Материал: Расчет структурной схемы передатчика для радиолюбительской СИ-БИ радиостанции

Поэтому среди ФНЧ отдадим предпочтение ФНЧ Чебышева, так как у него больше полоса пропускания, так же он имеет высокую крутизну характеристики и, кроме того, при нашей малой неравномерности Δа < (0,1…0,5) дБ путем незначительной подстройки LC элементов фильтров можно добиться точного согласования генератора с нагрузкой на данной частоте передатчика.

Расчет ведется в следующей последовательности:

1.   Определим коэффициент перекрытия по частоте передатчика:

 =1,03

Так как < 1,1 … 1,3 , то в нашем случае будем иметь дело с узкодиапазонной выходной фильтрующей системой. В связи с этим полоса пропускания такой системы будет ограничена только снизу. Поскольку в нашем случае требуется отфильтровать только высшие гармоники, то следует применять ФНЧ, у которого потери по сравнению с полосовым фильтром будут примерно в 2 раза меньше.

Определим КБВф, который должен обеспечивать фильтр:

 =

2.   Неравномерность АЧХ в полосе пропускания:

Δа = 10lg[(1+КБВф)2/4КБВФ] = 0,019 дБ

Минимально допустимое затухание аф, которое должен обеспечивать фильтр в полосе задержания для n = 2:

аф ≥ -адоп + аг2 + аСУ =40 -10 - 8 = 22 дБ.

Найдем порядок фильтра, который практически можно ограничить величиной:

опт ≈ (0,1…0,15)*аф ≈ 4

Определим нормированную частоту в полосе задержания, на которой необходимо обеспечивать заданное затухание аф:

Итак, в нашем фильтре будет 4 реактивных элемента.

Рис. 5 Схема фильтра

Рассчитаем элементы фильтра:

,  ,

 ,

где коэффициенты α найдем из [14]:

α1 =0,6349;

α2 =1,203;

α3 =1,203;

α3 = 0,6349.

Также необходимо отметить из [2] при расчете L,C для ФНЧ необходимо принять fн=0.

 Ф

 Гн

Ф

Гн

Отметим особенности цепи связи оконечного каскада с нагрузкой:

Цепи связи служат для трансформации сопротивления нагрузки в сопротивление транзистора данного каскада. Если трансформация не будет выполняться, то транзистор может работать в невыгодном режиме, т.е. снижаются мощность и КПД, а также возникают искажения передаваемого сигнала. По этой причине во входные, межкаскадные и выходные цепи транзисторных генераторов включают специальные трансформирующие цепи.

Узкодиапазонные трансформирующие цепи с коэффициентом перекрытия по частоте не более 1,1..1,2 выполняют на снове простейших Г-, Т-, П-цепочек в виде ФНЧ. При этом обеспечивается более высокая фильтрация высших гармоник, выходные емкости и индуктивности выводов транзистора сравнительно просто включаются в соответствующие реактивные элементы трансформирующих цепочек или образуют отдельные согласующие цепи, а также при таком построении L- и C-элементы достаточно просто реализуются.

Выбор стандартных радиодеталей для цепей связи, фильтрации, питания для схемы оконечного каскада

Выбор конденсаторов.

После расчета элементов необходимо выбрать стандартные радиодетали, соответствующие расчетам:

С3 - блокировочный конденсатор в цепи коллекторного питания,

С1 , С2 - разделительные конденсаторы во входной цепи,

С4 - разделительные конденсаторы во входной цепи,

С5, С6 - конденсаторы в выходной фильтрующей системе (контурные).

Для обеспечения приемлемого КПД фильтрующих цепей, для уменьшения потерь мощности и соответствующего нагрева самих конденсаторов, «контурные» конденсаторы должны обладать малыми потерями, то есть высокой добротностью. На высоких радиочастотах необходима малая паразитная индуктивность самого конденсатора и его выводов во избежание паразитных резонансных и для уменьшения зависимости эквивалентной емкости конденсатора от частоты. У блокировочного конденсатора добротность может быть меньше, чем у контурного. У них допустимы значительные отклонения фактического значения емкости от расчетного, особенно в большую сторону.

Произведем сначала выбор контурных конденсаторов:

В фильтрующих цепях выходных каскадов транзисторных передатчиков применяют керамические конденсаторы. В таблице 4 приведены стандартные конденсаторы, соответствующие расчетным значениям контурных конденсаторов вт соответствии с рядом номинальных значений емкостей (табл.3,25, табл.3,27 из [2]).

Таблица 4

Произведем теперь выбор блокировочных конденсаторов:

В таблице 2 приведены стандартные конденсаторы, соответствующие расчетным значениям блокировочных конденсаторов в соответствии с рядом номинальных значений емкостей (табл.3,26, табл. 3,27 из [2]).

Таблица 5

Выбор резисторов:

В радиочастотных каскадах транзисторных радиопередатчиков в основном используются непроволочные постоянные резисторы общего применения. Наиболее широко используются резисторы типа МЛТ и им подобные благодаря малым габаритным размерам.

Таблица 6

Заключение

В проделанной работе был произведен расчет структурной схемы передатчика для радиолюбительской СИ-БИ радиостанции, а также электрический расчет принципиальных схем оконечного каскада и генератора, управляемого напряжением, с частотной модуляцией. Основной задачей проделанной работы была разработка схемы передатчика на основе анализа передатчика-прототипа с целью улучшения характеристик передатчика по сравнению с прототипом.

В работе были предприняты следующие меры по улучшению характеристик передатчика, взятого в качестве прототипа:

-     использование при проектировании новейшей литературы, в том числе НОРМ и ГОСТов;

-        в рассчитанных каскадах передатчика была по возможности использована новая элементная база, например, транзисторы и варикапы с лучшими характеристиками, конденсаторы, имеющие меньшие паразитные индуктивности выводов;

         обеспечение заданных технических передатчика в их совокупности;

         были предприняты все меры по целесообразному увеличению коэффициента полезного действия передатчика, а именно:

а) выбор наиболее эффективного с точки зрения КПД режима работы оконечного каскада с отсечкой тока;

б) использование в предоконечном каскаде режима класса В, позволяющего получить лучшие энергетические характеристики.

-     использование новых схемных решений при построении генератора, управляемого напряжением с частотной модуляцией (мы осуществляем частотную модуляцию не в отдельном каскаде, а непосредственно в автогенераторе при помощи включения дополнительного варикапа), что существенно упрощает построение синтезатора передатчика;

Таким образом, разработанная схема передатчика является наиболее современной и эффективной по сравнению со схемой передатчика-прототипа (она обеспечивает лучшие технические характеристики при более простом построении).

Список литературы

1.     Методические указания по курсовому проектированию передатчиков. - М.: МИХМ, 1983. - 54 с.

2.      Проектирование радиопередатчиков. Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2000. - 656 с.

.        Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков.- М.: Радио и связь, 1987.-320 с.

.        Радиопередающие устройства. Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1996. - 560 с.

.        Радиопередающие устройства. Учебник для техникумов. Шумилин М.С. и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 480 с.

.        Си-Би - радиосвязь для всех. Под редакцией В.В. Щербакова.- М.: Радио и связь, 2000. - 368 с.

.        Д.А. Садченков. Техника и возможности Си-Би радиосвязи : Любителям СиБи связи.- Солон- Р , Москва 2001.- 271 с.

.        Общесоюзные нормы на допустимые отклонения частоты радиопередатчиков всех категорий и назначений. Нормы 17-84. - М.: Воениздат, 1985. - 24 с.

.        Общесоюзные нормы на уровни побочных излучений радиопередающих устройств гражданского назначения. Нормы 18-85. - М.: Воениздат, 1986. - 46 с.

.        Общесоюзные нормы на ширину полосы и внеполосные излучения радиочастот радиопередатчиков гражданского назначения. Нормы 19-86. - М.: Воениздат, 1987. - 55 с.

.        ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений.

.        Петухов В.М. Биполярные транзисторы средней и большой мощности сверхвысокочастотные и их зарубежные аналоги. Справочник. Тома 3, 4. - М.: КубК-а, 1997. - 642с., 688 с.

.        Петухов В.М. Биполярные транзисторы маломощные высокочастотные и их зарубежные аналоги. Справочник. - М.: КубК-а, 1997. - 634 с.

.        Ханзель Г. Справочник по расчету фильтров. - М.: Советское радио, 1974. - 288 с.

.        Конденсаторы. Справочник. Под ред. И.И. Четвертакова, М.Н. Дьяконова. - М.: Радио и связь, 1985. - 393 с.

.        Резисторы. Справочник. Под ред. И.И. Четвертакова и В.М. Терехова. - М.: Радио и связь, 1991. - 528 с.