Реферат: Усилитель приемной антенной решетки - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Усилитель приемной антенной решетки

Банк рефератов / Технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2742 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство образования Российской Федерации. Томский государстве нный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР ) кафедра радиоэлектроники и защиты информации (РЗИ ) Усилитель приемной антенной решетки. Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине “Схемотехника АЭУ” РТФ КП 468740.009 ПЗ Выполнил : студент гр .148-3 ________ Вахрушев С.С. “ ____” ___________2001г Руководитель : доцент кафедры РЗИ ___________ Титов А.А. “ ____” ___________2001г Томск 2001 РЕФЕРАТ В курсовой работе производился расчет усилителя фазированной антенной решетк и на биполярных транзисторах. Цель работы – приобрести необходимые навыки расчета усилительных устройств на основе биполярных транзисторов. В процессе проектирования производился расчет элементов принципиальной схемы усилителя , которые обеспечивают необход имый режим работы транзисторов , а также расчет элементов схемы термостабилизации и цепей коррекции . Получена принципиальная схема усилителя приемной антенной решетки , которая может быть реализована на практике и применена в реальных системах радиолокации. Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 7.0. Схемы и рисунки выполнены в графическом редакторе Paint Brush. Задание Исходные данные для проектирования : 1) Диапазон рабочих частот 100 – 1000 МГц 2) Допустимые частотные искажения М Н = 1,5дБ , М В = 1,5дБ 3) Коэффициент передачи усилителя S У = 15дБ 4) Выходное напряжение U ВЫХ = 0,2В 5) Сопротивление генератора R Г = 50Ом 6) Сопротивление нагрузки R Н = 50Ом 7) Согласование по входу и по выходу Введение Во многих областях современной на уки и техники часто встречается необходимость усиления электрических колебаний (сигналов ) различных видов с сохранением их формы . Усилители имеют широкое и разностороннее применение : в радиосвязи и радиовещании , телевидении , звуковом кино , устройствах зап иси и воспроизведения звука , дальней проводной связи , измерительной аппаратуре , а также в телемеханике , автоматике и т.д. Приемные антенные решетки используются в радиолокации для электронного сканирования пространства без механического перемещения антенны . Положение цели в пространстве , при этом , определяется по разности фаз сигналов , пришедших от каждого из элементов антенной решетки . Одним из основных узлов таких систем являются широкополосные усилители , обеспечивающие усиление сигналов поступающих с ан тенных решеток. Для обеспечения высокой точности работы системы радиолокации , необходима полная идентичность характеристик широкополосных усилителей . Кроме того , усилители должны быть согласованы по входу и выходу , иметь линейную амплитудно-частотную харак теристику , параметры усилителей не должны изменяться во времени и при изменении температуры окружающей среды . 1. Определение числа каскадов Т.к . заданное усиление равное 15дБ не может быть достигнуто одним маломощным транзистором в широком диапазоне част от , то целесообразно коэффициент усиления распределить на несколько каскадов усиления , например , по 5дБ на каждый : 2. Распределение искажений в области ВЧ Определим неравномерность частотной характеристики на рабочем диапазоне частот , приходящуюся на один каскад : 3. Расчет оконечного каскада 3.1. Расчет рабочей точки и построение нагрузочных прямых Резистивный каскад В разрабатываемом усилителе будет использован каскад с комбинированной отрицательной обратной связью. Т.к . час ть выходной полезной мощности рассеивается на резисторах обратной связи R э , R ос , то для предварительного расчета рабочей точки выходного транзистора напряжение , которое он должен выдавать , необходимо брать удвоенным , т.к . заранее эти потери неизвестны . Пот ом эти потери можно уточнить . Координаты рабочей точки приближенно можно рассчитать по формулам [1]: где I вых – выходной ток оконечного транзистора ; U вых – выходное напряжение транзистора ; P вых – мощность , выдаваемая транзистором на выходе Схема резистивного каскада по постоянному току приведена на рис . 3.1.1.2. Рис . 3.1.1.2 Резистивный каскад Пусть R н =R к =50 Ом , тогда выходной ток транзистора будет равен : Обычно остаточное напряжение U ост и ток I ост выбирают в пределах : Тогда рабочая точка транзистора : где U КЭ0 – напряжение на переходе коллектор-эммитер в рабочей точке ; I К0 – ток коллектора в рабочей точке транзистора Напряжение источника питания : Построим нагрузочные прямые постоянного и переменного токов для резистивного каскада : - уравнение нагрузочной прямой по постоянному току Для переменного тока : Рис . 3.1.1.3 Нагрузочные прямые для резистивного каскада У резистивного каскада сопротивление нагрузки выходной цепи переменному току меньше , чем постоянному , и нагрузочная прямая постоянного тока проходит через точку покоя более полого , чем нагрузочная прямая переменного тока. 3.1.2. Д россельный каскад Дроссельный усилительный каскад представлен на рисунке 3.1.2.1. Здесь вместо резистора R К ставят дроссель L ДР , для увеличения КПД каскада . Рис . 3.1.2.1 Дросс ельный усилительный каскад Резисторами R б 1 и R б 2 (базовые делители ) устанавливают рабочую точку каскада. Тогда рабочая точка транзистора : Питание : По переменному току : Тогда нагрузочные прямые по постоянному и переменному току для дроссельного каскада выглядят следующим образом : Рис . 3.1 .2.2 Нагрузочные прямые для дроссельного каскада Т.к . сопротивление дросселя по постоянному току эквивалентно короткому замыканию , нагрузочная прямая по постоянному току есть вертикальная линия 3.1.3. Расчет мощностей Произведем расчет потребляемой и рассеиваемой мощностей для резистивного и дроссельного каскадов выбор каскада по энергетическим параметрам : Для резистивного каскада : где Р к – мощность , рассеиваемая на коллекторе ; Р потр – потребляемая транзистором мощ ность. Для дроссельного каскада : Полученные результаты представлены в табли це 3.1.3.1: Таблица 3.1.3.1 Энергетические параметры усилительных каскадов E п , B P k , мВт Р потр , мВт I К0 , мА U КЭ0 , В Резистивный каскад (R k ) 3,9 52,8 68,6 17,6 3 Дроссельный каскад (L k ) 3 26,4 26,4 8,8 3 В результате анализа полученных результатов можно прийти к выводу , что более экономичным по энергетическим параметрам является дроссельный каскад . К тому же КПД такого каскада больше резистивного в 2 раза. 3.2 Выбор транзистора Выбор транзистора производится в справочнике [2] по следующим параметрам , к оторые необходимо взять с небольшим запасом в 20 %: Лучше всего по этим параметрам подходит транзистор КТ 3101А -2 . Паспортные данные транзистора КТ 3101А -2 Эл ектрические параметры : Граничная частота при U кб =5В , I э =10мА не менее…………………… .4,0ГГц Максимальный коэффициент усиления по мощности при U кб =5В , I э =10мА , f=2,25ГГц типовое значение…………… .8,2 – 9,8дБ Постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте при U кб =5В……………………………………………………………… ..5пс Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эммитером при U кб =1В , I к =5мА , Т =298К……………………………………… 35 – 300 Емкость коллекторного перехода при U кб =5В……………………… ..0,65пФ Емкость эммитерного перехода при U эб =1В… ………………………… ..1пФ Индуктивность вывода базы…………………………………………… ..2нГн Индуктивность вывода эммитора……………………………………… ..2нГн Предельные эксплуатационные данные : Постоянное напряжение коллектор-эммитер…………………………… .15В Постоянный ток коллектора…………………………………………… ..20мА Постоянная рассеиваемая мощность при Т =213… 318К…………… .100мВт Расчет эквивалентной схемы транзистора Значения элементов схемы Джиаколетто могут быть рассчитаны по паспортным данным транзистора по следующим формулам [3]: =3 - для планарных кремниевых транзисторов, =4 - для остальных транзисторов, В справочной литературе значения и часто приводятся измеренными при различных значениях напряжения коллектор-эмиттер . Поэтому при расчетах значение следует пересчитать по формуле [3] , (3.3.1.1) где - напряжение , при котором производилось измерение ; - напряжение , при котором производилось измерение . где - емкость коллекторного перехода ; - постоянная времени цепи обратной связи ; - статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером ; - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером ; - ток коллектора в рабочей точке в милл иамперах. Крутизна транзистора : 3.3.2 Расчет элементов однонаправленной модели биполярного транзистора Расчет усилительных каскадов также основан на использовании од нонаправленной модели транзистора [4], справедливой в области частот более , где = ( - граничная частота коэффициента передачи тока , - статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером ) и приведенной на рисунке 3.3.2.1. Рис . 3.3.2.1 Однонаправленная модель биполярного транзистора Элементы схемы замещения могут быть рассчитаны по следующим эмпирическим формулам [4]: где - индуктивность вывода базы ; - индуктивность вывода эмиттера ; - предельное значение напряжения ; - пре дельное значение постоянного тока коллектора. При расчетах по эквивалентной схеме , приведенной на рисунке 3.3.2.1, вместо используют параметр - коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования [5], равный = (3.3.2.1) где - частота , на которой коэффициент усиления транзистора по мощности в режиме двухстороннего согласования равен единице ; - текущая частота. 3.4 Расчет цепей термостабилизации Существует несколько вариантов схем термостабилизации . Их использование зависит от мощности каскада и от того , насколько жёсткие требования к термостабильности . В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации : пассивная коллекторная , активная коллекторная и эмиттерная. 3.4.1. Эммитерная термостабилизация Транзисторный каскад с эммитерной термостабилизацией приведен на рисунке 3.4.1.1 Рис . 3.4.1.1 Усилительный каскад с эммитерной стабилизацией Расчет элементов схемы эммитерной термостабилизации производится по формулам в [6]. Напряжение на эммитерном сопротивлении обычно выбирают : Тогда сопротивление R э будет равно : Напряжение источника питания : Расчет базового делителя : Ток делителя : Мощность , рассеиваемая на R Э : Пассивная коллекторная стабилизация. Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.4) используется на малых мощностях и менее эффективен , чем две другие , потому что напряжение отрицательной обратной связи , регулирующее ток через тр анзистор подаётся на базу через базовый делитель. Транзисторный каскад с пассивной коллекторной термостабилизацией приведен на рисунке 3.4.2.1 Рис . 3.4.2.1 Каскад с пассивной коллекторной стабилизацией Подробный расчет элементов схемы приведен в [6]. Для того , чтобы пассивная коллекторная термостабилизация была эффективной необходимо , чтобы напряжение U Rк лежало в пределах : Тогда сопротивление R К и источник питания будут равны : Рассчитаем R Б : Тогда рассеиваемая мощность каскада : что почти в 2 раза больше рассеиваемой мощности каскада с эммитерной термостабилизацией . Активная коллекторная стабилизация Активная коллекторная термостабилизация использует ся в мощных каскадах и является очень эффективной , её схема представлена на рисунке 3.4.3. Её описание и расчёт можно найти в [7]. Рис . 3.4.3 Каскад с активной коллекторной ст абилизацией Для того , чтобы активная коллекторная стабилизация была эффективной необходимо , чтобы на резисторе R 4 выделялось напряжение : Тогда сопротивление должно бы ть равно : Рассчитаем рабочую точку второго транзистора , обеспечивающего стабилизированный режим работы каскада : Тогда источник питания : Рассчитаем элементы схемы активной коллекторной стабилизации по формулам в [7]: Рассеиваемая мощность каскада : Таким образом наиболее экономичным по энергетическим параметрам являетс я каскад с активной коллекторной стабилизацией , но т.к . разрабатываемый усилитель антенной решетки маломощный , то в каскадах усилителя целесообразней применить эммитерную термостабилизацию , обладающую достаточно хорошими параметрами стабилизации рабочей т о чки транзистора. Расчет элементов высокочастотной коррекции Для того , чтобы усилитель антенной решетки был согласован по входу и выходу , имел линейную амплитудно-частотную характеристику , а параметры усилителя не изменялись во времени и при изменении тем пературы окружающей среды , необходимо испоьзовать схему высокочастотной коррекции . Лучше всего для данного усилителя подходит схема с комбинированной обратной связью [7]. Схема каскада по переменному току приведена на рисунке 3.5.1 Рисунок 3.5.1 - Схема каскада с комбинированной ООС Расчет схемы каскада с комбинированной отрицательной обратной связью подробно описан в [7]. Достоинством схемы является то , что при условиях : и (3.5.1) схема оказывается согласованной по входу и выходу с КСВН не более 1,3 в диапазоне частот , где выполняется условие Y В я 0,7. Поэтому практически отсутствует взаимное влияние каскадов друг на друга при их каскадировании. При выполнении условия (3.5.1), коэффициент усиления каскада в области верхних частот описывается выражением : (3.5.2) где : ; . Из (3.5.1), (3.5.2) не трудно получить , что при заданном значении , выбранным с запасом в 20%, для того , чтобы в случае ухудшения , в силу каких-либо причин , параметров отдельных элементов коэффициент передачи усилителя не опускался ниже заданного уровня , определённого техническим заданием : на один каскад. Тогда общий коэффициент передачи усилителя будет равен : Тогда коэффициенты : При заданном значении Y в на один каскад , частота f в каскада равна : (3.5.3) Нагружающие ООС уменьшают максимальную амплитуду выходного сигнала каскада в котором они используются на в еличину . (3.5.4) При выборе и из (3.5.1), ощущаемое сопротивление нагрузки транзистора каскада с комбинированной ООС равно и его напряжение и ток в рабочей то чке , также как и для каскада без ООС , могут быть рассчитаны по формулам [7]: , , г де - максимальная допустимая мощность , рассеиваемая на коллекторе. В этом случае каскада равно : С учетом наличия сопротивления насыщения следует рассчитывать по формуле (3.5.5) Из формулы (3.5.5) следует , что напряжение , которое может отдать транзистор с учетом потерь на резисторах обратной связи и с четом наличия сопротивл ения насыщения , несколько больше напряжения , которое он должен выдать на выходе по заданию . Это говорит о том , что полученный в результате расчета усилитель антенной решетки обладает лучшими характеристиками , чем по заданию. 4. Расчет предоконечного и вхо дного каскадов Расчет входного и предоконечного каскада производится абсолютно аналогично расчету конечного каскада , т.к . все каскады согласованы по входу и по выходу за счет применения комбинированной отрицательной обратной связи и режимы работы транзист оров одинаковы. 