Методика расчета и конструирования радиопередатчика для курсовой работы

Раздел 1. Введение в проектирование радиопередающих устройств

Системы информационного радиовещания, зародившиеся в 1920-х годах на базе амплитудной модуляции, достигли пика своего развития в 60-70-е годы. Этот период характеризовался огромным количеством станций и высокой мощностью передатчиков, доходившей до 20 МВт. Однако в последние десятилетия, с развитием телевидения и систем с ЧМ, их роль в густонаселенных районах несколько снизилась, но осталась критически важной для удаленных территорий. Современные радиопередатчики, используемые в радиовещании, мобильной связи и беспроводных сетях, решают новые задачи: снижение межстанционных помех, переход на более эффективные виды модуляции и улучшение технико-экономических показателей.

Целью данной курсовой работы является проектирование радиопередатчика, соответствующего заданным техническим параметрам мощности, частоты и типа модуляции. Для достижения этой цели необходимо решить ряд последовательных инженерных задач:

• Провести анализ и обосновать выбор структурной схемы устройства.
• Выполнить предварительные энергетические расчеты всего тракта.
• Детально рассчитать оконечный каскад усилителя мощности и его нагрузочную систему.
• Разработать и рассчитать мощное модуляционное устройство.
• Спроектировать задающий автогенератор, обеспечивающий стабильность несущей частоты.
• Сформировать итоговые принципиальные схемы для всех ключевых узлов.

Эта работа станет практическим руководством, демонстрирующим полный цикл проектирования, от общей концепции до спецификации конкретных компонентов, с учетом действующих стандартов и требований к надежности.

Раздел 2. Как выбрать и обосновать структурную схему передатчика

Первый и самый ответственный шаг в проектировании — это выбор архитектуры будущего устройства. Структурная схема определяет состав, взаимосвязь и сложность всех последующих узлов. Хотя существует множество вариаций, типовая схема современного передатчика почти всегда включает в себя несколько ключевых блоков: задающий генератор, модулятор, усилитель мощности и согласующее устройство.

Рассмотрим несколько распространенных подходов:

1. Схема с прямым усилением: В этой схеме модуляция происходит на низкой мощности, после чего модулированный сигнал усиливается до требуемого уровня. Она относительно проста, но требует применения линейных усилителей, что часто приводит к низкому КПД.
2. Схема с модуляцией в оконечном каскаде: Здесь мощный немодулированный сигнал от генератора и усилителя подается на оконечный каскад, где и происходит модуляция. Этот подход позволяет использовать высокоэффективные нелинейные режимы усиления (например, класс C или D), что является решающим преимуществом для мощных передатчиков.

Выбор конкретной схемы напрямую зависит от технического задания. Выбор типа модуляции (AM, FM, SSB) определяет сложность схемы и требования к полосе пропускания. Для мощного вещательного АМ-передатчика, проектируемого в данной работе, наиболее целесообразной является схема с модуляцией в оконечном каскаде. Она позволяет достичь максимального КПД и, следовательно, является более экономичной в эксплуатации.

Выбранная структура будет состоять из следующих функциональных узлов:

• Задающий автогенератор (ЗАГ): Формирует стабильный по частоте и амплитуде сигнал несущей частоты.
• Буферные и предварительные усилители: Усиливают сигнал от ЗАГ до уровня, достаточного для возбуждения оконечного каскада, и обеспечивают развязку между каскадами.
• Оконечный каскад (УМ): Усилитель мощности, в котором происходит основное усиление сигнала до номинального значения.
• Мощное модуляционное устройство (ММУ): Формирует модулирующий сигнал и подает его на оконечный каскад для осуществления амплитудной модуляции.
• Нагрузочная система: Фильтрует выходной сигнал от гармоник и согласовывает выходное сопротивление УМ с сопротивлением антенны.

Раздел 3. Проведение предварительных энергетических расчетов

После утверждения структурной схемы необходимо определить ключевые энергетические параметры тракта. Этот расчет выполняется в обратном порядке — от выхода к входу, то есть от антенны к задающему генератору. Такой подход позволяет точно определить, какую мощность должен обеспечивать каждый предыдущий каскад, чтобы на выходе всего устройства была получена заданная номинальная мощность.

Исходной точкой является требуемая мощность в антенне (P_ант). Далее, мы последовательно учитываем потери и КПД каждого элемента тракта:

1. Мощность на выходе УМ (P_вых): Учитывает КПД нагрузочной системы (η_нс), которая включает фидер, согласующие цепи и фильтры. P_вых = P_ант / η_нс.
2. Потребляемая оконечным каскадом мощность (P₀): Определяется с учетом КПД самого оконечного каскада (η_ок). P₀ = P_вых / η_ок.
3. Мощность возбуждения (P_в): Мощность, которую должен отдать предоконечный усилитель, чтобы «раскачать» оконечный каскад. Она зависит от коэффициента усиления по мощности оконечного каскада (K_p). P_в = P_вых / K_p.

Этот процесс повторяется для каждого предыдущего каскада (предоконечного, буферного), формируя полную энергетическую диаграмму передатчика. Мощность выходного каскада рассчитывается с учетом потерь в колебательной системе и типа модуляции. Важно помнить, что расчет выходной мощности и КПД усилителя передатчика напрямую зависит от используемых транзисторов и их режимов работы. Например, усилитель класса C будет иметь значительно более высокий КПД, чем усилитель класса A, что кардинально изменит все энергетические расчеты. В итоге мы получаем таблицу мощностей, которая служит техническим заданием для проектирования каждого отдельного узла.

Раздел 4. Принципы работы и энергетический расчет оконечного каскада

Оконечный каскад или усилитель мощности (УМ) — это сердце передатчика. Именно он выполняет наиболее сложную работу по усилению сигнала до номинальной мощности и является самым энергонагруженным элементом схемы. В его основе лежит принцип работы генератора с внешним возбуждением: на вход подается слабый сигнал от предыдущего каскада, а на выходе получается его многократно усиленная копия за счет энергии от источника питания.

Первым шагом в расчете является выбор активного элемента — мощного ВЧ-транзистора. Его выбирают из справочных данных по таким параметрам, как максимальная рассеиваемая мощность, предельная частота, рабочее напряжение и коэффициент усиления, с необходимым запасом надежности.

Далее определяется режим работы транзистора. Для мощных передатчиков с целью достижения высокого КПД чаще всего выбирают нелинейные режимы:

• Класс B: Угол отсечки тока составляет 90°. КПД достигает 78.5%, но требует двухтактной схемы для компенсации искажений.
• Класс AB: Переходный режим между A и B, обеспечивает компромисс между линейностью и эффективностью.
• Класс C: Угол отсечки менее 90°. Обеспечивает самый высокий КПД (до 90%), но вносит сильные искажения, которые затем должны быть отфильтрованы нагрузочной системой. Этот режим идеально подходит для усиления немодулированной несущей в нашей схеме.

После выбора транзистора и режима работы производится детальный энергетический расчет. Он включает определение постоянных и переменных составляющих токов и напряжений на коллекторе (стоке) транзистора, расчет входной, выходной и потребляемой мощностей, а также итогового КПД каскада. Критически важной частью является расчет теплового режима активных компонентов, который необходим для предотвращения их перегрева и выбора соответствующей системы охлаждения.

Этот расчет дает ключевые цифры: какую мощность мы должны подвести к каскаду, какую получим на выходе и какое оптимальное сопротивление нагрузки нужно обеспечить для получения этой мощности.

Раздел 5. Электрический расчет нагрузочной системы оконечного каскада

После того как энергетические параметры усилителя мощности определены, следующая задача — спроектировать цепь, которая эффективно передаст эту энергию в антенну. Эту функцию выполняет нагрузочная система, представляющая собой резонансный контур (фильтр).

У нее две ключевые задачи:

1. Фильтрация гармоник: Усилители, работающие в эффективных режимах (класс C, D), создают значительные нелинейные искажения. Выходной сигнал содержит не только полезную частоту, но и множество ее гармоник. Нагрузочная система, будучи резонансным фильтром, подавляет эти гармоники до уровня, при котором современные радиопередатчики должны соответствовать нормативным требованиям по спектральной чистоте.
2. Согласование сопротивлений: Выходное сопротивление транзистора (сотни или тысячи Ом) и входное сопротивление антенны (обычно 50 или 75 Ом) сильно различаются. Для максимальной передачи мощности необходимо их согласовать. Нагрузочная система трансформирует низкое сопротивление антенны в оптимальное сопротивление нагрузки для транзистора, рассчитанное на предыдущем этапе.

Наиболее распространенным типом нагрузочной системы является П-контур. Он состоит из двух конденсаторов и одной катушки индуктивности и эффективно решает обе задачи. Расчет П-контура начинается с выбора нагруженной добротности (Q_н), которая определяет компромисс между эффективностью фильтрации и потерями. Типичные значения лежат в диапазоне 5-15.

На основе выбранной добротности, известного выходного сопротивления транзистора и входного сопротивления антенны, по специальным формулам рассчитываются реактивные сопротивления элементов контура, а затем — их номинальные значения: индуктивность (L) и емкости (C1, C2). Правильный расчет этих элементов критически важен, так как согласующие цепи для входных и выходных каскадов критически важны для максимальной передачи мощности и минимизации отражений.

Раздел 6. Учет и компенсация паразитной выходной емкости транзистора

Расчеты, выполненные на предыдущем этапе, предполагали использование идеальных компонентов. Однако в реальном мире, особенно на высоких частотах, начинают проявляться паразитные параметры. Одним из наиболее значимых факторов является паразитная выходная емкость транзистора (C_вых).

Эта емкость обусловлена физической структурой p-n перехода коллектор-база (или сток-затвор) и конструкцией корпуса транзистора. Она не является «добавленным» элементом, а представляет собой неотъемлемую часть самого транзистора. С точки зрения схемы, эта паразитная емкость оказывается подключенной параллельно тому конденсатору П-контура, который подсоединяется к коллектору (стоку). Таким образом, она становится частью колебательной системы, изменяя ее резонансную частоту.

При конструировании ВЧ схем необходимо всегда учитывать паразитные емкости и индуктивности печатных проводников и компонентов. Игнорирование этого фактора приведет к тому, что реальная резонансная частота контура будет ниже расчетной, и согласование с нагрузкой будет нарушено.

Процесс учета и компенсации довольно прост:

1. Значение паразитной выходной емкости (C_вых) берется из технической документации (datasheet) на выбранный транзистор.
2. Это значение вычитается из расчетного значения емкости первого конденсатора П-контура (C1), который был получен в предыдущем разделе.
3. Новое, скорректированное значение (C1′) = C1 — C_вых, и будет представлять собой ту «внешнюю» или конструктивную емкость, которую необходимо физически установить в схему.

Таким образом, суммарная емкость, состоящая из конструктивной (C1′) и паразитной (C_вых), будет в точности равна изначально рассчитанному значению C1, и контур будет настроен на нужную частоту.

Раздел 7. Конструктивный расчет катушки индуктивности и выбор конденсаторов

Электрический расчет дал нам идеальные значения индуктивности (L) и емкостей (C). Теперь необходимо перейти от этих абстрактных цифр к физическим компонентам, которые можно будет установить на плату. Этот этап называется конструктивным расчетом.

Расчет катушки индуктивности (L):

В отличие от конденсаторов, мощные ВЧ-катушки с нестандартным номиналом чаще всего изготавливаются вручную. Расчет сводится к определению ее геометрических параметров:

• Выбор каркаса: Для высоких частот используют диэлектрические каркасы (керамика, фторопласт) или бескаркасную намотку («воздушную»).
• Расчет числа витков: По известной индуктивности и выбранным диаметру каркаса и длине намотки по эмпирическим формулам или с помощью специальных калькуляторов определяется необходимое число витков.
• Выбор диаметра провода: Диаметр провода выбирается исходя из величины ВЧ-тока, протекающего через катушку, чтобы избежать ее перегрева. На высоких частотах также важно учитывать скин-эффект, поэтому часто используют посеребренный провод или литцендрат.

Выбор конденсаторов (C):

Подбор готовых конденсаторов осуществляется по каталогам производителей. Здесь важно учитывать не только емкость, но и ряд других критических параметров:

• Рабочее напряжение: Напряжение на конденсаторах в мощном УМ может достигать сотен и тысяч вольт, поэтому они должны быть выбраны со значительным запасом.
• Реактивная мощность: Через конденсаторы протекают большие реактивные токи, вызывая их нагрев. Конденсатор должен быть рассчитан на требуемую реактивную мощность.
• Температурный коэффициент емкости (ТКЕ): Определяет, как будет «уплывать» емкость при изменении температуры. Для частотозадающих цепей выбирают конденсаторы с минимальным и нормированным ТКЕ.

При финальном выборе компонентов всегда необходимо учитывать общие проектные требования, такие как надежность, стоимость и габаритные размеры.

Раздел 8. Формирование итоговой принципиальной схемы оконечного каскада

На этом этапе все ранее рассчитанные элементы — транзистор, компоненты нагрузочной системы и цепей смещения — объединяются в единую, целостную электрическую схему. Это уже не абстрактная блок-схема, а детальный чертеж, готовый для трассировки печатной платы или монтажа.

Полная принципиальная схема усилителя мощности, помимо уже рассчитанных элементов, включает в себя несколько важных вспомогательных цепей:

• Цепи подачи смещения: Обеспечивают подачу необходимого постоянного напряжения на базу (затвор) транзистора для установки его в выбранный режим работы (например, класс C). Эти цепи обычно состоят из резистивных делителей и ВЧ-дросселей, которые не пропускают высокочастотный сигнал в цепи питания.
• Цепи питания: Через мощный ВЧ-дроссель подается основное питающее напряжение на коллектор (сток) транзистора. Дроссель необходим для разделения цепей постоянного и переменного тока.
• Блокировочные и развязывающие конденсаторы: Эти конденсаторы устанавливаются в цепях питания и смещения. Их задача — «закорачивать» на землю любые остатки ВЧ-сигнала, просочившиеся в эти цепи, предотвращая самовозбуждение усилителя и обеспечивая его устойчивую работу.

Важность этих «второстепенных» элементов нельзя недооценивать. Например, правильно спроектированные согласующие цепи для входных и выходных каскадов критически важны для максимальной передачи мощности, но без качественной развязки по питанию весь каскад может превратиться в хаотичный генератор помех. Также на схеме обязательно указываются точки контроля и элементы защиты, а при необходимости — компоненты для обеспечения расчета теплового режима, такие как термодатчики.

Завершается этот этап составлением полного перечня элементов (спецификации), где для каждого компонента указывается его позиционное обозначение на схеме, номинал, тип и любые особые требования.

Раздел 9. Исследование принципов построения мощного модуляционного устройства

Мы спроектировали усилитель, способный выдать в антенну мощный, но пока еще немодулированный сигнал несущей частоты. Теперь необходимо создать узел, который будет управлять его амплитудой в соответствии со звуковым сигналом — мощное модуляционное устройство (ММУ). Выбор типа модуляции, как уже говорилось, является определяющим для всей архитектуры, и для нашего случая (АМ) ММУ становится одним из ключевых узлов.

Принципы построения ММУ могут быть различными:

• Аналоговые модуляторы (класс A, AB): По сути, это мощные низкочастотные усилители, которые изменяют напряжение питания оконечного каскада передатчика. Они обеспечивают высокое качество сигнала, но обладают очень низким КПД (обычно не более 30-40%), что приводит к огромному тепловыделению и делает их непригодными для мощных современных систем.
• Ключевые (импульсные) модуляторы (класс D): Эти устройства работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Входной звуковой сигнал преобразуется в последовательность высокочастотных импульсов с изменяемой скважностью. Эти импульсы управляют мощными транзисторными ключами, которые подключают оконечный каскад либо к источнику питания, либо к земле. Затем простой LC-фильтр «сглаживает» эти импульсы, выделяя из них низкочастотную огибающую — то есть, модулирующее напряжение.

Ключевое преимущество модуляторов класса D — высочайший КПД, который теоретически может достигать 100%, а на практике составляет 90-95%. Это кардинально снижает энергопотребление и тепловыделение всего передатчика. Несмотря на большую сложность схемы по сравнению с аналоговыми аналогами, име��но они являются стандартом для современных мощных АМ-передатчиков.

Таким образом, для курсового проекта обоснованным выбором является разработка именно ключевого модулятора класса D, как наиболее современного и энергоэффективного решения.

Раздел 10. Детальный расчет модулятора, работающего в ключевом режиме

Проектирование модулятора класса D — это комплексная задача, включающая расчет нескольких взаимосвязанных узлов. Принцип его работы основан на преобразовании аналогового звукового сигнала в высокочастотный ШИМ-сигнал, его мощном ключевом усилении и последующей фильтрации.

Расчет выполняется в несколько этапов:

1. Выбор и расчет ключевых транзисторов: Это силовые MOSFET-транзисторы, работающие в полумостовой или мостовой схеме. Они подбираются по максимальному току и напряжению, а также по скорости переключения. Основная задача — минимизировать как статические (сопротивление открытого канала), так и динамические (энергия на переключение) потери, чтобы обеспечить максимальный КПД.
2. Проектирование выходного LC-фильтра: Это сердце модулятора. Фильтр нижних частот (обычно второго или четвертого порядка) должен эффективно подавлять высокую частоту ШИМ-несущей (сотни килогерц), но при этом без искажений пропускать весь звуковой спектр (до 10-15 кГц). Его расчет сводится к определению индуктивности дросселя и емкости конденсаторов для заданной частоты среза и добротности.
3. Расчет ШИМ-контроллера и драйвера затворов: ШИМ-контроллер — это микросхема, которая сравнивает входной звуковой сигнал с опорным пилообразным напряжением и генерирует управляющие ШИМ-импульсы. Драйвер затворов — это промежуточное звено, которое усиливает слабые сигналы с контроллера до уровня, способного быстро перезаряжать значительную емкость затворов мощных выходных транзисторов. От скорости работы драйвера напрямую зависит КПД всего устройства.

В ходе расчета определяются токи и напряжения на всех элементах, рассчитываются потери мощности и итоговый КПД модулятора. Особое внимание уделяется расчету дросселя выходного фильтра, так как он должен не входить в насыщение при максимальных токах нагрузки. Результатом этого этапа являются конкретные номиналы и параметры всех активных и пассивных компонентов схемы.

Раздел 11. Разработка конечной схемы мощного модуляционного устройства

После детального расчета всех компонентов наступает этап синтеза — объединения их в итоговую принципиальную схему ММУ. Эта схема является полным руководством для сборки и настройки готового устройства.

Ключевые элементы финальной схемы модулятора класса D:

• Входной каскад: Обычно включает в себя буферный усилитель и фильтр, который ограничивает полосу входного звукового сигнала для предотвращения алиасинга.
• ШИМ-контроллер: Центральная микросхема, генерирующая управляющие сигналы. На схеме показываются все ее подключения, включая цепи питания и элементы, задающие частоту «пилы».
• Драйвер затворов: Микросхема-усилитель, расположенная максимально близко к выходным ключам. Показываются ее цепи питания и развязывающие конденсаторы.
• Силовой каскад (полумост): Два ключевых транзистора с их цепями защиты (например, снабберами) и блокировочными конденсаторами, которые должны выдерживать большие импульсные токи.
• Выходной LC-фильтр: Рассчитанные на предыдущем этапе дроссель и конденсаторы, формирующие выходной модулирующий сигнал.
• Цепи обратной связи (опционально): Для улучшения линейности и стабилизации выходного напряжения в схему может вводиться цепь обратной связи, которая подает часть выходного сигнала обратно на вход ШИМ-контроллера.

Схема должна наглядно демонстрировать взаимодействие всех частей: как аналоговый сигнал поступает на ШИМ-контроллер, как его импульсы через драйвер управляют силовыми ключами, и как выходной фильтр восстанавливает из импульсной последовательности мощный аналоговый сигнал. Завершается работа над этим разделом составлением полной спецификации элементов, где указываются все номиналы, типы корпусов и требования к компонентам.

Раздел 12. Предварительные расчеты и выбор схемы задающего автогенератора

Последний из трех китов, на которых строится передатчик, — это задающий автогенератор (ЗАГ). Его задача — формировать исходный, высокостабильный ВЧ-сигнал несущей частоты, который затем будет усиливаться и модулироваться. Качество всего передатчика напрямую зависит от качества этого первичного сигнала.

Основные требования к задающему генератору:

• Высокая стабильность частоты: Частота не должна «уплывать» со временем или при изменении температуры и напряжения питания.
• Спектральная чистота сигнала: Выходной сигнал должен быть максимально близок к идеальной синусоиде и содержать минимум шумов и паразитных гармоник.
• Достаточный уровень выходной мощности: Мощность ЗАГ должна быть достаточной для «раскачки» следующего за ним буферного каскада.

Существует множество схем автогенераторов, но наиболее популярными в радиопередающей технике являются трехточечные схемы:

• Схема Хартли (индуктивная трехточка): Обратная связь создается с помощью отвода от катушки индуктивности в колебательном контуре.
• Схема Колпитца (емкостная трехточка): Обратная связь снимается с емкостного делителя в контуре. Эта схема обычно обеспечивает лучшую стабильность частоты.
• Схема «Клаппа»: Модификация схемы Колпитца с последовательным включением конденсатора в цепь катушки, что еще больше повышает стабильность.

Для обеспечения максимальной стабильности частоты в качестве частотозадающего элемента в генераторах почти всегда используют кварцевые или LC-резонаторы. Кварцевый резонатор обеспечивает на несколько порядков лучшую долговременную стабильность и является предпочтительным выбором для большинства передатчиков с фиксированной частотой.

Исходя из этих соображений, для курсового проекта оптимальным выбором является схема автогенератора Колпитца с кварцевым резонатором. После выбора схемы производится предварительный расчет: выбирается активный элемент (маломощный ВЧ-транзистор) и определяется его режим работы (обычно класс A для минимальных искажений).

Раздел 13. Проведение полного электрического расчета автогенератора

Выбор схемы и компонентов — это только первый шаг. Теперь необходимо выполнить точный электрический расчет, который гарантирует, что схема будет надежно генерировать сигнал на заданной частоте и с нужными параметрами. В основе расчета лежат два фундаментальных условия самовозбуждения.

Условия самовозбуждения:

1. Баланс амплитуд: Коэффициент усиления транзисторного каскада должен быть равен или больше затухания в цепи обратной связи. Простыми словами, усиление должно компенсировать все потери в контуре, чтобы колебания не затухали. Для надежного запуска генерации усиление всегда выбирают с некоторым запасом.
2. Баланс фаз: Суммарный фазовый сдвиг в петле, состоящей из усилительного каскада и цепи обратной связи, должен быть равен нулю или кратен 360°. Это означает, что сигнал, возвращающийся через цепь обратной связи на вход усилителя, должен совпадать по фазе с уже существующим там сигналом, чтобы усиливать его.

Расчет автогенератора сводится к выполнению этих двух условий:

• Расчет частотозадающей цепи: Если используется LC-контур, то рассчитываются номиналы L и C для получения нужной резонансной частоты. Если используется кварцевый резонатор, то его частота уже задана. Для обеспечения стабильности частоты в генераторах часто используют кварцевые или LC-резонаторы, и выбор кварца значительно упрощает этот этап.
• Расчет цепи обратной связи: В схеме Колпитца это расчет емкостного делителя (конденсаторов C1 и C2). Их соотношение определяет коэффициент обратной связи. Он должен быть достаточно большим для выполнения условия баланса амплитуд, но не чрезмерным, чтобы не перегружать транзистор и не ухудшать форму сигнала.
• Проверка условий самовозбуждения: После расчета всех компонентов производится контрольная проверка. Рассчитывается реальный коэффициент усиления выбранного транзистора на рабочей частоте и сравнивается с требуемым значением из цепи обратной связи. Фазовый сдвиг также проверяется — транзистор в схеме с общим эмиттером дает сдвиг 180°, и еще 180° должна обеспечить цепь обратной связи, чтобы в сумме получилось 360°.

Точный расчет гарантирует, что генератор запустится в любых условиях и будет работать устойчиво.

Раздел 14. Финальная схема и спецификация элементов задающего автогенератора

Завершающим этапом проектирования задающего генератора является отрисовка его итоговой принципиальной схемы и составление полного перечня элементов. Эта схема представляет собой готовый к сборке узел, объединяющий все расчетные данные.

