Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни Радіопередавальні пристрої, НТУУ КПІ

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут"

Радіотехнічний факультет

Кафедра радіотехнічних пристроїв та систем

Методичні вказівкидо виконання курсової роботи з дисципліни Радіопередавальні пристрої 

Рекомендовано вченою радою радіотехнічного факультету

Київ

НТУУ «КПІ»

2014

Радіопередавальні пристрої : методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни «Радіопередавальні пристрої» для студентів радіотехнічного факультету / Укладачі: О.М. Антонець, В.О. Дмитрук - Київ: НТУУ "КПІ", 2014.-31с.

Радіотехнічний факультет

03056, Київ, вул..Політехнічна, 12, корп. 17

Тел./факс (044) 454-92-93  

Курсова робота з дисципліни «Радіопередавальні пристрої» є частиною програми, яку повинні засвоїти студенти освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр», що навчаються за напрямом «Радіотехніка».

Виконання курсової роботи дає можливість оцінити рівень засвоювання студентами теоретичного матеріалу в першу чергу з дисципліни «Радіопередавальні пристрої», а також з дисциплін, що вивчалися в попередніх курсах, таких як «Електронні прилади», «Електроживлення РЕА», «Основи теорії кіл», «Сигнали та процеси в радіотехніці».

Метою даної роботи є розробка радіопередавального пристрою, параметри якого повинні відповідати технічному завданню, яке студенти отримують на бланках, приведених в Додатку 1.

В технічному завданні вказуються вхідні дані та параметри передавача, зміст курсової роботи та необхідні для проектування методичні матеріали.

Особливістю виконання даної роботи є те, що надання лекційного матеріалу, теми практичних занять та етапи виконання курсової роботи синхронізовані.

На першому етапі розробляються структурна схема передавача з орієнтованим вибором активних елементів та технічні вимоги до джерел живлення із запропонуванням структурної схеми.

На другому етапі розраховується електрична схема вихідного каскаду зі схемою зміщення кола бази.

На третьому етапі розраховуються схеми ділення та додавання потужності, параметри вихідного та міжкаскадних кіл узгодження та виконується креслення електричної принципової схеми вихідного каскаду.

На четвертому етапі розробляється метод формування сигналу та розраховується синтезатор частоти відповідно до розробленої схеми. 

При виконанні курсової роботи обов’язково необхідно дотримуватись наступних вимог: 

1. Кожний розділ повинен розпочинатися із приведених необхідних вхідних даних, які приведені в технічному завданні або отримані в процесі виконання роботи. При цьому необхідно вказати на ті параметри, які повинні бути визначені в даному розділі.
2. Перед виконанням кожної частини курсової роботи необхідно проаналізувати можливі методи вирішення питання, вказати на їх переваги та недоліки і пояснити, чому обрано саме такий варіант вирішення проблеми.
3. При проведенні розрахунків необхідно привести формулу, а також вираз з підставленими значеннями величин. За отриманими значеннями величин опорів і ємностей за номінальним рядом  вибираються резистори і конденсатори.
4. Графічна частина приводиться в кінці пояснювальної записки до курсової роботи. На принциповій схемі вказуються порядкові номери елементів, а в додатку відповідно до вимог ЄСКД приводиться перелік елементів принципової схеми.
5. Всі етапи роботи виконуються відповідно до встановленого графіку.

6. Робота студентів оцінюється поетапно і враховується при остаточному захисті курсового проекту.

ЧАСТИНА 1 

Розробка структурної схеми

Структурна схема передавача розраховується[1,3,6] від вихідного каскаду до збуджувача[6]. Основними параметрами, які необхідно враховувати при розробці структурної схеми є потужність в навантаженні  Pн, параметри навантаження, діапазон робочих частот та рід роботи передавача.

Радіопередавач може бути навантажений або безпосередньо на антену (з заданими параметрами R_A, X_A), або на вхідний опір АФП (антенно-фідерний пристрій) із стандартним значенням. На практиці більшість передавачів під’єднуються до антени через АФП.

Рід роботи передавача визначається типом модуляції ВЧ коливань і зумовлює смугу частот радіосигналу одного каналу, міжканальну різницю частот (крок сітки частот синтезатора частоти (СЧ), кількість каналів у відведеній смузі частот) та режим підсилення коливань, що виробляє збуджувач, у каскадах передавача.

Таким чином збуджувач виробляє ВЧ коливання робочих частот із заданою стабільністю і в більшості випадків формує радіосигнал із заданим у ТЗ типом модуляції. Типові значення потужності коливань на виході збуджувача становлять 5…10 мВт.

Підсилення потужності цих коливань до заданого рівня у    відбувається у наступних каскадах передавача (включно з вихідним каскадом, що працює на ), які називаються генераторами із зовнішнім збудженням (ГЗЗ).

Основною схемою ГЗЗ є однотактна схема, до складу якої входить активний елемент (АЕ), джерело живлення (ДЖ), вихідне та вхідне кола узгодження (КУ), які здійснюють необхідну трансформацію відповідних опорів з метою забезпечення оптимального режиму роботи АЕ. Вхідне КУ доцільно відносити до попереднього каскаду підсилення, для якого це коло є вихідним. Енергетичним показником КУ є коефіцієнт корисної дії: 

значення якого залежить від типу КУ і лежить у межах 0,6…0,85. Більші значення характерні для каскадів більшої потужності.

Таким чином АЕ має забезпечити коливальну потужність   при потужності на виході ГЗЗ.

Така потужність має назву установча потужність АЕ і є одним із основних параметрів для вибору АЕ конкретного ГЗЗ. Другим параметром для вибору АЕ є значення робочих частот. Третім критерієм для вибору АЕ є передбачуваний режим роботи АЕ –  лінійний або нелінійний.

Лінійний режим необхідно використовувати для підсилення радіосигналів із змінною  обвідною  (наприклад сигнали з АМ, ОМ, АФМ, КАМ), щоб уникнути спотворень сигналу, що передається. Недоліком цього режиму є низьке значення .

Нелінійний режим – режим з відсіканням струму вихідного електроду АЕ- забезпечує значно кращі енергетичні показники особливо при роботі АЕ у граничному режимі, але він може бути застосований для сигналів із сталою амплітудою несучого коливання - сигналів з КМ (ЧМ або ФМ).

Лінійний режим у однотактному ГЗЗ забезпечується підсиленням класу А, або двотактним ГЗЗ, кожне плече якого може працювати у граничному режимі, тобто з високою енергетикою.

АЕ(транзистор) для кожного ГЗЗ передавача вибирається за довідниковими експериментальними даними (,  -  табл.1 додаток 2), заданими робочими частотами (ТЗ) та установчою потужністю ГЗЗ . Недоцільно вибирати АЕ із значним перевищення над   та f’>>f_роб. Такі умови сприяють уникненню можливого самозбудження ГЗЗ.

Як правило у довідниках можна знайти декілька типів АЕ, які задовольняють цій умові. В такому випадку необхідно оптимізувати свій вибір  використовуючи інші експериментальні (рекомендовані) параметри – К’_р , ,    .

Критерієм оптимізації вибору АЕ для вихідного каскаду є порівняння К’_р транзисторів, але К’_р не може бути більше 20.

Для проміжних каскадів доцільно вибрати АЕ з однаковою напругою живлення (), що може спростити схему джерела живлення.

Враховуючи, що між навантаженням та вихідним каскадом знаходиться схема узгодження з коефіцієнтом передачі  = 0,6 … 0,85,  потужність, яку повинен віддати вихідний каскад дорівнює.

Вихідні каскади сучасних передавачів будуються за схемами додавання потужностей кількох окремих генераторів із зовнішнім збудженням. Тому вихідна потужність окремого ГЗЗ у вихідному каскаді розраховується за формулою

де N – кількість ГЗЗ, потужності яких додаються,

= 0,9- ККД суматора потужностей. 

Визначивши вихідну потужність окремого ГЗЗ у вихідному каскаді вибирається активний елемент – транзистор – за довідковими експериментальними даними, приведеними в табл. 1. При цьому визначається напруга джерела живлення Е_к активних елементів вихідного каскаду, струм споживання окремого ГЗЗ та вихідного каскаду в цілому 

де  – ККД каскаду, який на етапі розробки структурної схеми доцільно приймати 0,5. 

За експериментальними даними, приведеними в таблицях, визначається коефіцієнт передачі потужності транзистора К_р і розраховується необхідна вхідна потужність окремого ГЗЗ за формулою.

Враховуючи коефіцієнт передачі вхідної схеми узгодження  = 0,6 … 0,8 та ККД подільника потужності визначається потужність, яку необхідно подати на вхід вихідного каскаду.

Потім, аналогічно, з врахуванням коефіцієнтів передачі міжкаскадних схем узгодження вибираються транзистори попередніх каскадів, визначаються напруги живлення, струми споживання та вхідні потужності до значення Р_вх= 5 … 10 мВт, яку може забезпечити збуджувач. 

При виборі транзисторів для каскадів з рівнями вихідної потужності

Р_вих ≤ 0,1 … 0,2 Вт [8] необхідно враховувати, що активні елементи працюють в режимі А і ККД при цьому становить  = 0,2. Приклад структурної схеми приведено на Рис.1.1.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!