По дисциплине «Радиопередающие устройства»

Курсовая работа

 

 

Факультет: РЭФ

Группа: РТЗ-33

Студент: Шинко Д.В

Преподаватель: Вовченко П. С.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

1. Введение

В данной курсовой работе требуется произвести расчет структурной схемы передатчика, применяемого на борту самолетов (вертолетов) для того чтобы обеспечивалась связь между экипажем лайнера и землей. На основании полученных данных с земли пилоты смогут применять те или иные действия: договариваться о посадке (если вдруг необходимо применить экстренную посадку), узнавать в каком циклоне они находятся, узнавать о летящих по близости объектах и держать с ними связь, и др. проблемы с которыми они сталкиваются в воздухе.

Радиосвязное оборудование в зависимости от его состава и ОУЭ сертифицируемого самолета должно обеспечивать выполнение следующих функций:

- двустороннюю связь в пределах прямой радиовидимости с диспетчерской службой каждого аэродрома, на котором совершается взлет или посадка и в диспетчерской зоне которого находится самолет;

- двустороннюю связь в любой момент полета, по крайней мере, с одной наземной авиационной радиостанцией;

- прием в любой момент полета метеорологических сводок или специальных извещений, передаваемых метеослужбами или диспетчерскими службами аэродромов по трассе полета;

- оперативную связь в любой момент полета между всеми членами экипажа;

- оповещение пассажиров в полете;

- обеспечение беспроводную связь с другими объектами находящимися как в воздухе, так и на земле.

- обеспечение речевой информации об особой ситуации при установке на самолете аппаратуры речевой информации;

- обеспечение связи после посадки самолета вне аэродрома или подачу сигнала для привода поисково-спасательных средств.

В данной курсовой работе рассматривается радиопередатчик, применяемый в гражданской авиации, как бортовая радиостанция самолётов и вертолётов для связи с наземными авиационными службами. В нём применяется амплитудная модуляция. Предусмотрена организация беспоисковой и бесподстроечной радиотелефонной связи по группе каналов из множества каналов.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра радиоприемных и радиопередающих устройств

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине

Устройства генерирования и формирования радиосигналов в системах подвижной радиосвязи

 

Студенту группы РТЗ-33 Шинко Д.В.

Тема работы и вариант задания: Авиационное радиосвязное оборудование. Вариант №52.

Исходные данные к работе:

1. Диапазон рабочих частот f_min=118 МГц …. f_max=136,975 МГц

2. Относительная нестабильность рабочей частоты

3. Мощность в нагрузке при отсутствии модуляции Р_~=5 Вт

4. Вид модуляции – амплитудная с коэффициентом модуляции m=1

5. Количество бесподстроечных радиоканалов N=760

6. Разнос частот между соседними радиоканалами Δf_K=25 кГц

7. Место установки передатчика – самолет/вертолет

8. Уровень побочных излучений передатчиков не более 60дБ

9. Полоса частот модулирующего сигнала F=300 – 3400 Гц

10. Сопротивление нагрузки выходного каскада передатчика 50 Ом.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

2. Расчет структурной схемы радиопередатчика.

Для реализации указанных характеристик передатчик можно построить по схеме с кварцевым генератором в герметизированном исполнении и цифрового синтезатора частот.

Расчет структурной схемы радиопередатчика начнем с выходного каскада, так как именно к нему относятся заданная мощность P_~H и рабочая частота f( диапазон рабочих частот f_min(118 МГц)- f_max(136,975 МГц)). Выходной каскад радиопередатчика, как правило, представляет собою усилитель мощности.

Примем КПД выходной согласующей цепи η_СЦ1 = 0,8. Тогда, мощность на выходе каскада:

, Вт

Определим среднюю частоту диапазона:

Гц.

Исходя из требований по мощности и частоте, для выходного каскада выбираем транзистор 2Т925Б. Предназначен для применения в усилителях мощности, умножителях частоты и автогенераторах на частотах 100…400 МГц­ при напряжении питания 12,6 В. Схема включения – ОЭ.

Определим его коэффициент усиления:

где , – частота и коэффициент усиления транзистора в типовом режиме.

По соображениям устойчивости работы ГВВ к самовозбуждению следует принимать в расчет значения К_Р не более 25…30.

Полученный результат удовлетворяет данному условию т.е. примем К_Р=20,063.

Мощность, поступающая на вход выходного каскада:

, Вт.

Примем КПД предвыходной согласующей цепи η_СЦ2 = 0.5. Тогда, мощность на выходе предвыходного каскада:

, Вт.

На данную мощность выбираем транзистор 2Т925А. Схема включения – ОЭ, напряжении питания 12.6 В.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Его коэффициент усиления равен:

.

Рассчитаем мощность на входе предвыходного каскада:

, Вт.

Пусть КПД следующей согласующей цепи η_СЦ3 = 0.4. Определим мощность на выходе:

, Вт.

Выберем транзистор 2Т306А [Григорьев, Справочник транзисторов. c.74] Схема включения – с общим эмиттером. Рабочие частоты 30Мгц - 300мГц. К=10-20, выберем 15.

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

3. Расчет выходного каскада.

Для расчета выходного каскада воспользуемся методикой из [1, стр. 47].

Транзистор выходного каскада 2Т925Б имеет параметры [2, стр 62]:

Тип транзистора
2Т925Б	1.0 (1.5)	-	-	>0,8	10…55	600…2200	12…30 (12.6)	-	1.0	2.4	2.4

 

			Диапазон рабочих частот,МГц			f’, МГц			h’, %
			200…400				>7	4-8.5	60…72	12.6

 

Определим сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

Ом

где Ом.

Возьмем параметр S _гр равным:

А/В.

Найдем коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

 

Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к ЭГ:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Проверим пиковое напряжение на коллекторе:

.

Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:

Ом.

Ом.

Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:

А.

Пусть напряжение сдвига статической характеристики , температура перехода , , МГц, емкость пФ. Вычислим крутизну по переходу:

А/В.

Сопротивление рекомбинации:

Ом.

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

А/В.

Находим коэффициенты А и В:

Пусть напряжение смещения U_B0 = 0.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Определим коэффициент разложения:

.

Для полученного γ₁ находим g₁ = 1.45, cos(θ) = - 0.259.

Рассчитаем амплитуду тока базы:

Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:

.

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

В.

Задаемся пФ

Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:

Коэффициент усиления по мощности:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

А.

Мощность, потребляемая от источника питания, и КПД коллектора:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Входная мощность, рассеиваемая мощность:

Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте:

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

4. Расчет предвыходного каскада.

Транзистор предвыходного каскада 2Т925А имеет параметры [2,стр 62]:

Тип транзистора
2Т925А	1.5 (3.0)	-	-	>2	8…70	600…2400	4.5..15 (12.6)	-	1,2	2,6	2,4
			Диапазон рабочих частот,МГц			f’, МГц			h’,%
			200…400				>2	6.3…9.5	60-72	12.6

Таблица 2.

Определим сопротивление потерь коллектора в параллельном эквиваленте:

, Ом

где Ом.

Возьмем параметр S_ГР равным:

, А/В.

Найдем коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Напряжение и первая гармоника тока нагрузки, приведенные к ЭГ:

Проверим пиковое напряжение на коллекторе:

.

Полезная нагрузка и полное сопротивление, приведенные к ЭГ:

Ом.

Ом.

Амплитуда первой гармоники тока ЭГ:

А.

Пусть напряжение сдвига статической характеристики , температура перехода , , МГц, емкость пФ.

Вычислим крутизну по переходу:

А/В.

Сопротивление рекомбинации:

Ом.

,

Крутизна статической характеристики коллекторного тока:

А/В.

Находим коэффициенты А и В:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Пусть напряжение смещения U_B0 = 0.

Определим коэффициент разложения:

.

Для полученного γ₁ находим g₁ = 161, cos(θ) = 0.087.

