|
|
2. Расчет выходного каскада
2.3 Расчет элементов
Определим номиналы разделительных конденсаторов, на рабочей частоте их сопротивление должно быть мало по сравнению с сопротивлением нагрузки:
Из стандартного ряда выбираем 220 пФ.
Аналогичными рассуждениями будем оперировать и при нахождении значений номинала индуктивности. Только их сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением нагрузки на центральной рабочей частоте, а потому запишем:
Конденсатор С1 необходим для цепи питания для токов высокой частоты. Его сопротивление должно быть намного меньше, чем сопротивление разделительных конденсаторов. Выберем его номинал равным 0,01 мкФ.
2.4 Расчет выходного согласующего устройства
Согласующее устройство должно обеспечивать согласование выхода оконечного каскада, имеющего выходное сопротивление 17 Ом с фидером, имеющим сопротивление 50 Ом. Cхема согласующего устройства представлена на рисунке 4.
Здесь R1>R2. Тогда R2=Rэ=17 Ом, а R1=Rн =50 Ом. Расчет будем вести для максимальной частоты рабочего диапазона fр=150 МГц.
Рис. 4 − Принципиальная схема цепи согласования
где Q1=10 - выбранное значение добротности.
Определим вспомогательную добротность второй половины согласующей цепи:
Определим вторую часть сопротивления поперечной ветви:
 .
Выбираем значения  и  , 
3. Расчет предвыходного каскада
Схема предоконечного каскада аналогична схеме оконечного и приведена на рисунке 3. Выходной мощностью предоконечного каскада является входная мощность оконечного каскада, то есть  В качестве активного элемента используем транзистор КТ938Б-2. Его основные параметры приведены в таблице 2.(Приложение 3)
3.1 Расчет коллекторной цепи
Напряжение питания = 30 В. Угол отсечки выберем θ=90̊.
Рассчитаем коэффициент использования источника питания ξкр в критическом режиме
 ,
где  - коэффициент Берга для первой гармоники.
Рассчитаем амплитуду первой гармоники напряжения U1 на коллекторе транзистора в критическом режиме
Максимальное напряжение на коллекторе
Амплитуда первой гармоники коллекторного тока
где P1 =1 Вт - выходная мощность передатчика.
Максимальный коллекторный ток
Постоянная составляющая коллекторного тока
7) Максимальная мощность, потребляемая от источника питания
Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора
Сопротивление коллекторной нагрузки (эквивалентное выходное сопротивление каскада усиления)
Коэффициент полезного действия коллекторной цепи при номинальной нагрузке
3.2 Расчет входной цепи
Постоянная составляющая коллекторного тока
Постоянные составляющие эмиттерного токов
Расчет дополнительных параметров.
Дополнительное сопротивление
Дополнительный параметр χ
Амплитуда тока базы
Максимальное обратное напряжение на эмитерном переходе
где Eотс - напряжение отсечки, для кремниевых транзисторов Eотс ≈0,7 В.
Найдем эквивалентные параметры транзистора для включения в схеме с общим эмиттером.
Эквивалентная индуктивность транзистора
Эквивалентная сопротивление транзистора
Эквивалентная емкость транзистора
Активная составляющая входного сопротивления транзистора
Реактивная составляющая входного сопротивления транзистора
Входное сопротивление транзистора
Рассчитаем входную мощность
Коэффициент усиления по мощности
Ориентировочный расчет радиопередатчика с АМ по структурной схеме
Согласно техническому заданию, передатчик должен обладать следующими параметрами: P
= 100 кВт;
индекс модуляции m = 1;
диапазон рабочих частот fmin fmax = 0.1 0.3 МГц.
Исходя из заданных выше параметров произведем ориентировочный расчет элементов радиопередатчика.
Пиковая мощность в антенне при этом составит:
Мощности P1T и P1max, отдаваемые приборами ОК определяются формулами:
где  ориентировочный КПД выходной колебательной системы. выбранный из таблицы, приведенной в [3] и [4], КПД фидера.
Тогда P1T= 136 кВт, P1max= 544 кВт.
В связи с тем, что в ОК реализована анодная модуляция то номинальная мощность ЭП выбирается по правилу P1ном⋍2P1T= 272 кВт (номинальная мощность генераторных ламп).
Т.к. при разработке ОК использовалась двухтактная схема, то P1ном лампы=  .
Выбор типа лампы осуществляется по таким параметрам как P1ном ламы и максимальной рабочей частоте fmax.
По справочным таблицам, представленным в[1] и [4] была выбрана лампа ГУ 66 Б, имеющая следующие параметры [5]: Ea ном= 10 кВ; S = 0.16 А/В, Pном справ= 150 кВт.
