методические указания к КП по РПдУ (курсовое проектирование радиопередающих устройств (методичка)), страница 2

соединяемые с ним при по- мощи специальных разъемов. УФС (возбудитель) выполняет функции формирования за, ланной несущей частоты ~„ или анепазона частот уа ~д,-, < и способа его перекрытия ~для пиапазонных РПУ), стабильности частоты (долговременнай и кратковременной), а также заданных параметров модуляции и модуляционных харак теристик при частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляция, При амплитудной модуляции (АМ) функции УФС значительно упрощаются и сводятся лиап.. к формированию гармонического сигнала заланной несушей частоты ~, (лиапазона частот) и ее стабильности» Основные Функции УМ сводятся к обеспечению заданной выходной мощности Р в заданном диапазоне изменения сопротивления нагрузки при максимально возможном КПД, а также заданного коэффициента подавления неосновного излучения 1 .

Примеры СС РПУ привелены в ~ 1 е 8 1. 12 Поскольку основные требования ТЗ удовлетворяются элементами ~Ч-тракта, его СС разрабатывается более подробно. Пример СС ВЧ-тракта РПУ показан на рис. 2, Осноюпами элементами этой схемы являкл'ся: задававший генератор ЗГ, буферный каскад БК, умножитель частотй УЧ, предварительный усилитель мощности ПУХ, выходной усилитель мощности ВУМУмножитель частоты и предварительный усилитель мощности могут быть многокаскадными. Причем некоторые каскады УЧ могут одновременно выполнять функции усиления и умножения частоты, как показано на рисунке,для первых двух каскадов УЧ, а ВУМ может ать выполнен по спожной схеме и вклю чать в себя дополнительные пассивные СВЧ-устройства: делители мощности ДМ, сумматоры Х, полосовые фильтры ПФ и т.п. Структурная схема содержит, как видно из рис, Х и 2, наиболее важные и существенные сведения о функциях и структуре устройства: наименование и функциональное назначение каждой части (ЗГ, БК, УЧ, ПУМ, ВУМ), графически обозначенное в соответствии с действующим ИХ Т (приложение Х) ~ последовательности их взаимодействия (стрелки на линиях взаимо связи указывают направление движения сю налов), ориентировочные значения основных параметров (коэффициента умножения частоты М для УЧ, коэффициентов,усиления по мощности УЧ ПУМ ВУМ К ~, К),, К~у и частоты и мощности выходных сигналов-~'., Р„, ~, Р ° Рлвч, Р ) ° 6 Ф дом каскаде на частотах примерно до (3 ...

8) 1Тц, Поэтому на частотах ~ 4 (3 ... 51 1Тп в УЧ используются, как правило, ',гранзисторные каскадью усиления-умножения час готы на БТ, на более высоких частогах - каскады умножения частоты на варакторах и ДНЗ, В последнее время В каскадах УЧ начинают широко применяться каскады усилителей-умножителей на ПТ, которые Обеспечива~~' основное преимущество транзисторных касшпов (К ~ 1) на частотах ~~~ 10 Г«'и.

Заметим, что каскады умножителей ка ДНЗ могут иногда использоваться в режиме умножения высокой кратности И. Ъ 100 (191 на частотах ~ ч 10 1Тп, однако в етои случае необходима высокая мощность сигнала на вхОде каскада " Ра» ° 1 ВТ~ И ЗнаЧИТЕЛЬНО УХУДШаЫТСЯ МассогабаРИТНЫЕ Ха Й~ в рактеристики каскада (и всего устройства) за счет сложного выходнот о полосовш о фильтра. 'Гаким образом, пользуясь приведенными рекомендациями, нетрудно определить рабочую частоту каждого каскада УЧ, начиная с первого ( Ф= 1), самого ниэкочастотнОго~ближайшего к ЗГ: ~,- ~ и,; ~ -~аг.»««па, ..., ~, ~«„М.

6К 9Ч Йля оценки выходной мощности Уч Р " = Р Х - К ЗГ ~Э 'Р необходимо сначала Оценить коэффициент усиления по мощности УЧ; Ф Р' Эк1 и ожидаемые коэффициенты усиления К~~ каждого каскада, что можно сделать, ориентировочно полагая на данном этапе проектщювания; для транзисторных каскадОв (2) для диодных каскадов (на варакторах и днз) К. = ~,.= («т,,) (3) где 43. - эффективность преобразования диодного умножителя', 7Ф Ф К~ „д — коэффициент усиления по мощности транзис гора в типовом" режим«ч усиления, соответствующем максимальному иопользоваии30 транзистора пО мошности и часто'ге Я 16 Коэффициент К~ .„„определяется на основании обобщен- ных экспериментальных данных для отечественных Бт, пред- ставленных на рис. 4 пунктирной прямой, откуда следует, что в пюыпазопе частот О,З гГи (~ е 3 гГп (5 ...

