КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2 (по второй части курса УФС)

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Устройства формирования сигналов» (УФС), является одной из профилирующих дисциплин в ТУСУРе. Его изучению предшествуют дисциплины общетеоретического характера.

Основная цель курса состоит в том, чтобы дать сведения о физических принципах работы радиопередающих устройств, их анализе и проектировании.

При изучении курса материал должен быть проработан настолько, чтобы студент мог самостоятельно составлять принципиальные электрические схемы, сделать выводы необходимых расчетных формул, определить требования к отдельным узлам и деталям радиопередатчика, а также знать методы настройки, измерения его параметров и контроля их.

По программе данный курс изучают в восьмом и девятом семестрах, в объеме 119 часов.

Разбивка по часам следующая:

* лекции - 45 часов;

* лабораторные работы - 18 часов;

* практические занятия - 36 часов (одна компьютерная контрольная работа и две текстовые);

* курсовое проектирование - 20 часов (в девятом семестре).

Форма отчетности:

* экзамен в восьмом семестре.

ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

ЧАСТЬ I

▪ Электронные режимы генераторных ламп и транзисторов на высоких частотах.

Квазилинейная теория расчета генераторов. Параметры и статические характеристики активного элемента и их аппроксимация. Назначение и схемы генераторов с внешним возбуждением. Динамический режим работы генератора. Энергетические соотношения для анодной (коллекторной) и сеточной (базовой) цепей генератора. Три режима работы генератора. Нагрузочные характеристики. Транзисторные умножители частоты.

▪ Электромагнитные цепи генератора независимого возбуждения на высоких частотах.

Схемы питания коллекторной и базовой цепей. Связь генератора с нагрузкой. Фильтрация высших гармоник.

▪ Автогенераторы.

Классификация автогенераторов. Расчет автогенераторов. Схемы автогенераторов.

▪ Стабилизация частоты радиопередатчиков.

Общие условия получения высокой стабильности частоты. Кварцевая стабилизация частоты. Основные схемы кварцевых автогенераторов.

ЧАСТЬ II

▪ Модуляция.

▪ Радиопередатчики с амплитудной и частотной модуляцией.

Общие вопросы амплитудной модуляции. Энергетические соотношения при амплитудной модуляции. Особенности частотной и фазовой модуляции. Энергетические соотношения частотной и фазовой модуляции. Схемы амплитудной модуляции. Схемы частотной модуляции.

▪ Радиопередатчики на полупроводниковых приборах.

Особенности работы и приближенный расчет режимов с большими амплитудами сигналов при повышенных частотах.

▪ Радиостанции с однополосной модуляцией.

Методы получения однополосного сигнала. Энергетические соотношения при однополосной модуляции.

▪ Радиопередатчики с импульсной модуляцией.

Методы формирования импульсных радиосигналов. Основные схемы импульсных модуляторов.

▪ Телевизионные радиопередатчики.

Методы формирования сигналов звукового сопровождения и сигналов изображения. Способы повышения мощности телевизионных радиопередатчиков.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Радиопередающие устройства /Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь,1996.-560 с.

2. Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. – М.: Высшая школа, 1989.- 232 с.

3. Устройства генерирования и формирования радиосигналов/Под ред. Г.М.Уткина, В.Н.Кулешова, М.В.Благовещенского. - М.: Радио и связь, 1994 - 416 с.

4. Функциональные устройства формирования сигналов/ Под ред. С.А.Баруздина, Ю.В.Егорова, Б.А.Калиникос и др. – М.: Радио и связь, 1995 – 288 с.

5. Проектирование радиопередатчиков / Под ред. В.В.Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2000. – 656 с.

6. Бордус А.Д. Устройства формирования сигналов. Часть 2. Модуляция: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2001.

7. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник /Под. Ред. А.В.Голомедова. – М.: Радио и связь, 1989. – 640 с.

8. Альтшуллер Г.Б. Управление частотой кварцевых генераторов. – М.: Радио и связь, 1975. – 232 с.