5. Расчет разделительных и блокировочных конденсаторов На рисунке 5.1 приведена принципиальная схема усилителя . Рассчитаем номиналы элементов обозначенных на схеме . Расчёт производится в соответствии с методикой описанной в [1]: Рисунок 5.1 Принципиальная схема антенного усилителя. Произведем расчет разделительных и блокировочных емкостей. Так как ёмкости , стоящие в эмиттерных цепях , а также разделительные ём кости вносят искажения в области нижних частот , то их расчёт следует производить , руководствуясь допустимым коэффициентом частотных искажений . В данной работе этот коэффициент составляет 1.5дБ . Общее количество разделительных конденсаторов 4, тогда на оди н разделительный конденсатор приходится искажений 1.5/4 = 0,375 дБ . Тогда : где R 1 и R 2 – это входное и выходное сопротивления каскадов усилителя и R 1 = R 2 =50 Ом , т.к . каскады согласованы по входу и по выходу. , где S 0 – это крутизна транзистора , р ассчитанная в п . 3.3.1; R Э – это сопротивление термостабилизации , рассчитанное в п . 3.4.1; Y Н = 0,94, т.к . количество С р равно 3. Дроссель в коллекторной цепи каскадов ставится для того , чтобы выход транзистора по переменному току не был заземлен через и сточник питания . Величина дросселя выбирается исходя из условия : Тогда : Конденсаторы , стоящие в цепях обратной связи : C 1 , C 2 , C 3 выбираются из условия : Тогда : Заключение В результате расчета получился усилитель со следующими характеристиками : 1. Рабочая полоса частот : 100-1196 МГц 2. Линейные искажения в области нижних частот не более 1.5 дБ в обл асти верхних частот не более 1.5 дБ 3. Коэффициент усиления 19,7дБ 4. Амплитуда выходного напряжения Uвых =0.25 В 5. Питание однополярное , Eп =7 В Усилитель рассчитан на нагрузку Rн =50 Ом и согласован по входу и по выходу. Усилитель имеет запас по усилению 4 ,7дБ , выходному напряжению и по верхней частоте. Список использованной литературы : 1. Красько А.С ., Проектирование усилительных устройств , методические указания . Томск : ТУСУР , 2000г ., 29 с. 2. Аронов В.Л ., Баюков А.В . и др . Полупроводниковые приборы : Тра нзи сторы . Справочник /Под общ . Ред . Горюнова Н.Н . – 2-е издание , пере - работанное – М .: Энергоатомиздат , 1985-904с ., илл. 3. Мамонкин И.Г . Усилительные устройства : учебное пособие для вузов . М .: Связь , 1977г. 4. Титов А.А ., Бабак Л.И ., Черкашин М.В . Ра счет межкаскадной согла - сующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности //Электронная техника . СЕР . СВЧ-Техника . ВЫП 1(475), 2000г. 5. Шварц Н.З . Линейные транзисторные усилители СВЧ . - М .: Сов . радио . 1980 г. 6. Болтовский Ю.Г ., Расчёт цепей термостабилизации электрического режима транзисторов , методические указания . Томск : ТУСУР , 1981г ., 39с . РТФ КП 468740.009 ПЭ 3 Усилитель приемной антенной решетки Схема электрическая Принципиальная Лит. Масса Масштаб Из. Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Вахрушев Пров. Титов Т . контр. Лист Листов ТУСУР , РТФ , каф . РУУ, гр . 148-3 Н . контр. Утв. Поз. На именование Кол. Примечание V1-V3 Транзисторы КТ 3104-А аА 0.336.128 ТУ 3 L1-L3 Дроссели 0.8мкГн 10% 3 Резисторы R1,R6,R11 МЛТ– 0,125-3,6 кОм 5% ГОСТ 7113-77 3 R2,R7,R12 МЛТ– 0,125-7,1 кОм 5% ГОСТ 7113-77 3 R3,R8,R13 МЛТ– 0,125-390 Ом 5% ГОСТ 7113-77 3 R4,R9,R14 МЛТ– 0,125-16 Ом 5% ГОСТ 7113-77 3 R5,R10,R15 МЛТ– 0,125-160 Ом 5% ГОСТ 7113-77 3 Конденсаторы С 1,С 3,С 6,С 9 К -10-17 50пФ 5% ОЖО .460.107 ТУ 4 С 2,С 5,С 8 К -10-17 1пФ 5% ОЖО .460.107 ТУ 3 С 4,С 7,С 10 К -10-18 1нФ 5% ОЖО .460.107 ТУ 3 РТФ КП 468740.009 ПЭ 3 Усилитель приемной антенной решетки Спецификация Лит. Масса Масштаб Из. Лист № докум. Подп. Дата Разраб. Вахр ушев Пров. Титов Т . контр. Лист Листов ТУСУР , РТФ , каф . РУУ, гр . 148-3 Н . контр. Утв.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ах, как хочется стать белой чайкой! Парить навстречу морскому ветру. И срать на всё. Срать. На всё...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru