Курсовая работа: Проектирование связного передатчика с частотной модуляцией
Возможность получения глубокой и линейной ЧМ делает предпочтительным прямой способ в радиовещательных и связных передатчиках. При этом для повышения стабильности средней частоты используют систему автоматической подстройки частоты (АПЧ) по высокостабильному кварцевому эталону.. Будем строить передатчик именно по такой схеме.
В качестве возбудителя передатчика будем использовать генератор, управляемый напряжением (ГУН). Управление ГУН производится через два варикапа, на один из которых подаётся модулирующее напряжение UW , а на другой – управляющее напряжение системы фазовой автоподстройки частоты. Разделение функций управления между двумя варикапами производится из-за того, что девиация частоты под действием модулирующего сигнала относительно невелика (в случае связного передатчика – 3 кГц) в сравнении с диапазоном перестройки ведомого генератора управляющим напряжением с выхода системы ФАПЧ. Для повышения устойчивости в структуру передатчика включают умножители частоты.
Ширина спектра ЧМ сигнала составляет:
(5.1)
где FВ – верхняя частота передаваемого сообщения, для речевых сообщений FВ = 3 кГц; m – индекс модуляции, рассчитанный по формуле:
(5.2)
где Df – девиация частоты на выходе передатчика.
Подставляя в (5.1) и (5.2) численные значения входящих в них величин, получаем, что П = 31,8 кГц.
Исходя из ширины спектра ЧМ сигнала в данном случае, выбираем шаг сетки частот на выходе передатчика равным 50 кГц. Тогда коэффициент умножения частоты выберем равным 8. При этом шаг сетки генератора сетки дискретных частот будет равен 6,25 кГц, а диапазон генерируемых частот – от 22,5 МГц до 23,75 МГц. Для умножения частоты на 8 поставим усилитель мощности и три последовательно включенных удвоителя частоты. Схема удвоителя приведена в Приложении 2.
5. Расчет автогенератора
5.1. Расчёт режима автогенератора
Произведём расчёт генератора, управляемого напряжением – автогенератора, исходя из следующих условий:
| · диапазон рабочих частот | f = 22,5...23,75 МГц; |
| · колебательная мощность в нагрузке | PH = 5 мВт; |
| · фактор регенерации | G = 5; |
| · электронный КПД автогенератора | h = 0,5; |
| · КПД контура автогенератора | hK = 0,3; |
| · добротность ненагруженного контура | Q = 150; |
| · характеристическое сопротивление контура | r = 300. |
Для построения автогенератора выберем транзистор КТ340Б с параметрами:
| b = 100; | fТ = 800 МГц; |
| СК = 3.7 пФ; | tК = 0,04 нс; |
| IК МАХ = 50 мА; | РК ДОП = 150 мВт; |
| UКЭ ДОП = 20 В. | |
Проверим, можно ли пренебречь инерционностью этого транзистора в данных условиях. Для этого необходимо выполнение условия:
(3.1)
где f – частота генерируемых колебаний, fS – граничная частота транзистора по крутизне.
Зададимся следующими величинами: постоянная составляющая тока коллектора IК0 = 8 мА, ЕК = 0,5 UКЭ ДОП = 10 В.
Граничная частота транзистора по крутизне определяется выражением:
(3.2)
где распределённое сопротивление базы rБ , в свою очередь определяется:
(3.3)
а крутизна статической проходной характеристики S0 :
(3.4)
температурный потенциал перехода jТ :
(3.5)
Подставляя значения величин в (3.3), (3.4), (3.5) и (3.2), получаем:
fS = 128,4 МГц,
что составляет 0,160 от f. Таким образом, транзистор в данном случае можно считать безынерционным устройством.
Рассчитаем угол отсечки импульса коллекторного тока через его коэффициент разложения:
(3.6)