9. Справочные данные транзисторов, применяемых в РПУ. – Ротапринт ТИАСУРа. – Томск, 1986. – 10 с.

10. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник. / Под ред. Б. Л. Перельмана. – М.: Радио и связь, 1981. – 656 с.

11. Полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник / Под ред. Н. Н. Горюнова. – М.: Энергоиздат, 1982. – 904 с.

12. Аникеев К. З., Крюков Ю. Г., Цымбалюк B. C. Расчет высокочастотных Y‑параметров по данным ТУ // Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРС. – 1970. – Вып. 1 – С. 59‑63.

13. Верещагин Е. М. Транзисторно–варакторные генераторы. – Киев: Техника, 1979. – 183 с.

14. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ/ Под ред. Г. М. Уткина – М.: Сов. радио, 1979. – 320 с.

15. Мейнке X., Гундлах Ф. В. Радиотехнический справочник. – М.: – Л: Госэнергоиздат, 1960. – 416 с.

16. Шумилин М. С. Проектирование радиопередающих устройств. – М.: Связь, 1980. – 152 с.

17. Активные передающие антенны / Под ред. В. В. Должикова и Б. Г. Цыбаева. – М.: Радио и связь, 1984. – 144 с.

18. Справочник по расчету н конструированию СВЧ полосковых устройств / Под ред. В. И. Вольмана. – М.: Радио и связь, 1982. – 328 с.

19. Радиопередающие устройства / Под ред М. В. Благовещенского, Г. М. Уткина, – М.: Радио и связь, 1982. – 407 с.

20. Чудаков И. М. Частотная модуляция с помощью емкостей р–n переходов. – М.: Связь, 1968. – 108 с.

21. Ильин А.Г. Устройства формирования сигналов. Ч.1. Генераторы с внешним возбуждением. Автогенераторы: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2001. – 92 с.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2 (по второй части курса УФС)

Рассчитать усилитель мощности в режиме модуляции.

В процессе выполнения работы следует:

§ Составить принципиальную электрическую схему высокочастотного каскада и выходного каскада модулятора.

§ Исходя из заданной мощности и частоты ВЧ сигнала, выбрать тип транзистора или лампы. Произвести расчет модулируемого каскада в двух режимах работы: максимальном и молчания. На основании полученных данных построить статическую модуляционную характеристику.

§ Определить требуемую мощность модулятора. Произвести расчет блокировочных конденсаторов и дросселей ВЧ с учетом заданной полосы модулирующих частот (Wн - Wв).

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1

4.1 Пример расчета усилителя мощности с коллекторной
модуляцией

§ Составляем принципиальную электрическую схему (рисунок 1).

Рисунок 1

§ Расчет усилителя мощности начинается с максимального режима. Для модулируемого каскада максимальная мощность с учетом потерь в контуре и фидере [1-6].

Вт.

где Kпз = 1,1 - 1,3 - коэффициент производственного запаса,

Р_1н - заданная мощность в режиме несущей,

m - заданный коэффициент модуляции,

hк = 0,8 - 0,95, hф = 0,8 - 0,95 - к.п.д. контура и фидера соответственно.

Для повышения к.п.д. используем режим с углом отсечки тока Qк=90°.По таблицам для коэффициентов Берга [2] определим:

cos Qк = 0, a0(Qк) = 0,319, a1(Qк) = 0,5.

Исходя из P_1max = 15.2 Вт, f₀ = 27 МГц, выбираем транзистор КТ930А, который имеет следующие параметры [7]:

f×t = 120 МГц, Pkдоп = 30Вт, Ikдоп = 3А,

Ukдоп = 60 В, b0 = 35, Eб = 0,7 В,

rнас = 1,2 Ом, Ck = 100 пФ, rб = 2 Ом,

rэ = 0,01 Ом, Cэ = 400 пФ, Lэ = 20 нГн,

Lб = 20 нГн, Lк = 5 нГн.