Разработка передающего устройства системы беспроводного удаленного доступа
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
мплитуда модулированного сигнала на выходе генератора:
.2.3 Выбор и расчет схемы преобразователя частоты
Преобразователем частоты называют устройство, в котором несущая частота сигнала преобразуется в более низкую (разностную) или более высокую (суммарную) частоту сигнала и гетеродина, то есть происходит перенос спектра сигнала с сохранением закона модуляции.
Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Основными элементами смесителя являются: нелинейный элемент, входное устройство и выходной фильтр, настроенный (в данном случае) на суммарную частоту частотно- модулированного сигнала, с несущей частотой и частотой гетеродина
Преобразователь частоты является линейным элементом для колебаний сигнала, информацию о котором несет огибающая биений, воздействующая в области линейной части вольтамперной характеристике нелинейного элемента. В то же время преобразователь - нелинейный элемент для колебаний гетеродина, заполняющих биения и воздействующих в нелинейной области характеристики смесителя. Преобразователи частоты характеризуются следующими основными параметрами: коэффициентом преобразования Кпрг, коэффициентом шума Nш, полосой пропускания входной и выходной проводимостью .
Величина коэффициента преобразования и коэффициента шума Nш зависит от амплитуды гетеродина и напряжения смещения .
,
где - крутизна преобразования в оптимальном режиме, равная ;
Смеситель Пр.Ч-1 выполнен на полевом транзисторе VT2. Сигнал от генератора-модулятора (1L2, 1C7, 1L3, 1C8) через разделительный конденсатор 1С9 поступает на 1-й затвор транзистора смесителя ПЧ1 1VT2. На второй затвор 1VT2 через буферный каскад на транзисторе 1VT3 через разделительный конденсатор 1С10 и контур 1L4 1С11 поступает сигнал первого гетеродина частотой (рисунок 23).
Смеситель ПЧ1 работает с нулевым смещением на первом затворе, имеет высокую крутизну преобразования и малые собственные шумы.
Результирующий сигнал (300,3 МГц) выделяется на полосовом фильтре 1L5, 1C12, 1R14 и поступает на каскад УВЧ на транзисторе VT4.
Нагрузкой транзистора является контур 1L6, выходная емкость транзистор 1VТ4 (С22).
Контур (1L4, 1С11) настроен на основную частоту На частотах свыше 200МГц сосредоточенная индуктивность принимается 0,1тАж0,3мкГн, а емкость контура рассчитывается по формуле:
Дополнительную емкость в контур ставить не требуется. Ограничиваемся выходной емкостью транзистора. В качестве транзистора выбираем BF998.
Рисунок 23 - Электрическая схема преобразователя
Расчет контуров 1L2, 1C7 и 1L3, 1С8:
Расчет контуров 1L5 и 1L6. Задаемся индуктивностями 1L5=1L6=0,02 мкГн. Контура настраиваются на частоту 300,3 МГц.
В качестве смесителя выбираем полевой транзистор с двумя затворами типа BF998 м большим входным сопротивлением и малыми межэлектроемкостями. Угол отсечки выбираем . При преобразовании на первой гармонике гетеродина крутизна преобразователя определяется выражением:
,
где - амплитуда первой гармоники крутизны;
- коэффициент разложения.
Для (график кривых Берга на рисунке 6.7 [9]). Тогда
.
Внутренняя проводимость преобразователя
,
где - коэффициент разложения.
Для ;
- внутренняя проводимость транзистора в открытом состоянии 0,4 Ом.
Коэффициент преобразования Кпр преобразователя частоты:
,
где - общая резонансная проводимость фильтра ;
.
Находим устойчивый коэффициент усиления:
Для нормальной работы радиотехнического устройства выбираем и находим величину:
Для полевых транзисторов можно считать:
Выбираем Rш=500 Ом, Rш=1Rм
где Q0 - резонансная добротность ненагруженного контура, которая принимается равной Q0=50-100.
.2.4 Расчет каскада УВЧ
Каскад УВЧ выполнен на транзисторе 1VT4 типа КТ3120А по схеме с общим эмиттером (рисунок 23). Транзистор КТ3120А кремниевый эпитаксиально-планарный n-p-n СВЧ усилительный с нормированным коэффициентом шума на частоте 400 МГц, масса транзистора не более 0,3 г.
Граничная частота при , - 1,8 ГГц;
Минимальный коэффициент шума N-2 дБ;
Оптимальный коэффициент усиления по мощности Кр10 дБ;
Статический коэффициент передачи тока h21=40;
Емкость коллекторного перехода не более Ск=2 пФ;
Емкость эмиттерного перехода СЭБ=3,2 пФ;
Постоянная времени цепи обратной связи ;
Емкость коллектора-база СКБ=0,015 пФ.
Рассчитываем выходной контур 1L6, Ск.
Задаемся индуктивностью 1L6=0,03мкГн, тогда полная емкость контура равна:
,
.
Принимаем Сдоп = 1С18=5,1пФ.
Определяем сопротивление шунта 1R16:
,
Где
;
Проводимость нагруженного контура:
Если dк<d0, то шунтирующий резистор в контур ставить не требуется.
Полоса пропускания контура будет значительно больше требуемой.
Предельные эксплуатационные данные:
постоянное напряжение коллектор-база
постоянное напряжение коллектор-эмиттер
постоянное напряжение эмиттер-база
постоянный ток эмиттера
постоянный ток коллектора
постоянная рассеиваемая мощность Рк=100 мВт.
Общее тепловое сопротивление Rт=0,86к/мВт.
Максимально допустимая мощнос