Проектирование передатчика
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?сших гармоник, возникших в усилителе мощности.
Применение полосовых фильтров вместо фильтров нижних частот в данной схеме приведёт в конечном итоге к уменьшению шума на входе усилителя мощности.
В общем случае передатчик имеет следующие входы:
- Питание, от бортовой сети 115В 400Гц.
- Входной сигнал, в диапазоне 300 3400 Гц.
- Сигнал выбора рабочей частоты (одной из 32 возможных в диапазоне)
- Выбор схемотехнических решений и расчёт отдельных узлов передатчика
3.1 Расчёт выходного усилительного каскада
Ключевыми требованиями для проектируемого усилителя являются: нелинейность амплитудной характеристики и КПД.
Выходная мощность, ограниченная на уровне 25Вт легко достижима при усилении двумя каскадами.
Диапазон рабочих частот ограничен f = 6525…6685 кГц, малый при этом не требуется специальных мер для выравнивания частотных характеристик усилителя.
Выходной усилительный каскад работает при больших уровнях сигналов, поэтому требования к коэффициенту шума в данной работе подробно рассматривать не будем, ограничимся лишь оценкой шума, вносимого предоконечным усилительным каскадом.
Уровень нелинейных искажений, вносимый модуляторами гораздо выше, чем средние показатели нелинейных искажений усилителей, поэтому в расчетах установим ограничение в Кни = 0,5%, при грамотном подборе рабочей точки такой уровень нелинейных искажений легко достижим.
3.1.1 Расчёт оконечного усилительного каскада
Для улучшения показателей КПД выберем для оконечного каскада УВЧ режим работы AB, это позволит отказаться от применения на выходе усилителя сложных фильтрующих цепей, которые могли бы отразиться на снижении общего КПД.
В качестве усилительного элемента выберем биполярные транзисторы. В первую очередь это связано с большей крутизной данных транзисторов, то есть при грамотном подборе качественных транзисторов достаточно одного каскада усиления. Этим параметрам полностью удовлетворяют специализированные транзисторы BLW50F производства Philips Semiconductor. Это n-p-n кремниевые биполярные транзисторы, специально изготавливаемые для использования в промышленных и военных приёмопередатчиках в усилителях ВЧ КВ и УКВ диапазонов.
Номинальная выходная мощность транзистора в режиме с отсечкой 60Вт.
Данная серия транзисторов обладает повышенной надёжностью и расширенным диапазоном температур, так максимальная допустимая температура перехода ограничена 200С, а при температуре корпуса 100 С допустимая мощность в режиме с отсечкой 35Вт,.
Усилительные элементы включим по схеме с общим эмиттером, в двухтактной схеме включения, при этом уровень мешающих гармоник на выходе усилителя существенно снижается.
При напряжении питания 50В передаточная характеристика по току будет слабо отличаться от представленной на рис 3.3. Исходя из этой характеристики, выходной ток одного транзистора будет приблизительно равен 0,25 А
Рисунок 3.1 Зависимость тока коллектора от напряжения база-эмиттер
При полученном выходном токе в 0,3А и напряжении питания 50В, расчётная выходная мощность одного плеча усилительного каскада
При этом выходная расчётная мощность двух каскадов в двухтактном режиме равна:
Оценим коэффициент усиления выходного каскада.
Коэффициент усиления по напряжению равен отношению напряжения питания выходного каскада к входному напряжению.
Коэффициент усиления по току зависит в первую очередь от выбранного рабочего режима транзистора, температуры. так при Uвх=0,8В, температуре 25 градусов, и напряжении питания Еп = 50В,
KI=hFE=?=37
Результирующий коэффициент усиления
Kвых=КI =?=2312
При данном выборе параметров и рабочей точки уровень интермодуляционных искажений третьего и пятого порядков будут соответственно: -33 и -37дБ.
Рисунок 3.2 Уровень интермодуляционных искажений третьего и пятого порядка соответственно для усилителя класса АВ в зависимости от выходной мощности
3.1.2 Расчёт предоконечного усилительного каскада
Типичное значение выходного сопротивления микросхемы модулятора при напряжении питания Vcc = 6В, Rвых = 800Ом.
Входное и выходное сопротивления электромеханических фильтров в зависимости от исполнения имеют сопротивления от 600 до 4000 Ом, поэтому изготовить партию фильтров на заказ с сопротивлением 800Ом не составляет трудностей. Фильтр вносит среднее затухание в полосе пропускания около 1,5 дБ, что соответствует изменению выходного напряжения в Кфпч = 1/1,4 = 0,71 раза.
Отсюда вытекает первое условие, входное сопротивление предоконечного каскада должно иметь сопротивление не менее 600Ом.
Из всего вышесказанного вытекает необходимость в преобразовании сопротивления выхода фильтра в сопротивление входа транзисторного каскада.
Оптимальный уровень выходного сигнала предоконечного каскада должен быть в пределах 0,8В, минимальный ток 8 мА, при этом входная мощность Pвх.ус = 6,4мВт. Мощность, передаваемая с выхода фильтра
Необходимый коэффициент усиления предоконечного каскада должен составлять
.
Для этого наилучшим образом подойдёт схема с общим коллектором в режиме A, однако из за того, что эмиттерный повторитель не усиливает напряжение, к его выходу подключим трансформатор, с коэффициентом передачи K = 8, основное предназначение которого увел?/p>