ы) ~~~,„„~ (2 ... а), И) а на частотах ~ ~ 0,3 ГГП; где величина а не опреаелена, для маломОщных транзисторов ( Р «» О, 3 Вт) можно принимать К~ ~ 2О. ХОО, (5) что определяется условиями Обеспечения устойчивости каскада. Более точно Кр гид может быгь определен на основании справочных данных ~8, 30, '« ~, пвивепенных в приложениях 2 и 3, с учетом рекОмендаций по выбору БТ, изложенных В разд. 2.4.1, ЖК ,Для каскада эмиттерного повторителя принимается д, =1 или определяется на основании соотношения (2) при Ь = Х ' аналогично каскадам УЧ для усилительного каскада.

~~х, Ц 8 ю' 40 4,0 К3 5 05 О.( О.~ 0.505 1 Ъ 5 10 ЪО 5ОЮО Рис. 4 При "жестких требованиях к УРОВню шумового излучения заданный уровень ЧШ обеспечивается соответствующим выбором опорного генератора. Экспериментальные шумовые характе- 17 Йалее находят необходимую выходную мощность ПУМ ЛЧМ !'! ВУМ Р = ~ У Х~, необходимый коэффициент усиления ЛУМ ь лЧ~!~ ! ! Рчм и 9ч = 1 l ~' и примерное число составляющих его уси- лительных каскадОВ на Основании Оценки возможного коэффици- ента усиления каждОГО ОтдельнОГО каскада Кр~ йналогичнО Оцен- ке д. я транзисторных каскадов УЧ согласно (2) — (5) для И; = 1, Вопрос О необходимости и~п~~ь~~ва~~~ специальнОГО филь- тра ( пОЛОсовогО или фильтра пробки) с целью Обеспечения за- данного коэффициента подавления неосновного излучения ~, ре- шается на ОснОВании ОбОбшениЯ имеющихся экспериментальных данных оценки фильтруюших свойств выходных согласующих ВЧ- -цепей мощных усилителей, согласно которым при ~.

4 (25„, ЗО ) дБ необхОдимо применение специальных фильтров или многоконтурных П-звеньев ФНЧ ~8, 9~. Примеры построения структурных схем УМ рассмотрены В ~1,,3, 4, 8, 47, 491. Необходимо огметить, что на данном этапе проектирования часто вырисовывается несколько возможных вариантов построе- ния того или иного элемента СС РПУ и однозначный выбор наи- бОлее приемлемого из них мОжет быть сделан ТОлькО на ОснО- Вании детальных расчетОВ, выпОлняемых на стадии техническогО проектирования.

Этот выбор Отражается в структурной и принци- пиальной схеме РПУ. Зтап заканчивается предварительной разработкой структур- ной схемы РПУ, пос~~ чего Определяется (по согласованию преподавателем) перечень каскадов и узлов этой схемы, подле- жащих в дальнейшем детальному проектированию. 2.4, ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Техническое проектирование включает в себя; электрический и конструктивный расчет каскадов ВЧ-трак- разработку структурной и принципиальной схемы ВЧ-тракта, разработку конструкции РПУ и его ВЧ-узлов.

Указанные этапы техническОГО проектирования Выполняют ся последовательно(в указанном порядке), при корректировке каждого этапа по результатам последующих расчетов. 2О 2.4.1, Электрический и конст уктивный расчет каскадов ВЧ-т кта Расчет начинают с выходного каскада, переходя затем последовательно от каскада к каскаду(в еоответствии с разработанной структурной схемой)в сторону ЗГ. Исходными данными для расчета являются частота и мошнОсть ВыхОдногО сигнала каждого каскада, которые определяются в результате расчета ПРеДыДУЩЕГО каСКаДа'. Р = Р / Я ., Х =~ Г ~ь|Х Ьж ~И ' т Рыл тВых для УМ и ~.

= l п. для УЧ. При этом первым каска- ~ В~~~ ~'иу дом ( 1 = 1) считается выходной. Электрический расчет каскада включает в себя: выбор структурной и принципиальной схемы каскада, выбор типа активного прибора (АП), расчет электронного режима Ап, расчет параметров ВЧ-согласующих цепей, цепей питания и других пассивных элементов и т.п. В процессе расчета электронного режима активного прибора необходимо определигь величины напряжений, токов и мошностей, действующих на электродах этого прибора, элекгронного КГИ, входного и выходного сопротивления и некоторых других параметров, являющихся исходными данными для Определения требований к пассивным элементам каскада (например, к согласующим ВЧ-цепям) и другим каскадам и узлам функциональной схемы (например, к источнику питания и модулятору).

2.4.1.1. Расчет каскада транзисторного усилителя мошности на биполярном транзисторе Структурная схема каскада приведена на рис. 6 ~50, 71. Принципиальная схизма каскада определяется схемой включения транзистора (с общим эмиттером - ОЗ или обшей базой- ОБ) и типом согласующих ВЧ-цепей (с сосредоточенными параметрами или распределенными параметрами) и цепей питания, 11римеры принципиальных схем каскада показаны на рис.

7,а,б„в ~1+ 7 1. Схема включения 'гранзистора Определяется конструкцией корпуса (приложение 3), либо в тех случаях, когда все выводы транзистора изолированы от корпуса, на основании общих рекоменлаций, согласно когорым схема ОЗ применяется на часто- 21 и его БЧ- кта Разработка конструкции РПУ выполняется на Основе его пол- ной принципиальной схемы и заключаетея в разработке обшей компоновки всех деталей этой схемы в пределах объема корпуса заранее выбраннОй формы, Конструкция РПУ во многом определяется технологическим способом производства. Наиболее прогрессивным для РПУ малой и средней мошности является способ печатного монГажа и гиб- ридно-интегрального исполнения 1541, Однако жестких правил конструирования РПУ в настоящее время не существует, в свя зи с чем разработка конструкции представляет собой творческий процесс, регламентируемый существующими на предприятиях ОСТ и инструкциями.

Обилие рекомендации по выбОру конструкции РПУ приведены в ~З, 41. При разработке конструкции РПУ необходимо обеспечить вы- ПОЛНЕНИе ВСех КОНСтруКтИВНЫХ И эКСПлуатациоННЫХ трЕбОВаиий принятого ТЗ, а также требований экономичности, технологично- сти, эргономики и технической эстетики при широком использо- вании стандартизованных и нормализованных деталсй и узлов, Опираясь на примеры и принципы построения типовых конструк- ций ~.'э4~ . Один или несколько узлов ВЧ-тракта (по согласова- нию с преподавателем) подлежит подробной конструктивной раз- работке. Примеры конструктивного выполнения полосковых РПУ и их енеиентов прнведены в ~16, 17, 47, $6, 61, 64, 65~.

При конструировании РПУ на объемных пассивных элементах целесообразно широко использовать материалы, приведенные в ~34, ЭЗ, 54 ° Ы~. Рис. 14 3. ОФОРМЛБНИЕ ПРОЕКТА 3,1. КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСН ИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСК К Основной целью даниого этапа проектирования является обучение студентов навыкам оформления научно-технических материалов в вице технического отчета (ГОСТ 7.32-81). Приводимые материалы должны располагаться в определен- НОЫ ПОРЯДКЕ3 Ф Ф 1. Титульный лист. 2. Лист с заданием на проект.' .

3. Оглавление (перечень разделов записки). 4, Разделы пояснительной записки (введение, анализ технического задания и т.д. в соответствии с оглавлением~. 3,1,1, Соде жанне пояснительной записки Содержание записки должно отражать все этапы проектиро- Вания с Обоснованием основной задачи каждого этапа и выводов относительно полученных РезультатОВ, Основной текст пояснительной записки состоит из разделов, название которых совпадает с содержанием соответствукияих этапов проектирования (см.приложение 8 ). Разделы нумерукл'- ся арабскими цифрами.

Каждый раздел состоит из подразделов, которые включают в себя ~писание частных задач, решенных на данном этапе проектирования..Например, раздел "Электрический и конструк- тивный расчет каскадов высокочастотного тракта" может вклю- чать подразделы "Расчет выходного усилителя мощности", "Рас- чет задающего генератора" и т,д. Подразделы нумеруются араб- скими цифрами, стоящими после точки и номера соответствую- щего раздела (например, п, 1.3 означает третий подраздел пер- вого раздела), При необходимости каждый подраздеп может быть разделен на параграфы, нумерация которых является трехпозиционной, на- пример, подраздел 3.1, "Расчет выходного каскада" может содержать парагра- Ф 3,1.1.