Описание лампы ГУ 66 Б приведено в приложении 1.
Принципиальная схема проектируемого радиовещательного передатчика представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Принципиальная схема проектируемого передатчика с АМ.
3.3 Расчет элементов
Определим номиналы разделительных конденсаторов на рабочей частоте их сопротивление должно быть мало по сравнению с сопротивлением нагрузки:
Из стандартного ряда выбираем 22 нФ.
Аналогичными рассуждениями будем оперировать и при нахождении значений номинала индуктивности. Только их сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением нагрузки на центральной рабочей частоте, а потому запишем:
Конденсатор С1 необходим для цепи питания для токов высокой частоты. Его сопротивление должно быть намного меньше, чем сопротивление разделительных конденсаторов. Выберем его номинал равным 0,01 мкФ.
3.4 Расчет согласующего устройства
Согласующее устройство должно обеспечивать согласование выхода предоконечного каскада, имеющего выходное сопротивление 448 Ом с оконечным, имеющим сопротивление 2 Ом. Cхема согласующего устройства представлена на рисунке 5.
Здесь R1>R2. Тогда R1=Rэ=448 Ом, а R2=rвх =2 Ом. Расчет будем вести для максимальной частоты рабочего диапазона fр=150 МГц.
Рис. 5 − Принципиальная схема цепи согласования
 .
Индуктивность катушки:
Емкость конденсатора:
Выбираем значения  и 
Расчет предоконечного каскада
ЭП для предоконечного каскада выбирается по следующему правилу: по справочным таблицам, приведенным в [3] находится коэффициент усиления мощности Np = 30 .. 50. Примем Np = 50. Тогда мощность предыдущего каскада, необходимая для возбуждения ОК составляет
Для данной мощности подходит лампа ГУ - 39 Б , у которой Pном = 13 кВт [5]. Характеристики ГУ 39 Б приведены в приложении 2.
В качестве цепи согласования ПОК и ОК может быть применена П цепочка [3].
Расчет модуляционного устройства
ММУ реализовано с использованием усилителя класса D. Принцип работы данного ММУ подробно описан в [2] и [3]. Двухтактный усилитель класса D предназначен для усиления модулирующего сигнала. Для подачи постоянной составляющей Ia0т к ОК служит отдельный источник питания с напряжением Еат и дроссель Ld4. Модулирующее напряжение UΩ подается к широтно - импульсному модулятору и последующему импульсному усилителю и далее к лампе V2. Управление второй лампой V1 производиться напряжением, падающим на сопротивление R1 от анодного тока лампы V2[3].
Принципиальная схема данного устройства приведена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1 Принципиальная схема ММУ с двухтактным усилителем класса D.
К преимуществам данной схемы относятся:
существенное увеличение КПД усилителя, вследствие того, что лампы каскада работают в ключевом режиме, а постоянная составляющая тока Ia0 т ОК проходит через дроссель с малым сопротивлением обмотки;
постоянный КПД усилителя при разных уровнях усиливаемого сигнала ( при рациональном выборе ламп, КПД в таком усилителе может достигать 95% - 97%) [2];
отсутствие тяжелого, громоздкого, дорогостоящего модуляционного трансформатора[2].
К недостаткам данной схемы можно отнести:
необходимость тщательной регулировки управления лампами, исключающей их одновременное открытие, что привело бы к замыканию источника питания 2Еа.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для предотвращения прерывания тока в катушке Ld2 в моменты переключения ламп.
Т.к расчет параметров режима ОК выполнен, то определяется
 = 75 кВт.
Исходя из рассчитанных параметров выбирается лампа ГУ- 66 Б [5].
Диоды VD1 и VD2 выбираются по следующим параметрам:
Обратное напряжение Eобр Еп,
Максимальный импульсный ток ID max=  38 А
Прямое сопротивление открытого диода rD - желательно возможно меньше. Номинал индуктивности дросселя фильтра Ld1 выбирается в несколько Генри. Ld1= 5 Гн .
Конденсатор C1 выбирается из условия  тогда C1 =253 пФ
Фильтр Ld2, Ld3, C2, C3 выполнен в виде полузвена Ld2C2 по Баттерворту. Следовательно
 5.2 мГн
 48.2 нФ
4. Расчет транзисторного автогенератора
Наиболее распространенными задающими автогенераторами являются генераторы на биполярных транзисторах с кварцевой стабилизацией частоты.
На рис. 4 изображена принципиальная электрическая схема транзисторного автогенератора. Колебательная система здесь образована кварцевой пластиной, играющей роль индуктивности, и конденсаторами C2 и C2.
Рис. 4 − Принципиальная электрическая схема кварцевого автогенератора на биполярном транзисторе |
|
|
Скачать 366.48 Kb.