практической  реализации их в виде подстроичных  конденсаторов малых размеров. Зададимся С₁=20 пФ, С₂= 10пФ.

     При работе  передатчика с АМ схема согласующего  устройства имеет вид:

                 

Рисунок 3- Схема согласующей цепи для АМ.

Производим расчёт элементов  схемы :

₁=                                                                                              (1.3)

Где f- средняя частота диапазона.

X₁==7475 Ом                                                                   

 Q =                          (1.4)                                                                                                                                        

Q =

 

X₂ =                                      (1.5)

X₂ = Ом

 

С₂ =                                     (1.6)

 

C₂ =

X_L =                      (1.7)

X_L =

  L =                                         (1.8)

L = .

    Исходя из полученных расчетных соотношений примем С₁ = 20пФ, L= 1824 мкГн, С₂ = 0.13 мкФ. Такие элементы конструктивно выполнимы и соответствуют номинальным рядам радиоэлементов выпускаемых промышленностью.

 

 

5 Расчета лампового ВЧ генератора

 

Исходные данные для расчета.

Рабочая частота 525-1605 кГц, выходная мощность P₁ = 280 кВт.

Выбор типа электровакуумного прибора.

Исходя  из заданной мощности и частоты сигнала, выбираем тип генераторной лампы. Останавливаемся на генераторном триоде типа ГУ-88А, имеющем следующие предельно допустимые параметры:

Е_а.доп= 10 кВ;  f_mах = 30 МГц.

Выбираем угол отсечки θ = 90°, для которого  (θ) = 0,318, (θ) = 0,5, g₁(θ) = 1,57

По характеристикам  прибора определяем: крутизну линии граничного режима     =

37 мА/В;

крутизну анодно-сеточной характеристики S=680 мА/В;

напряжение отсечки  = -110 В.Выбираем граничный режим работы. Принимаем = 12 кВ

 

Расчет анодной цепи генератора.

1. Коэффициент использования анодного напряжения, определяемый согласно (6.39):

=0.5 / 0.5 =  0.5 + 0.5 = 0.84

2. Амплитуда напряжения на анодном контуре:

 = = 0.84*12000 = 10080 В.

3. Остаточное напряжение на аноде лампы:

= Е_а- = 12000 - 10080 = 1920 В.

4. Амплитуда 1-й гармоники анодного тока:

= 2 = 2*280 *10³/10080 = 55.5 А.

5. Амплитуда импульса анодного тока:

 = 55.5/0.5 = 111 А.

6. Постоянная составляющая анодного тока:

= = 0,318*111 = 35 А.

7. Мощность, потребляемая по анодной цепи:

= = 35 * 12000 = 420 кВт.

8. Мощность, рассеиваемая анодом лампы:

  = - = 420 - 280 = 140 кВт <

9. Коэффициент полезного действия:

  = 0,5 = 0,5*0,84*1,57 = 65.9%.

10. Сопротивление нагруженного анодного контура, необходи- 
    мое для реализации рассчитанного режима работы:

 = = 10080/55.5 = 181.6 Ом.

 

Расчет  цепи управляющей сетки

1. Требуемая амплитуда напряжения:

= = 55.5*10³/(0,5*680) = 163 В.

2. Напряжение смещения:

 = = 117 В, -117 В.

3. Максимальное напряжение на сетке:

=163-117 =46 В

4. Высота импульса сеточного тока, определяемая по характеристикам (при и ) или из примерного соотношения:

= = 0.2*111 = 22.2 А

5. Косинус угла отсечки сеточного тока:

= = 117/163=0.717; = 44°; () = 0,162; () = 0,304.

6. Первая гармоника сеточного тока:

= () = 0,304*22.2 = 6.7 А

7. Постоянная составляющая сеточного тока:

               = ()    = 0.162*22.2 = 3.59 А

8. Требуемая мощность возбуждения:

= 0,5 = 0,5*163*6.7= 546 Вт

9. Мощность, теряемая в цепи смещения:

= = 117*3.59= 420 Вт

10. Мощность, рассеиваемая управляющей сеткой:

==546-420=126 Вт

11. Входное сопротивление по 1-й гармонике сигнала:

==163/6.7=24.3

12. Коэффициент усиления генераторной лампы по мощности:

== 280000/546=512.8

 

   Расчет завершен. Исходя их данных расчета составим  электрическую принципиальную схему и перечень элементов данные документы будут находиться в графической части работы.

 

 

6 Описание выбранных схем  предварительных каскадов

 

Каскады передатчика, расположенные  между возбудителями и выходным усилите лем мощности, называются промежуточными. В их состав входят усилители, умножители и реже делители частоты. При составлении схем усилителей необходимо руководствоваться следующим: 1) применять согласующие цепи, которые позволяют получить в заданном диапазоне частот входное и выходное сопротивление стандартной величины 50 Ом; 2) обеспечивать широкополосное согласование в первую очередь со стороны входа, так как ширина полосы пропускания зависит главным образом от входных цепей; 3) если у выбранного транзистора все электроды изолированы от корпуса или с ним соединён эмиттер, то применяется схема ОЭ. Если с корпусом транзистора соединяется вывод коллектора, то целесообразно использовать схему ОБ. Длина провода, заземляющего электрод, должна быть минимальной. Большое значение имеет правильный выбор элементов развязки, антипаразитных цепей и исходной рабочей точки. Общая величина активного сопротивления, включённого в базовую цепь, не должна превышать предельно допустимого значения, указанного в справочниках.

Схема – двухтактная пара с ТДЛ

   Двухтактная схема ШПУ представлена на рисунке. Схема содержит два трансформатора ТДЛ (Тр1, Тр4), включенных последовательно в линии передач, и два автотрансформатора ТДЛ (Тр2, ТрЗ), включенных параллельно к линиям. Коэффициенты трансформации сопротивлении: в трансформаторах—1 : 1, в автотрансформаторах— 4:1. Волновые сопротивления автотрансформаторов Тр2, ТрЗ обозначены символами р2, pi соответственно. Входное сопротивление каждого транзистора должно быть близким к величине р2, а выходное к р5. Так как в двухтактной схеме транзисторы соединяются последовательно по первой гармонике, то результирующее входное сопротивление двух транзисто-ров равно 2р2, а выходное 2о₍. Выясним назначение трансформаторов.