Радиопередатчик радиорелейной линии с цифровой модуляцией

2. Расчёт структурной схемы разрабатываемого устройства

В результате расчета структурной схемы определяется число каскадов, уточняется их вид, взаимосвязь и общие характеристики.

Расчет начинается с последнего каскада структурной схемы, так как в соответствии с заданием проектируемый передатчик должен обеспечить на выходе требуемые характеристики.

Сопротивл

ение нагрузки: 50 Ом.

Минимальная мощность (Pn), отдаваемая транзистором оконечного каскада (ОК) в нагрузку: 28 Вт.

Несущая частота: 1.7 ГГц.

Колебательная мощность, отдаваемая транзистором ОК:

Pk=1.2*Pn(1)

По формуле (1) получаем: Рk= 33.6 Вт.

В усилительных каскадах передатчиков, чтобы исключить возможность самовозбуждения, обычно, используют транзисторы, не имеющие большой запас по граничной частоте и рассеиваемой мощности. При выборе транзистора, чаще всего, задаются следующими условиями:

0.3fT<f0 <fT (2)

где – рабочая частота, – граничная частота передачи тока по схеме с общим эмиттером

Как видно из формулы (2), для достижения требуемых параметров усилителя нам подойдёт транзистор КТ948А (параметры транзистора приведены в приложении А).

Коэффициент усиления по мощности каскада определяется по формуле:

, (3)

где Kpt = 10, ft = 1950, Pt = 40 и Ekt = 45 – экспериментальные параметры транзистора (приложение 1), f=1700 МГц – частота усиливаемого сигнала, P1=28 Вт – мощность усилителя, Ek – напряжение питания.

По формуле (3) получаем коэффициент усиления по мощности ОК: Kp=12.8.

Мощность, поступающая с выхода предоконечного каскада(ПОК) на вход ОК определяется по формуле:

(4)

Из формулы (4) получаем Pvh=2.625 Вт, то есть на выходе ПОК, с учётом потерь в согласующей цепи, мы должны обеспечить мощность 3.1Вт.

Выберем транзистор для предоконечного каскада типа 2Т937Б-2. Его характеристики приведены в приложении А. Коэффициент усиления пред-оконечного каскада рассчитывается также, как и для ОК и равен Kpпок=40.

Для увеличения стабильности ПОК можно ввести в его цепи дополнительные затухания и тем самым уменьшить коэффициент усиления доKpпок=20. Мощность, поступающая на вход ПОК со смесителя рассчитывается по формуле (4) и составляет Pvhпок=0.156 Вт.

Таким образом для обеспечения выходной мощности передатчика необходимо использовать два каскада основного усиления реализованных на транзисторах КТ948А и 2Т937Б-2. Характеристики выбранных транзисторов приведены в приложении А. Далее необходимо обеспечить необходимую мощность на выходе смесителяPvihсм=0.156 Вт. Приняв во внимание, что коэффициент полезного действия смесителя составляет ηсм = 30…50%, мощность на входе смесителяPvhсм = 0.156/0.3= 0.52 Вт.

Далее необходимо определить полосу частот занимаемую информационным сигналом:

(5)

Согласно техническому заданию число каналов 360, к каждым пятнадцати каналам добавляется один служебный, поэтому число каналов возрастёт до 384. Так как в качестве типа модуляции выбрана 8ОФМ, то для такого количества каналов можно выбрать скорость передачи B = 2.048Мбит/с, а m = 3. Подставляя данные в формулу (5) получим полосу частот больше чем 1.5МГц. Для обеспечения допустимого уровня искажений примем полосу 7МГц.

Выходное сопротивление нашего каскада необходимо согласовать с фидером ведущим к антенне сопротивлением 50 Ом. Согласование проведем с помощью микрополосковых линий. Определим волновое сопротивлении линии и ее электрическую длину по формулам:

(6)

(7)

Получаем

=118 Ом, =1.57

С помощью программы TXLINE 2003 определим параметры микрополосковой линии . Экран программы приведен на рисунке 2

С помощью программы определили:

Материал диэлектрика – воздух

Материал напыления - медь

Длина микрополосковой линии (L) - 43.9 мм

Ширина микрополосковой линии(W) – 0.29 мм

Толщина микрополосковой линии – 0.254 мм

Толщина напыления меди – 0.001 мм

3. Электрический расчёт схемыавтогенератора

Электрический расчёт автогенератора проводится с использованием ЭВМ. Основным программным обеспечением для математических расчётов являлся пакет математического моделирования Mathcad 15. Также по данным расчёта было проведено моделирование данного генератора в программе ElectronicWorkbench.

Так как генератор рассчитывается для применения в качестве генератора промежуточной частоты в модуляторе, то следует обратить внимание на условия выбора его частоты.

Обязательным условием успешной реализации УМ на несущей частоте является [3]:

Fгр,max<<Fн<<Fраб (8)

гдеFгр,max— высшая модулирующая частота группового тракта, Fн — унифицированная несущая частота,Fраб— рабочая частота передатчика. Только при условии Fгр,max<<Fн может быть получена глубокая и линейная ФМ, а при условии Fн<<Fрабобеспечивается требуемая стабильность частоты.

На практике применяются три значения Fн: 35,70, 140 МГц. Частота 35 МГц применяется при рабочих частотах Fраб< 1 ГГц и небольшом числе каналов; Fн = 70 МГц — при Fраб>> 1 ГГц и числе каналов до 1800; в новых системах с числом каналов больше 1800 и при высоких несущих частотах (Fраб> 5 ГГц) более целесообразна Fн = 140 МГц.Так как Fраб= 1.7ГГц и число каналов 360, то выбрана частотаFн = 70 МГц.

В качестве расчётной, выбрана схема кварцевого автогенератора с резонатором между коллектором и базой[22].

Принципиальная схема кварцевого автогенератора представлена на рисунке 3.

В качестве активного элемента для данной схемы выбран транзистор КТ324А, параметры которого представлены в таблице 1.

Таблица 1– Основные параметры транзистора КТ324А

 Скачать реферат