Расчет и конструирование АМ передатчика

Рисунок 3.4 - Эквивалентные выходные сопротивление и ёмкость транзистора

Для получения эквивалентной выходной ёмкости транзистора (см.рис.3.4) произведём расчёт ряда вспомогательных параметров:

h=1+40×Iэо×rб/bо=4.15; (3.26)

M=40×Iэо×rб/h=28; (3.27)

ef=f/fт=0.167; (3.28)

m=h=108 height=28 src="images/referats/2525/image014.png">=4.8. (3.29)

Эквивалентная выходная ёмкость транзистора:

Свыхэк=Ск×(1+0.4×M/m2)=390 пФ. (3.30)

Формулы (3.27)-(3.31) взяты из [3].

Входная мощность:

Pвх=0.5×Iб2×rвх=8.81 Вт. (3.31)

Коэффициент усиления по мощности:

Кр=P1ном/Pвх=13.7. (3.32)

Расчёт выходной и входной цепи транзистора (формулы (3.2)-(3.25), (3.31)-(3.32)) произведён согласно [1].

В результате расчёта каскада на максимальную мощность становятся известными следующие параметры: Iк1m=9.156 A, Iкоm=6.93 A, Iбоm=0.154 A, Ебm=2.37 В, Umб==2.54 В.

При базовой модуляции СМХ есть зависимость Iк1=f(Еб) при (Umб, Ебm, Rэк.ном)=const.

Для грубой оценки положения СМХ можно принять ее линейной и построить по двум точкам: точке максимального режима Iк1=Iк1m, Eб=Ебm и точке запирания каскада Iк1=0, Еб=Ебзап, где Ебзап=Еотс-Umб=-1.84 В.

Упрощенная СМХ приведена на рис.3.5.

Рисунок 3.5 – Статическая модуляционная характеристика

Рассчитаем ряд параметров:

Минимальное модулирующее напряжение:

Амплитуда ВЧ составляющей в режиме несущей:

Получили Umin=-1.37 В, Uo=0.5 В. Рассчитаем угол отсечки в режиме несущей: qн=arccos((Еотс-Uo)/Umб)=85.5°. Рассчитаем ток постоянной составляющей базы в режиме несущей и амплитуду тока НЧ сигнала:

IW=Iбоm-Iбон

Получили Iбон=0.067 А, IW=0.087 А. Рассчитаем амплитуду напряжения НЧ сигнала на базе UW=Eбm-Uo=1.87 В и требуемую мощность модулятора PW=IW×UW=0.082 Вт.

Произведём расчёт цепей питания для схемы ОК, приведённой на рис.3.6, для режима несущей по формулам (Есм=3 В):

(3.33)

В результате получим Iдел=0.33 А, R1=6.2 Ом, R2=1.5 Ом.

Мощность, рассеиваемая на резисторах:

Pr1=(Iдел+Iбо)2×R1=1 Вт; (3.34)

Pr2=Iдел2×R2=0.17 Вт. (3.35)

Рисунок 3.6 – Схема оконечного (модулируемого) каскада

Модуль входного сопротивления транзистора:

|Zвх|==1.3 Ом. (3.36)

Рассчитываем номиналы блокировочных индуктивностей:

Lбл1³20×|Zвх|/(2×p×f)=0.13 нГн; (3.37)

Lбл2³20×Rэкном/(2×p×f)=0.28 нГн. (3.38)

Рассчитываем номинал разделительного конденсатора:

Ср1³20/(2×p×f×|Zвх|)=73 нФ. (3.39)

По методике, изложенной в [3], произведём расчёт ВКС. Т.к. передатчик является неперестраиваемым, то целесообразно использовать в качестве ВКС, назначение которой – фильтрация высших гармоник и согласование транзистора с нагрузкой, простейший П-образный контур (см.рис.3.7).

На частоте сигнала f входное сопротивление П-контура должно быть чисто активным и равным требуемому сопротивлению нагрузки транзистора Rэк. Таким образом, П – контур на частоте сигнала трансформирует активное сопротивление нагрузки Rн в активное входное сопротивление Rэк.

Рисунок 3.7 – Схема П-образного контура

Порядок расчёта П-контура следующий:

Задаемся величиной волнового сопротивления контура в пределах r=250¸500 Ом: r=250 Ом.

Определяем индуктивность контура L0:

L0=r/(2×p×f)=1.194 мкГн. (3.40)

На частоте сигнала f П-контур сводится к виду, изображённому на рис.3.8, причём L, L0, C0 находятся в соотношении:

2×p×f×L=2×p×f×L0-1/(2×p×f×C0).

Рисунок 3.8 – Схема приведённого П-образного контура

Величиной L необходимо задаться в соответствии с формулой:

L>/(2×p×f)=0.122 мкГн, (3.41)

где Rн=50 Ом – стандартное сопротивление фидера, соединяющего ВКС с антенной. Выбираем L=0.5 мкГн.

Определяем С0:

С0=1/(4×p2×f2×(L0-L))= 33 пФ. (3.42)

Определяем С1 и С2:

С1==400 пФ; (3.43)

С2==138 пФ. (3.44)

Внесённое в контур сопротивление:

rвн=Rн/(1+(2×p×f×Rн×С2)2)=16.1 Ом. (3.45)

Добротность нагруженного контура:

Qн=r/(rо+rвн)=14.6, (3.46)

где ro – собственное сопротивление потерь контурной индуктивности, величина которой точно определяется ниже, на данном этапе принимаем ro=1 Ом.

Коэффициент фильтрации П-контура (только для ОК), принимая n=2, т.к. схема ОК однотактная:

Ф=Qн×(n2-1)×n=88. (3.47)

Произведём конструктивный расчёт элементов нагрузочной системы (см.рис.3.7). При этом необходимо выбрать номинальные значения стандартных деталей (С0, C1, C2), входящих в контур, и определить конструктивные размеры нестандартных деталей (L0).

Для настройки контура в резонанс и обеспечения оптимальной связи с нагрузкой в состав ёмкостей С0 и С2 целесообразно включить подстроечные конденсаторы (см.рис.3.9).

Рисунок 3.9 – Схема П-образного контура с подстроечными элементами

Расчёт контурной катушки L0 проводится в следующем порядке:

Размеры катушки показаны на рис.3.10.

Задаёмся отношением V=l/D в пределах 0.5£V£2: V=2.

Задаёмся значением Ks=0.5 Вт/см2 – удельной тепловой нагрузки на 1 см2 сечения катушки.

Определяем площадь продольного сечения катушки S=l×D по формуле:

S=P1ном×hк/Ks=12.04 см2. (3.48)

Рисунок 3.10 – Конструкция контурной катушки

Определяем длину l и диаметр D катушки по формулам:

l==4.9 см; (3.49)

D==2.45 см (3.50)

Число витков N катушки:

11. (3.51)

Амплитуда контурного тока:

Iк=Uк1кр×2×p×f×C1=2.2 А. (3.52)

Диаметр d провода катушки вычисляем по формуле:

 Скачать реферат