Расчёт элементов и узлов аппаратуры связи

Разработка генератора сетки частот, состоящего из автогенератора, вырабатывающего колебание заданной частоты и нелинейного преобразователя, формирующего из него импульсы тока, состоящие из суммы гармоник исходного колебания. Расчет активных RC-фильтров.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

6

Размещено на

Федеральное агентство связи

УрТИСИ(филиал) ГОУ ВПО «СибГУТИ»

Курсовая работа по ОТЦ на тему:

«Расчёт элементов и узлов аппаратуры связи».

Выполнил: Смольников А.В.

Группа: ВЕ-01

Екатеринбург 2012

Оглавление

• Введение
• Техническое задание на разработку устройства
• Расчет автогенератора
• Расчет спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя
• Расчёт электрических фильтров
• Расчет выходного усилителя
• Заключение

Введение

Цель данной работы заключается в разработке генератора сетки частот, состоящего из автогенератора, вырабатывающего колебание заданной частоты и нелинейного преобразователя, формирующего из него импульсы тока, состоящие из суммы гармоник исходного колебания. Для выделения заданной гармоники требуется рассчитать активные RC-фильтры.

В качестве задающего автогенератора в работе используются схемы на биполярных транзисторах с пассивной лестничной RC-цепью обратной связи. При расчете автогенератора необходимо рассчитать: значения всех элементов схемы, амплитуду стационарного колебания на выходе генератора.

Нелинейный преобразователь строится на основе биполярных, полевых транзисторов или полупроводниковых диодах. Анализ схемы нелинейного преобразователя включает в себя аппроксимацию ВАХ нелинейного элемента и расчет спектрального состава выходного тока и напряжения.

В качестве активных фильтров используются активные полосовые RC-фильтры на основе операционных усилителях с полиномиальной аппроксимацией частотной характеристики полиномами Чебышева.

Согласование функциональных элементов по входным и выходным сопротивлениям, а также обеспечение заданных уровней напряжения на их входах и выходах обеспечиваются масштабирующимися усилителями на интегральных микросхемах также входящими в состав проектируемого устройства.

Функциональная схема проектируемого устройства изображена на рисунке 1:

Размещено на

6

Размещено на

Рисунок 1 - Функциональная схема устройства

Цифрами обозначены следующие устройства:

1. Автогенератор;

2. Развязывающее (усилительное) устройство;

3. Нелинейный преобразователь;

4. Электрические фильтры.

Автогенератор - электронный генератор с самовозбуждением. Он вырабатывает электрические (электромагнитные) колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход. Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери ( когда петлевой коэффициент усиления больше1). При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.

Такие системы называют автоколебательными системами или автогенераторами, а генерируемые ими колебания - автоколебаниями. В них генерируются стационарные колебания, части, и форма которых определяются свойствами самой системы. Автогенераторы применяются, например, в радиопередающих устройствах.

Существуют 2 режима работы автогенератора: мягкий и жесткий режимы. Мягкий режим характеризуется безусловным быстрым установлением стационарного режима при включении автогенератора. Жесткий режим требует дополнительных условий для установления колебаний, либо большой величины коэффициента обратной связи, либо дополнительного внешнего воздействия (накачки).

Достоинства схемы заключаются в возможности применения в диапазоне весьма высоких радиочастот (УКВ) недостатком является невозможность заземлить ротор конденсатора переменной ёмкости.

Развязывающее (усилительное) устройство - представляет собой масштабирующие усилители на интегральных микросхемах. В системах автоматики оно служит для усиления сигнала рассогласования по мощности или напряжения до величины необходимой для управления исполнительными устройствами.

Нелинейный преобразователь -- служит для преобразования (изменения) формы сигнала и соответствующего (изменения) формы сигнала и соответствующего изменения его спектра нелинейные элементы широко используются в устройствах переноса спектра (модуляторах), образования новых частотных составляющихся, расширения динамического диапазона, регулирования коэффициента усиления.

Электрические фильтры называются четырехполюсниками. Они устанавливаются между источником питания и нагрузкой и служат для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки токов других частот.

генератор частота преобразователь

Техническое задание на разработку устройства

Заданные параметры	Обозначения
Требования к автогенератору
Тип автогенератора	Схема 1
Тип транзистора	Транзистор 2Т928А,Б
Частота генерации	fГ=200 кГц
Напряжение питания	Uпит авт=15 В
Сопротивление коллекторной цепи	Rк=10 Ом
Требования к нелинейному элементу
Тип нелинейного преобразователя	Схема 2
Тип нелинейного элемента	Транзистор КП305Е
Напряжение питания	12
Напряжение смещения	U0=-1,0 В
Напряжение на входе	Um=2,5 В
Требования к электрическим фильтрам
Напряжение питания	Uпит Ф=12 В
Номер гармоники, выделяемой полосовым фильтром	3
Выходное напряжение	Um вых=7 В
Ослабление полезных гармоник (неравномерность ослабления в полосе пропускания)	ДА=0,5 дБ
Степень подавления мешающих гармоник (ослабления в полосе пропускания)	Аmin=30 дБ

Расчет автогенератора

Рассчитаем RC-автогенератор на биполярных транзисторах 2Т928А,Б схема 1. Частота генерации f_Г=200 кГц Напряжение питания U_{пит авт}=15 В Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи R_к=10 Ом

Схема 1

Автогенератор собран на составном транзисторе VT1 - VT2 для увеличения входного сопротивления транзистора по цепи базы.

В стационарном режиме работы автогенератора на частоте генерации г=2fг, то должны выполнятся условия баланса амплитуд и фаз:

,

где НУС(г), НОС(г) - модули передаточных функций НУС(j) (усилительного элемента), НОС(j) (цепи обратной связи), соответственно;

_УС(_г), _ОС(_г) - аргументы этих передаточных функций.

(6-R²²C²+4R/R_H ) =0

6-R²²C²+4R/RH =0

²=(6+4R/R_H)/ R²C²

Получаем выражение для частоты генерации:

Теперь можно записать, что:

и коэффициент передачи цепи обратной связи на частоте генерации