Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства»




Скачать 210.88 Kb.
НазваниеПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства»
Дата публикации13.04.2014
Размер210.88 Kb.
ТипПояснительная записка
uchebilka.ru > Журналистика > Пояснительная записка
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


Проектирование модуля АФАР

московский государственный ордена ленина И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ авиационный институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ (технический университет) факультет радиоэлектроники ла Кафедра 406 расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» Выполнил: Г. В. СУВОРОВ, гр. 04-517 Преподаватель: е. м. добычина москва 1997 МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ Факультет радиоэлектроники ЛА (№ 4) Кафедра 406 ЗАДАНИЕ № 24На курсовой проект по РАДИОПЕРЕДАЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ студентуСуворову Г. В. учебной группы 04-517. Выдано 13 октября 1997 г. Срокзащиты проекта 22 декабря 1997 г. Тема проекта: Модуль АФАРИсходные данные:1. Назначение передатчика — передающий модуль;2. Мощность: Pвых=0,5 Вт; Pвх?20 мВт.3. Диапазон частот: fвых=0,5 ГГц; fвх=0,25 ГГц.4. Характеристика сигналов, подлежащих передаче: ЧМ-сигнал.5. Место установки — борт ЛА.6. Rнапр=50 Ом. Руководитель проекта: Е. М. Добычина СОДЕРЖАНИЕ1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 42. расчет Структурной схемы модуля АФАР . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .53. Методики расчета каскадов модуля . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.1. Методика расчета режима транзистора мощного СВЧ усилителя мощности . . . . . . . . . . .6 3.2. Методика расчета режима транзистора мощного СВЧ умножителя частоты . . . . . . . . . . 114. Результаты расчетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1. Расчет усилителя мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 4.1.1. Расчет режима работы активного прибора (транзистора) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.1.2. Расчет элементов принципиальной схемы усилителя мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.2. Расчет умножителя частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.2.1. Расчет режима работы активного прибора (транзистора) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.2.2. Расчет элементов принципиальной схемы умножителя частоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.3. Расчет согласующих цепей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.3.1. Расчет входной согласующей Г-цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 4.3.2. Расчет межкаскадной согласующей Г-цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 4.3.3. Расчет выходной согласующей П-цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .205. конструкция модуля АФАР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.1. Выбор элементной базы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 5.2. Выбор типоразмера печатной платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5.3. Технология изготовления печатной платы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 5.4. Конструкция корпуса модуля АФАР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Приложение 1Литература 1. Введение На современном этапе развития радиоустройств СВЧ все большее применениенаходят передающие, приемные и приемопередающие активные фазированныеантенные решетки (АФАР), в которых излучатели (или группа излучателей)связаны с отдельным модулем, содержащим активные элементы в виде различноготипа генераторных и усилительных каскадов и преобразователей частотыколебаний, а также пассивные умножители частоты. В передающей АФАР активная часть отдельного модуля, возбуждаемого отобщего задающего генератора, фактически имеет функциональную схему,аналогичную схеме усилительно-умножительного СВЧ-тракта радиопередающегоустройства, выполненную на генераторах с внешним возбуждением. В качествеактивных приборов этих генераторов во многих практических случаяхиспользуются полупроводниковые СВЧ-приборы, позволяющие повысить надежностьи долговечность модулей АФАР по сравнению с модулями на электровакуумныхСВЧ-приборах, при обеспечении средней выходной мощности модуля до десяткови сотен ватт (при использовании схем сложения СВЧ-мощностей) в дециметровомдиапазоне и до десяти ватт в сантиметровом диапазоне. В том случае, когда частота колебаний на выходе модуля в целое числораз больше, чем на его входе, один из генераторных каскадов модуля долженбыть умножителем частоты. Функциональная схема передающей АФАР, в модуляхкоторой применены умножители частоты, приведена на рис. 1. Введение умножителя частоты в модуль АФАР позволяет на выходе модуляполучить колебания с определенной мощностью на тех частотах, на которыхполупроводниковый усилитель уже неработоспособен. Сказанное в наибольшейстепени относится к мощным усилителям на транзисторах, предельные рабочиечастоты которых в настоящее время не превышают 6-7 ГГц. Поэтомумалогабаритные модули АФАР дециметрового диапазона волн наполупроводниковых приборах, построенные на основе транзисторного усилителямощности и последующего умножителя частоты, имеют генераторную часть. Обычно при проектировании генераторной части модуля АФАР с умножениемчастоты бывают заданы Pвых, fвых, fвх, а также значение Pвх. В результатепроектирования определяется число умножительных и усилительных каскадов вгенераторной части модуля, типы активных приборов и электрических схем,используемые в каскадах, значения параметров режима активных приборов иэлементов схем каскадов, а также вид конструктивного выполнения каскадов. 2. расчет Структурной схемы модуля АФАР Структурная схема модуля АФАР представлена на рис. 2. Имея заданную выходную мощность Pвых, зададимся контурными КПДсогласующих цепей (СЦ1, СЦ2, СЦ3) (?к СЦ1 = ?к СЦ2 = ?к СЦ3 = ?к СЦ = 0,9)и найдем мощность на выходе умножителя частоты: [pic]. Зная выходную мощность умножителя частоты, коэффициент умножения ивходную частоту, с помощью программы MULTIPLY, разработанной на каф. 406,выберем транзистор и рассчитаем его режим работы (результаты этих расчетовданы в п. 4.1.1.). В числе прочих результатов программа выдает коэффициентусиления по мощности KУЧ=9,958, используя который, мы вычисляем мощность навходе умножителя частоты, совпадающую, разумеется с мощностью на выходе СЦ2(Pвых СЦ2): [pic]. Поскольку, как упоминалось выше, мы задали контурный КПД согласующихцепей равным ?к СЦ = 0,9, то мощность на входе СЦ2 Pвх СЦ2, равная мощностина выходе усилителя мощности Pвых УМ, равна: [pic]. Теперь, зная мощность на выходе усилителя мощности (Pвых УМ) и зная егорабочую частоту f=0,25 ГГц, с помощью программы PAMP1, также разработаннойна каф. 406, выбираем активный прибор (транзистор) и рассчитываем его режимработы для СВЧ усилителя мощности (результаты этих расчетов приведены вп. 4.2.1.). Полученный в ходе расчетов коэффициент усиления KУМ позволяетнайти мощность на входе усилителя, тождественно равную мощности на выходевходной согласующей цепи СЦ1: [pic]. Поскольку мы задали контурный КПД согласующих цепей равным ?к СЦ = 0,9,то мощность на входе СЦ1 Pвх СЦ1 равна: [pic],что меньше 20 мВт, ограничивающих по заданию входную мощность сверху. 3. Методики расчета каскадов модуля 3.1. Методика расчета РЕЖИМА ТРАНЗИСТОРА МОЩНОГО СВЧ УСИЛИТЕЛЯ мощности Рассматриваемая методика может быть использована для расчета режимамощного транзистора усилителя, работающего на частотах порядка сотенмегагерц, и позволяет получить параметры режима, достаточно близкие кэкспериментальным. На значениях частоты 1… 3 ГГц погрешность расчетавозрастает из-за использования упрощенной эквивалентной схемы транзистора инедостаточной точности при определении ее параметров. В диапазоне частотвыше 3 ГГц эти недостатки проявляются еще более резко. На режим начинаетоказывать сильное влияние даже сравнительно небольшой разброс значенийиндуктивностей выводов и емкостей корпуса, а также многочисленныепаразитные связи в конструкции транзистора. Эти обстоятельства ограничиваютверхний частотный предел применимости рассматриваемой методики. В методике расчета используется эквивалентная схема, дополненнаянекоторыми элементами, существенными для диапазона СВЧ. Параметры эквивалентной схемы транзистора зависят от протекающих токови приложенных напряжений. Однако обычно считают, что в выбранном режиметранзистора параметры схемы будут постоянными в пределах каждой областиработы: рабочей области (К — замкнут) и области отсечки (К — разомкнут).Параметры эквивалентной схемы приводятся в справочных данных, анаименования их даны в разделе «Обозначения» пособия [1]. Некоторыепараметры, которые отсутствуют в справочниках, можно оценить по формулам: Сд=Сэ+Сдиф; Ск=Ска+Скп; [pic]; ?к=rб Ска; [pic]; [pic]; [pic]; [pic]. При усреднении Sп ток iк рекомендуется принять равным половине высотыимпульса коллекторного тока iк max или амплитуде его первой гармоники,которая в типичных режимах близка к 0,5iк max. Емкость Ск определяют привыбранном напряжении Uк0. На частотах [pic] сопротивление r слабо шунтируетемкости и им можно пренебречь. Неравенство [pic] определяет нижнюючастотную границу проводимого анализа. При расчете принимают, что вдиапазоне СВЧ входной ток мощных транзисторов оказывается близким кгармоническому за счет подавления высших гармоник индуктивностью входногоэлектрода. Форма коллекторного напряжения принимается гармонической.Поэтому далее будем полагать, что входной ток и коллекторное напряжение несодержат высших гармоник и эквивалентный генератор тока Sп (Uп-U') нагруженна диссипативное сопротивление. Расчет производим для граничного режимаработы транзистора. Эквивалентная схема усилителя ОЭ для токов и напряжений первойгармоники показана на рис. 3. В схеме ОЭ при диссипативной нагрузке будутотрицательные обратные связи через Lэ и [pic]. [pic] Для обеспечения устойчивого режима применяют специальные меры,например, включение rдоп в цепь эмиттера или нейтрализацию Lб включениемемкости в базовую цепь. Можно использовать выходное сопротивление мостаделителя, если усилитель построен по балансной схеме. Сопротивление rвх1 сростом мощности уменьшается (до долей ом), xвх1 вблизи верхней частотнойграницы имеет индуктивный характер из-за Lб и Lэ и значительно больше rвх1.