Рассчитаем амплитуду тока базы:

Модуль коэффициента усиления по току, приведенный к ЭГ:

Пиковое обратное напряжение на эмиттере:

, В.

Задаемся пФ.

Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Коэффициент усиления по мощности:

Определим постоянную составляющую коллекторного тока:

А.

Мощность, потребляемая от источника питания, и КПД коллектора:

Входная мощность, рассеиваемая мощность:

Составляющие сопротивления нагрузки, приведенные к внешнему выводу коллектора в параллельном эквиваленте:

Сопротивление Х_Н имеет положительный знак. Его удобно реализовать в виде катушки индуктивности с L_H:

мкГн

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

5. Расчет автогенератора.

Расчет будем вести по методике из [1, стр 131].

Мощность в нагрузке Р_Н = 2 мВт,

рабочая частота f_СР = 127.134 МГц.

Выбираем транзистор КТ347А с параметрами [6, стр 245]:

S = ΔI_K/ΔU_КЭ = 0.07 А/В,

U^’ = 0.7 В,

I_Kmax = 0.05 А,

U_КЭmax = 15 В,

U_ЭБmax = 4 В,

P_Kmax = 150 мВт при температуре среды t_СР = 25 С, h_21Э =

Выбираем напряжение питания:

Задаемся углом отсечки, который в автогенераторах обычно равен

θ = 60…90°. Берем θ = 65°.

Для этого угла γ₁ = 0.239, g₁ = 1.76, cosθ = 0.423.

По графикам в [1, стр 131] находим F_i = 1.9, F_u = 0.85, F_P = 17.

Вычисляем коэффициенты обратной связи, соответствующие работе АЭ в предельном режиме:

По току:

;

По напряжению:

;

По мощности рассеяния:

.

Таким образом, в данном случае наиболее жесткое ограничение по k определяется допустимым током I_Kmax.

Выбираем:

.

Находим напряжение коллектор-эмиттерU_КЭ:

, В.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

, А.

Мощность, отдаваемая цепью коллектора:

, Вт.

Сопротивление и проводимость коллекторной нагрузки:

, Ом.

, См.

КПД цепи коллектора:

η=77%;

Постоянная составляющая коллекторного тока

Постоянная составляющая базового тока

Рассчитаем параметры контура автогенератора. Выбираем схему типа емкостной трехточки, обеспечивающую достаточную стабильность частоты.

Рис. 2. Схема типа емкостной трехточки с дополнительной емкостью С₃ (схема Клаппа).

Для улучшения стабильности частоты выбираем контур с высокой добротностью Q_НЕН (добротность ненагруженного контура).

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

Q_НЕН=100;

Известно, что сопротивление коллекторной нагрузки

,

где коэффициент включения контура:

р_КЛ= … – коэффициент включения Клаппа, задаемся р_КЛ= =0,25

Найдем ρ:

, Ом.

Определяем С_К:

пФ.

Определим значения емкостей схемы Клаппа:

пФ;

 

пФ;

пФ;

пФ.

Рассчитаем величину индуктивности:

нГн.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

6. Расчет частотного модулятора.

Расчет будем вести по методике из [3, стр 379].

Для частотного модулятора выбираем варикап КВ 133А, зависимость емкости которого от обратного напряжения определяется выражением:

, пФ.

Зададимся величиной напряжения смещения Е₀ = 4 В и емкостью связи С_СВ = 5 пФ.

Величина емкости варикапа при Е₀ = 4 В С₀ = 150 пФ.

Коэффициенты связи:

;

;

.

Задаемся девиацией частоты 2,5 кГц.

Определим коэффициент А₁:

.

Найдем коэффициент глубины модуляции m при γ = 0.5 из формулы:

.

Получаем, что m = 0.411.

Амплитуда низкочастотного сигнала, подводимая к варикапу:

, В.

Отношение амплитуд напряжений высокой частоты находим по формуле:

.

Определим коэффициент нелинейных искажений:

; .

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

НГТУ.РТЗ-33.052

Шинко Д.В.

Вовченко П.С.

.

Определим уровень паразитной модуляции: