1 / 3 1 2 3

Фильтры на замкнутых шлейфах с полосой пропускания 4-5 ГГц.

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Федеральное агенство по образованию

Казанский Национальный Исследовательский Технический университет

Имени А.Н.Туполева-КАИ

Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных и квантовых устройств

Вахитов Рамиль Раисович

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проектированию по

дисциплине

«Устройства генерирования и формирования сигналов»

Специальность 210400

Руководитель: доцент кафедры РЭКУ Логинов С.С.

Зачетная книжка №951191

Сдано на проверку____________

Зачтено______________

Казань 2014

Содержание:

1. Задание к курсовому проекту………………………………………………….3

2. Введение………………………………………………………………………...4

3. Моделирование ФНЧ на сосредоточенных элементах………………………6

4. S-параметры…………………………………………………………………….7

5. Моделирование заграждающего фильтра…………………………………….8

6. Моделирование фильтра СВЧ. Полосно-пропускающие фильтры.

Фильтры на замкнутых шлейфах с полосой 4-5ГГц……………………………9

7. Расчет транзисторного усилителя умеренного диапазона волн…………...10

8. Расчет транзисторного усилителя СВЧ……………………………………...26

9. Заключение…………………………………………………………………….29

10. Список использованной литературы……………………………………….30

11. Приложения………………………………………………………………….31

1. Задание к курсовому проекту:

Содержание задания	Вариант/парам.	1
1. Моделирование ФНЧ на сосредоточенных элементах. (mwo 2002_1.pdf с. 12-20), полоса согласования 5 МГц	Несущая частота 1, МГц	100
	Входное/выходное сопротивление, Ом	10/50
2. Моделирование микрополоскового СВЧ заграждающего фильтра	Диапазон частот 2, МГц	890-915
3. Фильтр на замкнутых шлейфах (mwo 2007_2.pdf, с. 33-39)	Диапазон частот 3, ГГц	4-5
4. Фильтр с боковыми электромагнитными связями (mwo 2007_2.pdf, с. 40-45)	Несущая частота 4, ГГц	9-9.5
5.Моделирование цепей согласования транзисторного усилителя диапазона СВЧ. Диапазон частот 3.	Выходная мощность, Вт	20
5. Моделирование цепей согласования транзисторного усилителя диапазона СВЧ, Несущая частота 1

2.Введение

Любая система связи включает в себя радиопередающее устройство. Задача радиопередатчика – преобразование энергии постоянного тока источников питания в электромагнитные колебания и управление этими колебаниями.

Радиопередатчик (радиопередающее устройство) — устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению.
Функционально радиопередатчик состоит из следующих частей:

— задающий генератор (например, синтезатор с ФАПЧ или DDS);

— модулятор (например, аналоговый или DSP с применением векторной IQ модуляции);

— предварительного, предоконечного и оконечного усилителей;

— цепей согласования импедансов, фильтров, систем защит от аварийных режимов работы, измерения параметров и индикации.

Выполнение технических требований предъявляемых к современным передатчикам оказывается сложной задачей, тем более что некоторые из этих требований взаимно противоречивы. Для удовлетворения всех требований приходится использовать прием разделения функций между отдельными составными частями устройства так, чтобы каждая часть выполняла в полной мере свою задачу, в соответствии с установленными требованиями, и не мешала бы другим частям устройства столь же точно выполнять их функции.

Современный радиопередатчик состоит из следующих конструктивных частей:

- задающий генератор частоты (фиксированной или перестраиваемой) несущей волны;

- модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать (часто задающий генератор и модулятор выполняют в одном блоке — возбудитель);

- усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала возбудителя до требуемой за счёт внешнего источника энергии;

- устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну;

- антенна, обеспечивающая излучение сигнала.

Составленная таким образом структурная схема дает возможность разработчику выбрать оптимальную структуру передатчика, определить количество составных частей и технические требования к ним. Проще говоря, структурная схема дает возможность увидеть устройство и принципы работы прибора уже на самом раннем этапе проектирования.

Радиопередатчики классифицируются:

- по назначению (связные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радионавигационные и т.д.);

- по мощности ( маломощные – до 100 Вт, средней мощности – до 10 кВт, мощные – до 1000 кВт и сверхмощные – свыше 1000кВт);

- по виду излучения (телеграфные, телефонные, однополосные, импульсные и т.д.);

- по способу транспортировки (стационарные и подвижные).

3. Моделирование ФНЧ на сосредоточенных элементах.

Рис.1. Схема электрическая принципиальная.

Рис.2. Частотная характеристика ФНЧ.

Подбирая элементы емкостей и катушек двойного П-образного фильтра с заданными частотой и сопротивлением, получаем требуемую частотную характеристику фильтра нижних частот.

S-п араметры.

S-параметры – элементы матрицы рассеяния многополюсника, описывающее обычно радиотехническое устройство.

Матрица рассеяния – матрица, элементы которой описывают физические параметры рассеяния. В технике СВЧ матрица рассеяния связывает линейной зависимостью падающую и отраженную волны на входах многополюсника.

Каждый вход описываемого многополюсника в технике СВЧ принято представлять в виде линии передачи с основным типом волн. Следовательно, на каждом входе многополюсника существуют как падающая a, так и отраженные b волны. Отраженные волны связаны с падающими линейными зависимостями.

Если представить падающие и отраженные волны на входах многополюсника в виде векторов а и b:

В этом случае линейные зависимости , указанные выше, можно записать в матричной форме: , где S – матрица рассеяния.

4. Моделирование заграждающего фильтра.

Рис.3. Схема электрическая принципиальная.

Рис.4. График зависимости S-параметров от частоты.

Подбирая значения и заграждающего фильтра, получаем зависимость S-параметров от заданного диапазона частот.

5. Моделирование фильтров СВЧ. Полосно-пропускающие фильтры.

Фильтры на замкнутых шлейфах с полосой пропускания 4-5 ГГц.

Рис.5. Схема электрическая принципиальная.

Рис.6. График зависимости S-параметров от частоты.

Подбирая значения W и L полосно-пропускающего фильтра, получили зависимость S-параметров от частоты.

6. Расчёт транзисторного усилителя умеренного

диапазона волн

6.1.Выбор активного элемента

Транзистор оконечного каскада выбирается, исходя из требуемой мощности в максимальном режиме и заданной рабочей частоты .

Для проверки получения на выбранном транзисторе возможной мощности воспользуемся формулой через предельные допустимые параметры транзистора:

3. Р (Вт) =

= )=28,6 Вт

где

α₁- коэффициент Берга, при θ = 90^◦ α₁=0.5

– крутизна критического режима.

6.2.Расчет усилителя мощности (УМ).

1. Расчет коллекторной цепи транзистора.

1.1. Амплитуда первой гармоники напряжения на коллекторе U_{к кр} в критическом режиме:

можно задаться углом отсечки 120⁰>θ_нч>80⁰, таблицы коэффициентов разложения α(θ) приведены в учебниках по радиопередающим устройствам, θ_ВЧ берется из расчета структурной схемы.

α₁(θ) – коэффициент разложения импульсов коллекторного тока в зависимости от угла отсечки θ, обычно для ГВВ задают режим θ_НЧ ~ ( )

Таблица 1.

θ	70^◦	75^◦	80^◦	85^◦	90^◦	95^◦	100^◦	105^◦	110^◦	115^◦	120^◦	125^◦	130^◦
α₀	0,253	0,269	0,286	0,302	0,319	0,334	0,35	0,364	0,379	0,392	0,406	0,419	0,431
α₁	0,436	0,455	0,472	0,487	0,5	0,51	0,52	0,526	0,531	0,534	0,536	0,536	0,534
γ₀	0,166	0,199	0,236	0,276	0,319	0,363	0,411	0,458	0,509	0,558	0,609	0,659	0,708
γ₁	0,288	0,337	0,39	0,445	0,5	0,554	0,611	0,662	0,713	0,76	0,805	0,843	0,878