Коэффициент усиления обратно пропорционален квадрату частоты. Поэтому, еслиизвестно из справочных данных, что транзистор на частоте f ' имееткоэффициент усиления [pic], то на некоторой, более низкой рабочей частотеf, его коэффициент усиления можно оценить примерно как [pic], т. е. если[pic], то Kр будет в четыре раза больше [pic]. В схеме ОЭ при [pic] верхняярабочая частота fв не превышает fгр. Тип транзистора выбирают по заданной выходной мощности Pвых1 на рабочейчастоте f, определяют схему включения транзистора, пользуясь справочнымиданными транзистора. Часто схема включения транзистора определяется егоконструкцией, в которой с корпусом соединяется один из электродов (эмиттер,база). При выборе типа транзистора можно ориентироваться на данныеэкспериментального типового режима. Рекомендуется использовать СВЧ-транзисторы на мощность не менее [pic], указанной в справочнике. Сильноенедоиспользование транзистора приводит к снижению его усилительных свойств.Интервал частот fв… fн включает [pic] и [pic] для схемы ОЭ. Применениетранзистора, имеющего fн выше рабочей, позволяет получить более высокоеусиление, но при этом увеличивается вероятность самовозбуждения усилителя ипонижается его надежность. Схема ОБ характерна для транзисторов, работающих на f >1 ГГц.Транзисторы, имеющие два вывода эмиттера (для уменьшения Lэ), следуетвключать по схеме ОЭ. Для оценки параметров эквивалентной схемы можноиспользовать следующие данные: [pic] нГн (для OЭ Lобщ=Lэ), Lк и входноговывода — в несколько раз больше. [pic], [pic], [pic]. Параметр h21э врасчетах не критичен, [pic] для приборов на основе кремния, [pic], гдеPвых1 и Uк0 соответствуют рабочему режиму (например, экспериментальныеданные). Если требуемая мощность Pвых1 близка к той, которую может отдатьтранзистор, то Uк0 берется стандартным. При недоиспользовании транзисторапо мощности целесообразно снижать Uк0, для повышения надежности. Например,если требуемая Pвых1 на 30-40% меньше [pic] (мощности в типовом режиме), тоUк0 можно уменьшить на 20-30% по сравнению со стандартным. Однако приснижении Uк0 вдвое по сравнению со стандартным частота fгр уменьшается на5… 15%, а емкость Ск увеличивается на 20... 25%. Напряжение смещения Uб0 часто выбирается нулевым. При этом угол отсечкибудет близок к 80… 90°, при котором соотношение между Pвых1, ?э, Kр близкок оптимальному. Кроме того, в этом случае отсутствует цепь смещения, чтоупрощает схему усилителя и не требует затрат мощности на осуществлениесмещения. В отношении Sгр надо иметь в виду, что перед расчетом ее следуетуточнить, используя условие [pic](для схемы ОЭ — 0,7; для схемы ОБ — 0,8). При этом Pвых1 и Uк0 берутся для выбранного транзистора. Приневыполнении этого условия можно несколько увеличить Sгр (на 10… 15%). Предлагаемая методика расчета исходит не из Pвых1, а из мощности Рг,развиваемой эквивалентным генератором тока iг. Мощность Рг в схеме ОЭследует взять на 10-20% меньше, чем требуемая Pвых1, которая имеетприращение из-за прямого прохождения части входной мощности. На f>frp всхеме ОБ Рг берется на 25... 50% выше Pвых1, на f KУМ=7,6 СЦ3 ?к СЦ3=0,9 СЦ2 ?к СЦ2=0,90,25 ГГц KУЧ=9,9580,5 ГГцPвых СЦ1=8 мВт f=0,25 ГГцPвх=8,88 мВт<20 мВт fвх=0,25 ГГцPвых УМ=61,4 мВт f=0,25 ГГцPвых СЦ2=55,2 мВт f=0,25 ГГцPвых УЧ=0,55 Вт f=0,5 ГГцPвых=0,5 Вт fвых=0,5 ГГц Рис. 2. Структурная схема модуля АФАР?э=0,99?э=0,482Т934А2Т919А Рис. 9. Входная согласующая Г-цепьX2X1 Рис. 1. Функциональная схема передающей АФАР с умножением частоты: М — модуль, Г — генераторная часть модуляМГГ??2f f??Рис. 14. Конденсатор К10-17-1Рис. 13. Резистор С2-33НD=2,2 ммL=6,0 ммl=20 ммd=0,6 ммРис. 16 Транзистор 2Т934АРис. 15. Транзистор 2Т919АРис. 17. Конденсатор КМ-6, вариант «А»

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Электронные промышленные устройства»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconРеферат Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин»
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин» содержит: 55 страниц, 12 таблиц, 11 рисунка, 6 источников

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника аэу»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «разработка сапр»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по курсу: «Цифровая схемотехника»...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Объектно-ориентированное...
Содержание пояснительной записки к курсовому проекту по дисциплине «Объектно-ориентированное программирование»

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Схемотехника...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Инженерно-...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка по курсовому проекту по дисциплине: «Проектирование...

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «радиопередающие устройства» iconПояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «экспертные...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<