УГФС (Курсовая работа по УГФС)

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики

(Технический университет)

Курсовая работа

по предмету: «Устройства генерирования и формирования сигналов»

Выполнил студент

Key_S

Проверил

Кулаков С. Т

Москва 200_

Задание

Тип передатчика: телеметрический

Выходная мощность в антенне: 30 Вт

Рабочая частота: 2900 МГц

Вид модуляции: ЧМ

Стабильность частоты передатчика :

Рабочий диапазон температур: -5…+30

Входное сопротивление антенны: 50 Ом

Пояснение к структурное схеме

В оконечных усилителях использован транзистор 2Т996А-2

Граничная частота 5,5 ГГц.

Рабочая частота 2,9 ГГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 2,5 Вт

Мощность на выходе транзистора 1,53 Вт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе Вт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Предоконечный усилитель на транзисторе 2Т996А-2

Граничная частота 5,5 ГГц.

Рабочая частота 2,9 ГГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 2,5 Вт

Мощность на выходе транзистора 0,935 Вт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе Вт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Усилитель на транзисторе 2Т996А-2

Граничная частота 5,5 ГГц.

Рабочая частота 2,9 ГГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 2,5 Вт

Мощность на выходе транзистора 1,26 Вт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе Вт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Усилитель на транзисторе 2Т996А-2

Граничная частота 5,5 ГГц.

Рабочая частота 2,9 ГГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 2,5 Вт

Мощность на выходе транзистора 1,7 Вт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе Вт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Умножитель на транзисторе КТ939А

Граничная частота 2500 МГц.

Входная частота 967 МГц.

Выходная частота МГц

Мощность рассеиваемая на коллекторе 4 Вт

Мощность на выходе транзистора 0,472 Вт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе мВт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Умножитель на транзисторе 2Т9115

Граничная частота 810 МГц.

Входная частота 322 МГц.

Выходная частота МГц

Мощность рассеиваемая на коллекторе 500 мВт

Мощность на выходе транзистора 320 мВт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе мВт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Усилитель на транзисторе КТ384

Граничная частота 450 МГц.

Рабочая частота 322 МГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 300 мВт

Мощность на выходе транзистора 212 мВт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе мВт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Умножитель на транзисторе КТ349А

Граничная частота 300 МГц.

Входная частота 107 МГц.

Выходная частота МГц

Мощность рассеиваемая на коллекторе 200 мВт

Мощность на выходе транзистора 109 мВт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе мВт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Усилитель на транзисторе 2Т392А-2

Граничная частота 300 МГц.

Рабочая частота 107 МГц.

Мощность рассеиваемая на коллекторе 120 мВт

Мощность на выходе транзистора 62,3 мВт.

Коэффициент усиления

Мощность на входе мВт

Коэффициент использования транзистора по мощности:

Расчет усилителя мощности на транзисторе 2Т996А-2

Исходные данные:

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, f_гр 5,5 ГГц

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора, P_к 2,5 Вт

Максимальный ток коллектора, I_кmax 200 мА

Граничное напряжение, U_гран 35 В

Постоянное напряжение коллектор – база, U_кб = Е_пит 20 В

Емкость эмиттерного перехода, С_э 20 пФ

Емкость коллекторного перехода, С_к 2,3 пФ

Индуктивность эмиттерного перехода, L_э 0,2 нГн

Индуктивность базы, L_б 0,45 нГн

Индуктивность базы, L_к 0,3 нГн

Определим коэффициенты:

Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме:

Напряжение и первая гармоника тока:

В

А

Постоянная составляющая коллекторного тока:

А

Вт

Мощность потребляемая от источника питания:

Вт

Рассеиваемая мощность:

Вт

КПД:

Сопротивление коллектора:

Ом

æ

Составляющие входного сопротивления транзистора первой гармонике:

æ

æ

æ

Ом

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

Ом

Ом

Гн = 1,023 нГн

Z_н = R_н + jХ_н = 79,5 + j18,94 Ом

Сравним рассчитанные параметры с допустимыми для данного транзистора:

U_гран = 35 В

U_исп = U_кб + U_к1 = 20 + 13,3 = 33,3 В

U_исп < U_гран

Р_к = 2,5 Вт

Р₀ = 1,27 Вт

Р₀ < Р_к

Расчет цепей согласования

Исходные данные:

Входная частота, f_вх 2900 МГц

Входное сопротивление 50 Ом

Комплексное входное сопротивление, Z_вх 0,483 + j0,897 Ом

Комплексное выходное сопротивление, Z_вых 79,5 + j18,94 Ом

Входная цепь согласования:

R₁ = 50 Ом

Ом

Компенсируем входную реактивность:

Ом

Ом

Ф = 61,217 пФ

Выбираем из ряда Е24 значение емкости: C_ком = 62 пФ

Задаем q = 12

Ф = 228,79 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость: С₁ = 220 пФ

Ф = 71,65 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость: С₂ = 75 пФ

Гн = 2,67 нГн

Выбираем из ряда Е24 индуктивность: L₃ = 2,7 нГн

Выходная цепь согласования:

R₁ = R_вых = 79,5 Ом

R₂ = 50 Ом

Компенсируем выходную реактивность:

Ом

Ф = 2,9 пФ

Выбираем из ряда Е24 значение емкости: C_ком = 3 пФ

Задаем q = 2

Ф = 2,18 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость: С₁ = 2,2 пФ

Ф = 1,61 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость: С₂ = 1,61 пФ

Гн = 2,56 нГн

Выбираем из ряда Е24 индуктивность: L₃ = 5,1 нГн

Расчет сумматора мощности

Исходные данные:

 = R_i = R_н = 50 Ом

f = 2900 МГц

 = 2,5 – фторопласт

h = (0,5 : 1,5) мм Выбираем h = 1 мм

Длина волны:

м = 65 мм

Геометрические размеры гибридного кольца:

– ширина полоски:

мм

– отношение внешнего и внутреннего диаметров кольца:

– длина гибридного кольца:

мм

– внешний диаметр:

мм

– внутренний диаметр:

мм

Расчет автогенератора на транзисторе 2Т332А-1

Исходные данные:

Транзистор 2Т332А-1

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, f_гр 250 МГц

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора, P_к 15 мВт

Постоянный ток коллектора, I_к 20 мА

Граничное напряжение, U_гран 22 В

Постоянное напряжение коллектор – база, U_кб = Е_пит 15 В

Постоянное напряжение эмиттер – база, U_эб 3 В

Постоянное напряжение коллектор – эмиттер, U_кэ 15 В

Емкость эмиттерного перехода, С_э 8 пФ

Емкость коллекторного перехода, С_к 5 пФ

Постоянная времени цепи обратной связи,  300 пс

Обратный ток коллектора, I_к0 0,2 мкА

Статический коэффициент передачи тока, h_21э 20…60

Кварц РВ19

Частота, f 107 МГц

Статистическая емкость, С₀ 7 пФ

Мощность рассеяния, Р_рас 1,0 мВт

Эквивалентное сопротивление, R_экв 300 Ом

Расчет по постоянному току:

Ток базы:

А

Ток делителя:

А

Сопротивление делителя:

Ом

Напряжение смещения:

В

Ом

Выбираем по ряду Е24 R₁ = 360 Ом

Ом = 1,14 кОм

Выбираем из ряда Е24 R₂ = 1,1 кОм

Расчет по переменному току:

Ом

Ом

Крутизна транзистора:

=768,4 мкА/В

Зададим коэффициент регенерации:

Управляющее сопротивление:

Ом

Зададим коэффициент ОС автогенератора:

К_ос = 1

Реактивное сопротивление емкости:

Ом

Ом

Найдем емкости:

Ф = 979 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость С₂ = С₃ = 1000 пФ = 1 нФ

Емкость блокировочного конденсатора:

Ф = 22,9 пФ

Выбираем из ряда Е24 емкость С₁ = 22 пФ

Определим необходимость блокировочного дросселя:

Неравенство выполняется, следовательно, дроссель не нужен.

Энергетический расчет автогенератора:

Коэффициенты Берга:

Амплитуда импульса коллекторного тока:

А = 91,74 мА

Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

А = 35,87 мА

Амплитуда напряжения на базе транзистора:

В = 233,5 мВ

Модуль коэффициента ОС:

Амплитуда напряжения на коллекторе:

мВ

Мощность потребляемая от источника:

Вт = 300 мВт

Мощность рассеиваемая кварцевым резонатором:

Вт

Мощность рассеиваемая транзистором:

Вт = 258,19 мВт

КПД:

Вт

Расчет умножителя частоты на транзисторе КТ939А

Исходные данные:

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ, f_гр 3,3 ГГц

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора, P_к 4 Вт

Постоянный ток коллектора, I_к 400 мА

Граничное напряжение, U_гран 34 В

Постоянное напряжение коллектор – база, U_кб = Е_пит 30 В

Постоянное напряжение эмиттер – база, U_эб 3,5 В

Емкость эмиттерного перехода, С_э 23 пФ

Емкость коллекторного перехода, С_к 5,5 пФ

Определим коэффициенты:

n = 3

Коэффициент использования коллекторного напряжения в граничном режиме: