Радиопередающее устройство, работающее в режиме однополосной модуляции

- неравномерность АЧХ на fН трансформатора примем равной

a1 = 0,1 ( КБ.ТР > 0,895 )

Выбор типа согласующего трансформатора:

Выбираемый согласующий трансформатор должен обеспечить заданную трансформацию сопротивлений, при этом работать на заданном уровне мощности с равномерной частотной характеристикой, и обладать минимальными потерями. Схема трансформатора приведена на рисунке 11

.

Рис. 11. Схема согласующего трансформатора.

1. Необходимое волновое сопротивление линии:

ZС.ТРЕБ » 20 Ом

2. Амплитудные значения напряжения и тока в нагрузке:

UН » 33,5 В

IН = 0,67 А

Ток в линии IЛ = IН = 0,67 А

3. Выбираем коаксиальную линию КВФ – 25 с волновым сопротивлением ZС = 25 Ом.

4. Оценим общую геометрическую длину линий:

, где

Q < ( 18 ¸ 54 )° при ZС » ZС.ТРЕБ. Примем Q = 30 °

С = 3 × 10 8 – скорость света

e = 2,1 – диэлектрическая проницаемость заполнителя коаксиала

lЛ » 176 см

Выбираем многовитковую конструкцию. Она удобна при использовании гибких линий достаточной длины, что позволяет наматывать их на каркас.

Высшие гармоники тока или напряжения, образованные в результате работы транзистора УМ в нелинейном режиме с Q = 90°, должны быть ослаблены в нагрузке передатчика (фидере) до уровня, определенного в задании на курсовую работу – 45 дБ. С этой целью на выходе передатчика включается фильтр ПВИ, для обеспечения заданной фильтрации гармоник, в первую очередь наиболее интенсивных - второй и третьей. Фильтрующая цепь должна обеспечить минимальное ослабление сигнала в рабочем диапазоне частот передатчика при заданном уровне колебательной мощности (высокий КПД).

Исходные данные для расчета:

- Коэффициент перекрытия передатчика по частоте Кf = 1,6

- RН = WФ = 50 Ом – сопротивление нагрузки

- КБ.Н. ³ 0,8 – допустимое значение КБВ нагрузки

- КБ.ВХ. ³ 0,7 – допустимое значение КБВ на входе фильтрующей цепи

- aДОП = - 45 дБ – необходимый уровень ПВИ

- aСЦ » 0 – дополнительное затухание, вносимое согласующей цепью

- aГN – относительный уровень высших гармоник напряжения (или тока) на выходе УМ. Величина aГN определяется схемой и режимом работы УМ. Для рассматриваемого случая (однотактный УМ в недонапряженном или критическом режиме):

Для наиболее значимой второй гармоники при Q = 90° a2(Q) = 0,212.

Тогда aГ2 » - 7,5 дБ.

Расчет основных параметров фильтра:

1. Так как КfП < 1,9 (допустимая норма) устанавливаем один фильтр.

2. Граничные частоты среза фильтра возьмём равными + 1 МГц к соответствующим частотам fН = 10 МГц и fВ = 16 МГц передатчика.

3. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания фильтрующей цепи:

d = 0,004

Da = 0,02 дБ

4. Минимальное затухание, которое должен обеспечить фильтр в полосе задерживания:

aФN ³ - aДОП + aГN + aСЦaФ2 ³ 42,5 дБ

5. Нормированная частота в полосе задерживания (для ФНЧ):

WЗN = N / КfПWЗ2 = 1,09

6. При выборе схемы фильтра необходимо обеспечить малое входное сопротивление на частотах высших гармоник. В частности, для однотактного УМ ФНЧ должен начинаться с параллельной емкости С1. Для рассматриемого случая aФ2 > (20 ¸ 30) дБ и WЗ2 < (1,5 ¸ 1,8), поэтому рекомендуется применять фильтры Кауэра, имеющие равномерную АЧХ в полосе пропускания, и АЧХ со “всплесками” затухания в полосе задерживания. Используя диаграмму для оценки порядка фильтров Кауэра на рис. [2] и данные таблицы 9, выбираем фильтр 9-го порядка С09 – 05 – 67 с Da = 0,0109 дБ, WЗ = 1,086360377, aФ = 46,4 дБ, r = 5%.

7. Принципиальная схема фильтра приведена на рис. 12.

Рис. 12. Схема фильтра Кауэра 9-го порядка.

Нормированные значения элементов:

c1 = 0,693482L2 = 1,235453c2 = 0,163150

c3 = 1,172824L4 = 0,748031c4 = 1,008319

c5 = 0,793057L6 = 0,575410c6 = 1,456578

c7 = 0,908201L8 = 0,765453c8 = 0,707124

c9 = 0,351309

Производим денормирование:

;;RB = RН = 50 Ом

LB = 1,085147 мкГнСВ = 192,915 пФ

С1 = СВ × с1 = 133,783 пФС2 = СВ × с2 = 31,474 пФ

С3 = СВ × с3 = 226,255 пФС4 = СВ × с4 = 194,52 пФ

С5 = СВ × с5 = 152,993 пФС6 = СВ × с6 = 280,996 пФ

С7 = СВ × с7 = 175,206 пФС8 = СВ × с8 = 136,415 пФ

С9 = СВ × с9 = 67,773 пФ

L2 = LB × l2 = 1,341 мкГн

L4 = LB × l4 = 0,812 мкГн

L6 = LB × l6 = 0,624 мкГн

L8 = LB × l8 = 0,831 мкГн

КПД фильтра:

hФ = 1- r2hФ = 0,9975

Произведем конструктивный расчет катушек L2, L4, L6, L8. Приближенно можно считать, что действующие на LC – элементах напряжения и токи в 3¸5 раз больше номинальных значений напряжения и тока в нагрузке RН.

Действующее значение тока в нагрузке:

IНД » 0,67 А

Действующее значение напряжения на нагрузке:

UНД » 33,5 В

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

L2РАСЧ = 1,1× L2L2РАСЧ = 1,475 мкГн

L4РАСЧ = 1,1× L4L4РАСЧ = 0,893 мкГн

L6РАСЧ = 1,1× L6L6РАСЧ = 0,686 мкГн

L8РАСЧ = 1,1× L8L8РАСЧ = 0,914 мкГн

2. Выберем диаметр провода катушки исходя из соображений ее допустимого перегрева. Для цилиндрической однослойной катушки с естественным (конвекционным) охлаждением:

, где

DТ 2 = 40 К – разность температур провода и окружающей среды.

Примем d = 0,5 мм.

3. Шаг намотки:

g = (1,3¸1,5)×dg = 0,75 мм

4. Число витков спирали катушки:

, где

D – диаметр намотки катушки, см

F – коэффициент формы катушки, зависящий от отношения длины намотки катушки l к ее диаметру D. Катушки на данных частотах обычно берут диаметром D = 0,5 ¸ 0,8 см. Примем D = 0,6. Тогда F = 12 × 10 -3 (из графика).

Таким образом, с учетом приведенных выше условий имеем:

Для L2: D = 0,6 см, l = 3,0 см, N = 7,879 витков.

 Скачать реферат