Разработка схемы электрической функциональной

На этапе разработки функциональной схемы требуется определить основные энергетические и частотно-временные характеристики сигналов в различных по характеру функциональных звеньях. Основные элементы структурной схемы передатчика должны быть проработаны до уровня схемотехнической реализации. Результат разработки функциональной схемы должен служить исходными данными для инженерного расчёта электрической принципиальной схемы.

В ходе разработки функциональной электрической схемы будем дополнять, уточнять и конкретизировать структурную схему. На рисунке 3.1 представлен общий вид функциональной схемы.

В качестве возбудителя выбираем кварцевый генератор. Причем его частота генерации должна быть значительно ниже рабочей частоты передатчика. Для получения устойчивого генерирования в АГ с кварцевой стабилизацией необходимо применять низкочастотный кварцевый резонатор. Для требуемой несущей частотой 6 ГГц выбираем кварцевый резонатор с частотой 80МГц, и ориентировочной мощностью 1Вт. Очевидна необходимость умножения частоты на 75. Применяем схему умножения, состоящую из трех варакторных умножителей частоты двух - на пять и одного на три. Первый умножитель на пять установим до ФМ, для получения наиболее подходящей частоты несущего колебания на входе ФМ, второй умножитель на пять и умножитель на три установим после ФМ для увеличения несущей частоты до требуемой в ТЗ. Также умножители частоты после ФМ значительно увеличат девиацию частоты.

В качестве согласующего устройства с антенной П-образную инвертирующую цепь, предназначенный для фильтрации побочных гармоник, которые появляются на выходе усилителя мощности, а также для согласования оконечного каскада с антенной.

Проведём ориентировочный расчет числа усилительных каскадов. Учитывая выходную мощность на выходе автогенератора 1Вт. Выходная мощность с учетом потерь в фильтрующих цепях рассчитываем по формуле:

Р_{вых ОК}=Р_вых /h_сц (3.1)

где Р_{вых ОК} - мощность на выходе оконечного усилителя мощности;

Р_вых – выходная мощность передатчика;

h_сц – к.п.д. согласующих цепей (h_сц =0,8).

Р_{вых ОК} =700/0,8=875 Вт

Сквозной коэффициент усиления находим как

, (3.2)

где Р_КГ - мощность на выходе кварцевого генератора;

Р₀ - выходная мощность.

К_р =875 /1=875.

Учитывая, что клистронные усилители мощности позволяют получить усиление до 60дБ на частоте гораздо выше заданной в ТЗ. Выбираем для оконечного УМ клистронный усилитель КУ-366 с усилением 45дБ, которого вполне будет хватать для обеспечения заданной мощности на выходе передатчика. Произведем энергетический расчёт оставшихся каскадов, исходя из полученной выше мощности оконечного усилителя.

Для варакторных умножителей частоты коэффициенты полезного действия имеют следующие значения: η_3f ≈ 0,7 – для умножителя на 3, и η_5f ≈ 0,35 – для умножителя на 5 [3]. Исходя из этого, оценим мощности на входе оконечного каскада , на входе третьего и второго умножителей частоты , .

; (3.3)

Вт;

; (3.4)

Вт;

; (3.5)

Вт;

Ориентировочные потери в модуляторе не велики примем КПД ФМ 90%.На данном этапе проектирования стоит внести существенные изменения в структурную схему передатчика, а именно: достаточно низкие КПД варакторных умножителей частоты приводят к тому, что на выходе задающего генератора и на входе фазового модулятора, получается нежелательно большая мощность сигнала, которая в задающем генераторе существенно снизит стабильность частоты, а в ФМ увеличит значение паразитной АМ. Согласно требованиям к разработке схемы электрической структурной. Поэтому необходимо после тракта модуляции поставить усилитель мощность. В качестве такого усилителя выберем транзисторный усилитель, способный в 10 раз уменьшить выходную мощность ФМ. Подберем мощный биполярный транзистор КТ920Б который будет работать на требуемой частоте, с требуемым усилением. Рассчитаем значения входной мощности УМ1:

(3.6)

Вт;

; (3.7)

Вт;

(3.8)

Вт;

С учетом всего вышесказанного схема электрическая функциональная примет окончательный вид на рисунке 3.1.

Рис. 3.1Схема электрическая функциональная

Так как выход усилителя на клистроне волноводный, необходимо выбрать тракт перехода с одной линии передачи на другую.

В нашем случае необходимо реализовать коаксиально-волноводный переход. Основным элементом такого перехода являются обтекаемые электрическим током штыри, размещаемые в короткозамкнутом с одной стороны волноводе, параллельно силовым линиям поля Е. Лучшие результаты по согласованию и электропрочности имеет переход с поперечным стержнем (рис. 3.2), который будет использоваться для осуществления тракт перехода на выходе усилителя мощности.

Рис. 3.2 Коаксиально-волноводный переход с поперечным стержнем

Дата добавления: 2015-10-24