I. Разработка структурной схемы передатчика

 

В начале проектирования необходимо составить структурную схему тракта радиочастоты передатчика. Задачей составления структурной схемы является определение рационального числа каскадов высокой частоты между возбудителем и выходом передатчика, обеспечивающего выполнение заданных технических требований к передатчику при минимальных затратах средств на изготовление и при достаточно высоком коэффициенте полезного действия (КПД). Следует помнить, что мощность типового возбудителя, выбираемая для построения структурной схемы, не превосходит 10 мВт. На данном этапе схема является ориентировочной, потому что составляется на основе обобщения опыта проектирования передатчиков, накопленного в прошлом, использования усреднённого коэффициента N_P, представляющего собой отношение номинальных (паспортных) мощностей электронных приборов двух соседних каскадов. Такой обобщённый подход позволяет достаточно просто получить представление о том, каким в первом приближении будет проектируемый передатчик, и при дальнейшем проектировании согласовывать отдельные частные решения с обобщённой структурной схемой передатчика в целом.

Зная номинальную мощность лампы выходного каскада P_1ном(n) ориентировочное значение мощности лампы предыдущего каскада можно найти по формуле:

. (1.1)

Аналогично определяется значение N_P(n-1) и вычисляется ориентировочное значение номинальной мощности лампы следующего (n – 2) каскада. Так продолжается до тех пор, пока необходимая мощность очередного каскада окажется равной (или несколько меньшей) мощности типового возбудителя.

Расчёт структурной схемы транзисторного передатчика начинается с определения необходимого числа транзисторов для получения заданной мощности. Исходя из этого выясняется возможность применения последовательной структурной схемы или необходимость использования системы сложения мощностей нескольких модулей. Следует помнить, что устройства сложения и распределения мощностей имеют КПД равные 0,8 … 0,9.

При выборе последовательной схемы транзисторы используются на пределе своих возможностей по мощности и частоте. При работе в области высоких частот коэффициент усиления по мощности мал и приближённо зависит от частоты следующим образом:

. (1.2)

Значения экспериментальных величин для некоторых транзисторов представлены в следующей таблице:

Таблица 1.2

Тип транзистора	, МГц		, МГц	, В	, Вт
2Т926А			1,5
2Т967А		10 … 13
2Т950А		7 … 11
2Т920А		7 … 12		12.6
2Т930Б

 

Построение модульной структурной схемы осуществляют путём выбора типов транзисторов, их числа в модуле (два или четыре) и, учитывая КПД выходного трансформатора . Определяют мощность модуля , где m – число транзисторов в модуле. С учётом КПД фильтрующей системы передатчика и устройств сложения мощностей определяют число модулей в выходном каскаде:

. (1.3)

Число модулей в предшествующей (предоконечной) группе зависит от коэффициента усиления по мощности K_P, ориентировочное значение которого определяется, как описано выше, с учётом КПД входного трансформатора и устройства распределения мощности, имеющего между группами (каскадами) :

. (1.4)

Число модулей должно быть целым.

 

Примеры расчёта структурной схемы передатчика

1.1. Разработать последовательную и модульную структурные схемы транзисторного радиопередатчика с выходной мощностью P_1ном = 70 Вт на частоте f = 150 МГц.

Решение:

В качестве активного элемента выберем транзистор 2Т926А, для которого зададим следующие значения: E_K = , P₁ = 20 Вт. Выберем число транзисторов в модуле равное двум и определим мощность модуля

Вт.

Определим число модулей в выходном каскаде, см. 1.3

Выбираем целое число, т.е. .

Поскольку , то с учётом (1.2), получим K_{P вых} = 5,6; т.е. на вход выходного каскада должен поступать сигнал с мощностью

Вт.

Количество модулей в предвыходном каскаде, в соответствии с (1.4):

Таким образом, в предвыходном каскаде достаточно одного модуля из двух транзисторов. Каждый из транзисторов должен отдавать на вход следующего каскада мощность

,

откуда

Вт.

С учётом (1.2), получим K_{P (n-1)} ≈ 9.

На вход предвыходного модуля должен поступать сигнал мощности

Вт.

Для мощности 1,4 Вт уже можно не применять модульный принцип и реализовать (n-2) каскад на одном транзисторе. Тогда с учётом (1.2), получим K_{P (n-2)} ≈ 80. Данное значение чрезмерно велико, что будет вызывать самовозбуждение в данном каскаде. Выберем другой активный элемент КТ602А с параметрами =20, =40 МГц, = 60 В, = 2 Вт. Тогда с учётом (1.2), K_{P (n-2)} = 5,5. Тогда

Вт.

Для следующего каскада будем использовать этот же транзистор. Тогда с учётом (1.2), K_{P (n-3)} = 30.

мВт.

Таким образом, на вход (n-3) каскада должна поступать мощность 8 мВт, которая близка к выходной мощности возбудителя (автогенератора).

Структурная схема будет иметь вид, изображённый ниже.

АГ

(n-3)

(n-2)

(n-1)

(n)

УМ1

УМ2

УМ3

70 Вт

УМ4

12,3 Вт

1,4 Вт

0,25 Вт

8 мВт

 

Рис. 1.1. Структурная схема передатчика

(без цепей согласования)