Частотно-модулированный СВЧ передатчик
Контрольная работа - Компьютеры, программирование
Другие контрольные работы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Лист замечаний
Введение.
Техническое задание
.Анализ технического задания и выбор структурной схемы.
.Расчет параметров устройств передатчика.
.1Расчет электронного режима генератора.
.2Расчет колебательной системы.
.3Осуществление частотной модуляции.
.4Расчет параметров усилителя
Список литературы
Введение
В последнее время является очень актуальной проблема создания высоконадежной, экономичной и малогабаритной приемо-передающей аппаратуры. Для передающей аппаратуры она решается она миниатюризации применяемых активных элементов и колебательных систем на основе использования полупроводниковых приборов и гибридных интегральных микросхем. В начале это постигалось переходом от электронных ламп (типа ЛБВ, ЛОВ) к транзисторной технике. При этом достаточно остро стояла проблема маломощности передатчиков на транзисторах. Но с 80-х годов все большее развитие стали получать полупроводниковые генераторные диоды, обладающие по сравнению с транзисторами рядом преимуществ: более высокая максимальная частота, выходная мощность на высоких частотах, надежность, технологичность, стабильность частоты. Полупроводниковые генераторные диоды СВЧ или диоды с отрицательным сопротивлением, выделены в отдельный класс, к ним относят лавинно - пролетные диоды (ЛПД), диоды с междолинным переносом электронов, называемые диодами Ганна (ДГ), лавинно - ключевые диоды, инжекционно - пролетные диоды.
Полупроводниковые диоды не уступают и электронных генераторным лампам, в импульсном режиме на диоде Ганна были получены рекордные для твердотельных приборов значения мощности ( около 6 кВт) и КПД (до 30%).
Претерпели изменение и колебательные системы: на частотах 13 -17 ГГц, при небольших мощностях стало актуально и практически выгодно использовать микрополосковые линии, т.к. они позволяют миниатюризировать и удешевить конструкцию передатчика.
1. Анализ технического задания
Анализируя техническое задание и учитывая рабочую частоту 20 ГГц, выберем в качестве задающего генератора диодный генератор. Так как диоды СВЧ превосходят транзисторы по ряду важнейших показателей, как было указано во введении. В качестве диода СВЧ выберем диод Ганна [1].
Рассматривая требуемую выходную мощность приходим к выводу, что генератор не сможет дать нам требуемую выходную мощность. Поэтому на выходе необходимо поставить усилитель.
В зависимости от способа включения источника входного сигнала и нагрузки различают проходные и отражательные диодные усилители [1].
В проходных усилителях для связи резонатора с источником сигнала и нагрузкой используются два отдельных элемента связи; при этом резонатор с диодом включается по схеме четырехполюсника. В отражательных усилителях для связи резонатора с источником сигнала и нагрузкой используется ферритовый циркулятор, при этом резонатор включается по схеме двухполюсника.
Наибольшее практическое применение находят отражательные усилители, так как они существенно превосходят проходные усилители по выходной мощности, полосе пропускания, коэффициенту шума и чувствительности к изменению параметров нагрузки.
Выберем усилитель отражательного типа с ферритовым циркулятором.
В качестве соединительных элементов между устройствами передатчика, а также колебательных систем генератора выберем прямоугольный волновод, в силу того, что мы работаем в нижней части сантиметрового диапазона волн, где волновод обеспечивает наименьшие потери и как следствие высокую добротность.
Генератор и усилитель необходимо разделить вентилем (ФВВН1-19), потому что добиться идеального согласования мы не можем, а отраженные от циркулятора колебания, при попадании обратно в генератор могут изменить его частоту и стабильность, или вообще сорвать генерацию. По тем же самым причинам после циркулятора необходимо поставить еще один, одна ветвь которого будет идти на нагрузку, а другая полностью поглощаться.
Анализируя выше сказанное, получим следующую структурную схему частотно - модулированного СВЧ передатчика.
Рис. 1 Структурная схема частотно-модулированного СВЧ передатчика
2. Расчет параметров устройств передатчика
.1 Расчет электронного режима генератора
В качестве диода в задающем генераторе выберем диод Ганна (ДГ) типа ЗА719А [1, Прил. 1]. Его параметры приведены в таблице 1:
Таблица 1
f, ГГцPвых мин, ВтR0, ОмUР макс, ВIР макс, АPрас макс, Вт17.44 - 25.90.0252 - 54 - 6.31.26
Выберем гибридный режим работы генератора. Пороговое напряжение диода через рабочее в заданном режиме работы выражается по следующей формуле [2]:
Тогда, учитывая режим работы и зададимся значениями среднего рабочего напряжения диода UР=3.5 В, рабочего тока IР=0.6 А и полное сопротивления ДГ, измеренного при напряжении, значительно меньшем порогового R0=3.5 Ом.
Рассмотрим упрощенную эквивалентную схему генератора с емкостной проводимостью:
Рис.2 Эквивалентная схема генератора на ДГ с емкостной проводимостью кристалла.
где - суммарная активная проводимость нагрузки и потерь резонатора, трансформированная к зажимам ДГ
- эквивалентная емкость, учитывающая реактивную проводимость кристалла;
- емкость, индуктивность и проводимость корпуса генератора;
- эквивалентная отрицательная проводимость кристалла.
Определим наиболее важные с практической точки зре