2 Структурная схема передатчика

Функциональная схема радиопередатчика определяется предъявляемыми к ним техническими требованиями – рабочей частотой, выходной мощностью, стабильностью частоты. Для обеспечения высокой стабильности частоты передатчика его обычно строят по многокаскадной схеме. Основными каскадами этой схемы являются: автогенератор, усилитель мощности, умножитель частоты, модулятор.

Колебания маломощного возбудителя (автогенератор) с частотой f_АГ последовательно усиливаются несколькими каскадами умножения и усиления и доводятся до заданной мощности P1 и частотой f.

Исходя из заданного технического задания, структурная схема радиопередатчика с коллекторной модуляцией, будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 2.1 – Структурная схема передатчика

3 Транзисторный усилитель мощности

3.1 Расчет режима максимальной мощности

Усилитель мощности – один из основных каскадов радиопередатчика; он предназначен для усиления мощности высокочастотных электромагнитных колебаний, возбуждаемых в автогенераторе, путем преобразования энергии постоянного электрического поля в энергию электромагнитных колебаний.

Порядок расчета каскада с коллекторной модуляцией начинают с режима максимальной мощности.

Мощность, требуемая от транзистора с коллекторной модуляцией, определим по следующей формуле:

, (3.1)

где Kпз=1,2 – коэффициент производственного запаса;

Ран – заданная мощность в антенне в режиме несущей;

m – коэффициент модуляции;

 _K – к.п.д. контура;

 _Ф – к.п.д. фидера.

В начале расчета к.п.д. контура и фидера будет равно:

По формуле(3.1) определим мощность, требуемую от усилителя мощности:

Угол отсечки при коллекторной модуляции равен 90 градусов. Уменьшение угла отсечки приводит к снижению коэффициента усиления по мощности и ухудшается режим входной цепи – требуется большое напряжение возбуждения (₁=0.5; ₀=0.32) .

В качестве активного элемента в усилителе мощности выбран транзистор КТ957А, который имеет следующие параметры:

Рассчитаем режим максимальной мощности [1]

В расчете, для обеспечения требуемой выходной мощности, необходимо увеличить получившуюся мощность на 10-20, так как часть мощности теряется в цепях согласования. Исходя из этого P₁=105Вт.

Значение амплитуды переменного напряжения на коллекторе:

Остаточное напряжение на коллекторе:

Амплитуда импульса коллекторного тока:

Постоянная составляющая тока коллектора:

Первая гармоника коллекторного тока:

Расчет вспомогательных параметров:

Активная составляющая выходного сопротивления транзистора:

, где

- действительная часть выходной проводимости ;

Первая гармоника коллекторного тока, протекающая через выходное сопротивление транзистора:

Первая гармоника коллекторного тока, протекающая через нагрузочный контур:

Сопротивление нагрузочного контура, необходимое для обеспечения критического режима:

Потребляемая мощность:

Мощность переменного тока, поступающая в нагрузочный контур:

Таким образом, в нагрузочный контур поступает не вся генерируемая транзистором мощность Р₁, а лишь ее часть Р₁, причем разность этих мощностей составляют высокочастотные потери в транзисторе за счет наличия паразитного сопротивления R₂₂. Эти, потери снижают к.п.д. генератора и ухудшают тепловой режим работы транзистора.

К.П.Д. генератора найдем по формуле:

Мощность рассеиваемая на коллекторе транзистора:

Энергетический расчет цепей эмиттера и базы [1]

Угол дрейфа на рабочей частоте:

Угол отсечки импульсов эмиттерного тока:

По таблицам и графикам определяем величины ₁(_Э), соs(_Э):

Модуль коэффициента усиления по току на рабочей частоте:

Первая гармоника тока эмиттера:

Высота импульса тока эмиттера:

Модуль комплексной крутизны транзистора на рабочей точке:

Амплитуда напряжения возбуждения на рабочей частоте:

Постоянная составляющая тока базы:

Напряжение смещения, обеспечивающее требуемый угол отсечки тока эмиттера для n-p-n транзистора:

(В),

где - напряжение отсечки коллекторного тока, равное (по модулю) 0,7 В

Угол отсечки импульсов тока базы для n-p-n транзистора:

По таблицам и графикам находим величины _О(_б), ₁(_б):

Активная составляющая входного сопротивления транзистора на рабочей частоте:

Мощность возбуждения на рабочей частоте без учета потерь во входном согласующем контуре:

Коэффициент усиления по мощности на рабочей частоте без учета потерь во входном и выходном согласующих контурах:

Общая мощность, рассеиваемая транзистором: