Задание на курсовой проект (курсовую работу) по Устройствам генерирования и формирования сигналов Студенту Константинову Константину Вячеславовичу Учебной группы 14-402 Выдано 20 года Срок защиты проекта 20 года Тема проекта
жүктеу/скачать 0.62 Mb.
|
| МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) «МАИ»
на курсовой проект (курсовую работу) по Устройствам генерирования и формирования сигналов
Учебной группы 14-402 Выдано ________________ 20__ года Срок защиты проекта _________________ 20__ года
1.Назначение устройства ______________________________________________________ 2.Мощность __1 Вт 3.Диапазон волн (частот) ___180 МГц (Δ f/f0 = 10-5) 4.Характеристика сигналов подлежащих передаче ЧМ 5.Место установки носимая 6. __________________________________________________________________________ 7. __________________________________________________________________________ 8. __________________________________________________________________________
Руководитель проекта ___________________________ Содержание: Введение.....................................................................................................................................3 Разработка структурной схемы................................................................................................4 Расчёт выходного каскада.........................................................................................................5 Расчёт режима работы выходного усилителя.........................................................................5 Расчёт коллекторной цепи........................................................................................................6 Расчёт базовой цепи..................................................................................................................7 Расчёт цепи питания и смещения…………………………………………………………….9 Расчёт выходной согласующей цепи………………………………………………………..10 Расчёт предвыходного каскада………………………………………………………………12 Расчёт режима работы предвыходного усилителя……………………………………...….12 Расчёт коллекторной цепи………………………………………………………………...…13 Расчёт базовой цепи………………………………………………………………………….14 Расчет цепи питания и смещения……………………………………………………….…..16 Расчет согласующей цепи.………………………………………………………………..….17 Расчет кварцевого автогенератора…………………………………………………………..18 Список используемой литературы…………………………………………………………..19
В данной работе осуществляется проектирование радиопередающего устройства связи. Назначение — организация связи между подвижными объектами путём передачи речевых сообщений по радиоканалу. Так как разрабатываемое РПУ является носимым, то это накладывает ограничения на массогабаритные характеристики, энергопотребление. Разработка структурной схемы Проанализировав исходные данные технического задания , определим структурную схему и зададимся её параметрами. Автогенератор формирует несущую частоту передатчика. Заданную стабильность частоты можно обеспечить только с помощью кварцевой стабилизации частоты. Следовательно, используем автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты (КАГ). Для повышения мощности КАГ до 1 Вт, как требуется в ТЗ, необходимо использовать не менее двух каскадов усиления мощности. Заданную частоту 180 МГц (согласно ТЗ) можно получить, используя КАГ совместно с умножителем частоты (УЧ). Для передачи полезной информации используем частотную модуляцию. Для работы передатчика требуется источник питания, энергия которого преобразуется в энергию ВЧ колебаний. Для согласования входных и выходных сопротивлений между устройствами в передатчике будем использовать согласующие цепи (СЦ), которые одновременно будут служить фильтрами. С КАГ УЧ М 
ПУМ УМ     
ИП    труктурная схема проектируемого РПУ будет иметь следующий вид:
АНТ
НЧ КАГ-кварцевый автогенератор; УЧ-умножитель частоты; М-модулятор; ПУМ-предварительный усилитель мощности; УМ-усилитель мощности; ИП-источник питания; АНТ-гнездо антенны; НЧ-гнездо источника низкочастотного сигнала Расчёт выходного каскада. Расчёт режима работы выходного усилителя. Требуемая мощность транзистора Рвых1 определяется исходя из заданной мощности усилителя Рвых: Рвых1 = Рвых / ηк вых , где ηк вых — КПД выходной согласующей цепи усилителя Для выходного каскада можно принять ηк вых равным 0,8. Рвых1 = 1 Вт / 0,8 = 1,25 Вт Транзистор должен удовлетворять условию: fраб < 0,3fгр fгр > 3,3fраб fгр > 600 Мгц В качестве активного прибора выберем транзистор 2Т920Б:
Зададимся углом отсечки коллекторного тока. Он выбирается в пределах 70-90 градусов, для получения достаточно высокого электронного КПД. Из пособия (1) выберем θ=90о и сведём необходимые параметры в таблицу:
Для расчёта режима транзистора мощного усилителя высокой частоты воспользуемся методикой, представленной в (1) Расчёт коллекторной цепи 1.Напряженность граничного режима Рвых1 = 1,25 Вт αо = 0,319 Sгр = 0,6 См Uko = 12,6 В
= 0,909 2.Амплитуда первой гармоники коллекторного напряжения и тока Uk1 = Uk0 * ξгр Uk1 = 11,45 В Ik1 = (2* Рвых1)/ Uk1 Ik1 = 218,3 мА 3. Постоянные составляющие коллекторного, базового и эммитерного токов: h21 = 40 g1 = 1,57 Iko = Ik1 / g1 Iko = 139 мА IБ0 = Iko / h21 IБ0 = 3,4 мА IЭ0 = Iko + IБ0 IЭ0 = 142,4 мА 4. Максимальная величина коллекторного тока αо = 0,319 IK МАКС = Iko / αо IK МАКС = 435,7 мА < 1 А 5. Мощности, потребляемая от источника питания и рассеиваемая на коллекторе транзистора соответственно PO = Iko * Uko PO = 1,75 Вт PP = PO - Рвых1 PP = 0,5 Вт 6. КПД коллекторной цепи ηЭ = Рвых1 / PO ηЭ = 0,71 7. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки RK1 = Uk1 2 / 2*Рвых1 RK1 = 52,44 Ом Расчёт базовой цепи 1. Дополнительное сопротивление между базой и эмиттером. Fгр = 800 МГц СЭМ = 80 пФ RД = h21 / 2*π*Fгр*СЭМ RД = 99,4 Ом 2. Амплитуда базового тока γ1 = 0,5 χ = 1+2*π*Fгр*СЭМ*RK1*γ1 χ = 12,147 
IБ1 = 1,2 А 3. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе U' = 0,7 В 
UБЭМАКС = 12,4 В > UБДОП (UБДОП = 4 В) Следовательно необходимо уменьшить RД RД ≤  * ( |UБДОП |+|U'| ) / (1+cos(θ))*IБ1
RД =33 Ом ≤ 35 Ом При это необходимо включить параллельно RД дополнительную ёмкость СД СД = h21Э/ 2*π*Fгр*RД -СЭМ СД = 161 пФ 4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе γо = 0,319 Rб = 0,5 Ом RЭ = 1,02 Ом
UБ0 = - 0,546 В 5. Активная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора
LВХ = 2,7 нГн
xВХ1 = 1,186 Ом 6. Мощность возбуждения
PВ1 = 363 мВт 7. Коэффициент по мощности
КР = 3,442
Рассчитаем сопротивление автосмещения, определяющее смещение на базе транзистора. Значения Uбо и Iбо возьмем из режима расчета работы транзистора. Значение находим из соотношения:
Ra = 160.5 Ом Рассчитаем блокировочные элементы на цепи смещения: ω∙Lбл>>rвх1
LБЛ = 5,3 нГн Примем LБЛ = 5,6 нГн
СБЛ = 6,98 нФ Примем СБЛ = 8,2 нФ Рассчитаем блокировочные элементы на цепи питания Блокировочная индуктивность:
LБЛ1 = 463,6 нГн Примем LБЛ1 = 470 нГн
СБЛ1 = 84 пФ Примем СБЛ1 = 91 пФ Разделительная емкость должна удовлетворять условию: 1/(ω∙Ср)<
СР = 168 пФ Примем СР = 180 пФ
Расчет согласующей цепи будем вести исходя из схемы представленной на рис.2 
Исходные данные для расчета Rк1=52,44 Ом, RН=50 Ом и Rо=20 Ом Нагруженную добротность цепи Q1 и Q2 находим по следующим формулам:
X1 = 41,17 
X3 = 49.9 Полоса пропускания согласующей цепи:
f = 72 МГц Ненагруженная добротность должна удовлетворять условию:
QO = 12.49 КПД выходной цепи:
L = 44.1 нГн C1 =21,4 пФ C2 =21,6 пФ Расчёт предвыходного каскада. Расчёт режима работы предвыходного усилителя. Требуемая мощность транзистора Рвыхпред1 определяется исходя из заданной мощности усилителя Рвых: Рвыхпред1 = Рв1 / ηк вых , где ηк вых - КПД выходной согласующей цепи усилителя. Рвых1 = 363 мВт / 0,8 = 453 мВт Транзистор должен удовлетворять условию: fраб < 0,3fгр fгр > 3,3fраб fгр > 600 Мгц В качестве активного прибора выберем транзистор 2Т610Б:
Зададимся углом отсечки коллекторного тока. Выберем 110 градусов, для получения достаточно высокого коэффициента усиления по мощности. Из пособия (1) выберем θ=110о и сведём необходимые параметры в таблицу:
Для расчёта режима транзистора мощного усилителя высокой частоты воспользуемся методикой, представленной в (1) Расчёт коллекторной цепи 1.Напряженность граничного режима Рвых1 = 0,453 Вт αо = 0,379 Sгр = 0,11 См Uko = 12,6 В
= 0,836
Uk1 = Uk0 * ξгр Uk1 = 10,5 В Ik1 = (2* Рвых1)/ Uk1 Ik1 = 85 мА 3. Постоянные составляющие коллекторного, базового и эммитерного токов: h21 = 130 g1 = 1,40 Iko = Ik1 / g1 Iko = 61,4 мА IБ0 = Iko / h21 IБ0 = 472 мкА IЭ0 = Iko + IБ0 IЭ0 = 61,872 мА 4. Максимальная величина коллекторного тока αо = 0,379 IK МАКС = Iko / αо IK МАКС = 162 мА < 300 мА 5. Мощности, потребляемая от источника питания и рассеиваемая на коллекторе транзистора соответственно PO = Iko * Uko PO = 773,7 мВт PP = PO - Рвых1 PP = 320,8 мВт 6. КПД коллекторной цепи ηЭ = Рвых1 / PO ηЭ = 0,58 7. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки RK1 = Uk1 2 / 2*Рвых1 RK1 = 122,5 Ом Расчёт базовой цепи 1. Дополнительное сопротивление между базой и эмиттером. Fгр = 800 МГц СЭМ = 15 пФ RД = h21 / 2*π*Fгр*СЭМ RД = 1,724 кОм 2. Амплитуда базового тока γ1 = 0,713 χ = 1+2*π*Fгр*СЭМ*RK1*γ1 χ = 7.589
IБ1 = 206 мА 3. Максимальное обратное напряжение на эмиттерном переходе U' = 0,7 В 
UБЭМАКС = 7.3 В > UБДОП (UБДОП = 4 В) Следовательно необходимо уменьшить RД RД ≤ * ( |UБДОП |+|U'| ) / (1+cos(θ))*IБ1
RД =910 Ом ≤ 1015 Ом При это необходимо включить параллельно RД дополнительную ёмкость СД СД = h21Э/ 2*π*Fгр*RД -СЭМ СД = 13.4 пФ 4. Напряжение смещения на эмиттерном переходе γо = 0,509 Rб = 6 Ом RЭ = 2 Ом
UБ0 = - 2.434 В 5. Активная и реактивная составляющая входного сопротивления транзистора
LВХ = 2,592 нГн
xВХ1 = - 8,46 Ом 6. Мощность возбуждения
PВ1 = 229 мВт 7. Коэффициент по мощности
КР = 1,957
Рассчитаем сопротивление автосмещения, определяющее смещение на базе транзистора. Значение Uбо и Iбо из режима расчета работы транзистора. Значения Rа найдем из соотношения:
Ra = 5.152 кОм Рассчитаем блокировочные элементы на цепи смещения: ω∙Lбл>>rвх1
Lбл = 18,7 нГн Примем Lбл = 22 нГн
Сбл = 1.986 нФ Примем Сбл = 2,2 нФ Рассчитаем блокировочные элементы на цепи питания:
Lбл1 = 1,084 мкГн Примем Lбл1 = 1,2 мкГн
Сбл1 = 36,071 пФ Примем Сбл1 = 39 пФ Разделительная емкость должна удовлетворять условию: 1/(ω∙Ср)<
СР = 71,141 пФ Примем СР = 82 пФ Расчет согласующей цепи Исходные данные для расчета: Rк1=122,56 Ом, rвх1=2,22 Ом =Rн
Значения Rк1 и Rн связаны со значениями реактивной сопротивлений Г-образной цепи соотношениями:
QH = 7,352 
X1 = 16.6
X2 = 16.36
C1 = 53.03 пФ 
L = 14.5 нГн Расчет кварцевого автогенератора Автогенератор – это источник электромагнитных колебаний, в котором колебания возбуждаются самостоятельно без внешнего возбуждения. В РПУ АГ применяют в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Основное требование, предъявляемое к ним – высокая стабильность частоты. АГ проектируется таким образом, чтобы в нем возбуждались гармонические колебания. Основным элементом АГ является резонатор, главное свойство которого – колебательный характер переходного процесса. В соответствие с требованиями к частоте и выходной мощности выбираем АГ на микросхеме POS-200 Назначение выводов: 1 – питание 2 – выход 3 – вывод кварца 4,5,6,7 – корпус 8 - вход
Список используемой литературы (1) Р.А. Грановская «Расчет каскадов радиопередающих устройств» Москва изд. МАИ 1993 год (2) Н.С. Давыдова «Методические указания к курсовому проектированию радиопередающих устройств» Москва изд. МАИ 1991 год (3) Под общей редакцией Н. Н. Горюнова «Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник» Москва Энергоиздат 1982 год (4) Конспект лекций по курсу «Устройства генерирования и формирования сигнала» жүктеу/скачать 0.62 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
