Связные радиопередающие устройства с частотной модуляцией

Рефераты / Коммуникации, связь и радиоэлектроника / Связные радиопередающие устройства с частотной модуляцией

Исходя из приведенных расчетов добротность нагруженного П-контура: Q » 3. Определим коэффициент фильтрации высших гармоник:

где n = 2 - номер гармоники.

дБ

На второй гармонике рабочего диапазона частот данная П-образная цепь обеспечивает затухание

примерно 14 дБ, что не соответствует техническому заданию, следовательно, необходимо после цепи согласования поставить фильтр нижних частот, обеспечивающий подавление гармоники на 36 дБ.

2.2 Расчет фильтрующей цепи

Заданную фильтрацию гармоник фильтрующая цепь должна обеспечить в рабочем диапазоне частот передатчика при заданном уровне колебательной мощности высоком КПД.

Исходные данные:

диапазон рабочих частот fн = 160 МГц, fв = 180 МГц;

Rн = Wф = 50 Ом - сопротивление нагрузки;

Кб. н > 0,8 - допустимое значение коэффициента бегущей волны (КБВ) нагрузки;

Кб. вх > 0,7 - допустимое значение КБВ на входе фильтрующей цепи;

aдоп = -50 дБ - допустимый уровень высших гармоник в нагрузке передатчика;

aцс = 19 дБ - дополнительное затухание, вносимое согласующей цепью;

aгN - относительный уровень высших гармоник напряжения (или тока) на выходе УМ.

Для рассматриваемого случая (одноактный УМ в критическом режиме):

Расчет проводится для наиболее значимой второй гармоники.

1. aг2 = -7,5 дБ при q = 900 a2 = 0,212.

2. Как уже выше было сказано коэффициент перекрытия рабочего диапазона частот передатчика Kf = 1,13.

3. Граничные частоты фильтра совпадают с соответствующими частотами fн = 160 МГц, fв = 180 МГц передатчика.

4. КБВ, который должна обеспечить колебательная система

5. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе пропускания фильтрующей цепи

дБ.

6. Минимальное затухание, которое должен обеспечить фильтр в полосе задерживания

aфN > -aдоп + aцс + aг2 = 50 - 14 - 7,5 = 28,5 дБ.

7. Нормированная частота в полосе задерживания (для ФНЧ)

WзN = = = 1,77.

8. При выборе схемы фильтра необходимо обеспечить малое входное сопротивление на частотах высших гармоник. В частности, для однотактного УМ ФНЧ должен начинаться с емкости. Для рассматриваемого случая aф2 = (20 - 30) дБ и Wз2 = (1,5 - 1,8) необходимо применить фильтр Кауэра (эллиптический), имеющий равноколебательную АЧХ в полосе пропускания и АЧХ с "всплесками" в полосе задерживания. Используя диаграмму для оценки порядка эллиптического ФНЧ и данные таблиц "Справочника по расчету фильтров" Р. Зааля, выбираем фильтр 4-го порядка С0408b-37 с Da = 0,0279 дБ, Wз = 1,771353621, aф = 28,1 дБ, коэффициентом отражения r = 8%.

Рис.7 Схема эллиптического ФНЧ

Нормированные значения элементов фильтра:

С1’ = 0,642980 Ф

С2’ = 0,288778 Ф

С3’ = 1,344509 Ф

L2’ = 0,942820 Гн

L4’ = 0,750226 Гн

Для преобразования нормированных величин в реальные их необходимо умножить на коэффициент преобразования. Нормированная индуктивность и емкость умножаются на постоянные КL и КС, которые вычисляем с помощью следующих формул:

где все величины выражены в генри, фарадах, омах и герцах.

Вычисляем требуемые значения элементов фильтра:

С1 = С1’. KC = 11,37038 пФ

С2 = С2’. KC = 5,106716 пФ

С3 = С3’. KC = 23,77614 пФ

L2 = L2’. KL = 41,6818 нГн

L4 = L4’. KL = 33,16727 нГн

Для рассчитанного ФНЧ с помощью пакета схемотехнического моделирования OrCAD9.1 был получен график АЧХ, приведенный на рис.8.

Рис.8 АЧХ согласующей и фильтрующей цепочек

Из приведенного графика АЧХ видно, что согласующая П-образная цепь и фильтр обеспечивают фильтрацию высших гармоник примерно на 52 дБ, что удовлетворяет требованию технического задания.

Произведем конструктивный расчет катушек L2 и L4.

Главной задачей данного конструктивного расчёта является расчёт геометрии катушек индуктивности входящих в состав выходного фильтра.

Это необходимо для выполнения помимо требований к заданной индуктивности, высокой добротности, определённой стабильности, также и требований к электрической прочности, допустимого нагрева, механической прочности и т.д.

В транзисторных ступенях благодаря низким значениям постоянного и переменного напряжений электрическую прочность обеспечить не трудно: расстояния в несколько десятых долей миллиметра между витками достаточно, чтобы напряжённость поля не превышала допустимую: 500 - 700 В/мм по воздуху и 250 - 300 В/мм по поверхности керамического или другого подобного каркаса.

Вместе с тем ток радиочастоты, протекающий по катушке, может достигать большой величины и вызвать её значительный нагрев.

Приближенно можно считать, что действующее на LC - элементах напряжения и токи в 3 - 5 раз больше номинальных значений напряжения и тока в нагрузке Rн.

Действующее значение тока в нагрузке:

А.

Действующее значение напряжения на нагрузке:

В.

Исходя из выше сказанного действующие напряжения и тока на LC - элементах не превосходят:

А,

В,

В.

1. Уточним расчетные значения индуктивностей с учетом размагничивающего влияния близко расположенных проводников, деталей конструкции, каркаса и стенок блока:

мкГн,