Финальная схема автогенератора включает:

• Активный элемент: Выбранный ВЧ-транзистор.
• Частотозадающая цепь: Кварцевый резонатор или LC-контур, определяющий рабочую частоту.
• Цепь обратной связи: Конденсаторы емкостного делителя (для схемы Колпитца), обеспечивающие выполнение условий самовозбуждения.
• Цепи смещения и питания: Резисторы, задающие режим работы транзистора по постоянному току, и ВЧ-дроссели с блокировочными конденсаторами для развязки по питанию.
• Буферный каскад (рекомендуется): Это дополнительный усилительный каскад (чаще всего эмиттерный повторитель), который подключается к выходу генератора. Его задача — предотвратить влияние последующих каскадов (с их изменяющимся входным сопротивлением) на частоту генератора. Буфер обеспечивает отличную развязку и стабильность.

Краткое описание работы готовой схемы должно пояснять, как именно происходит генерация. Например: «Сигнал с коллектора транзистора VT1 через цепь положительной обратной связи, образованную конденсаторами C1 и C2, подается на его базу, обеспечивая выполнение условий баланса фаз и амплитуд. Частота генерации стабилизирована кварцевым резонатором ZQ1. Буферный каскад на транзисторе VT2 исключает влияние нагрузки на частоту генератора».

В конце приводится спецификация, где напротив каждого позиционного обозначения (R1, C1, VT1 и т.д.) указывается его точный номинал и тип, что делает схему полностью готовой к реализации.

Раздел 15. Заключение, обобщающее результаты курсовой работы

В ходе выполнения данной курсовой работы был проделан полный цикл проектирования АМ-радиопередатчика средней мощности. Работа была структурирована в виде последовательных логических этапов, что позволило системно решить все поставленные инженерные задачи.

Основные результаты проделанной работы:

• Проведен анализ и на основе заданных требований была обоснована структурная схема передатчика с модуляцией в оконечном каскаде.
• Выполнен предварительный энергетический расчет, определивший требуемые мощности всех каскадов.
• Спроектирован ключевой узел — усилитель мощности, включая выбор активного элемента, расчет его энергетического режима и разработку нагрузочной системы с учетом паразитных параметров.
• Разработан и рассчитан современный и энергоэффективный модулятор класса D, работающий в ключевом режиме.
• Спроектирован задающий автогенератор на основе схемы Колпитца с кварцевой стабилизацией частоты, обеспечивающий высокие показатели стабильности.

Итоговые расчетные параметры спроектированного радиопередающего устройства сведены в таблицу.

Ключевые технические характеристики спроектированного передатчика

Параметр	Расчетное значение
Выходная мощность в несущем режиме	[Заданное значение, например, 100 Вт]
Рабочая частота	[Заданное значение, например, 1 МГц]
Тип модуляции	Амплитудная (АМ)
Общий КПД передатчика	[Расчетное значение, например, ~75%]
Стабильность частоты	Определяется кварцевым резонатором

Можно сделать вывод, что все цели и задачи, поставленные в начале курсовой работы, были успешно выполнены. Спроектированное устройство полностью соответствует исходному техническому заданию. В качестве путей дальнейшего усовершенствования конструкции можно рассмотреть внедрение цифровой системы управления и мониторинга, а также использование более современных активных компонентов, например, GaN-транзисторов, для дальнейшего повышения КПД.

Список использованной литературы

1. Проектирование радиопередающих устройств на транзисторах. Методические указания. / Г.Д. Казанцев, А.Д. Бордус, А.Г. Ильин. — ТИАСУР,1987. — 79 с.
2. Кацнельсон Б.В. Электровакуумные электронные и газообразные приборы: Справочник / Б.В. Кацнельсон, А.М. Калугин, А.С. Ларионов; Под общ. ред. А.С. Ларионова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1985. — 864 с., ил.
3. Проектирование радиопередатчиков : Учеб. пособие для вызов / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 2000. — 656 с
4. Мейнке X., Гундлах Ф. В. Радиотехнический справочник. Т.1 — М.: — Л: Госэнергоиздат, 1960. — 416 с
5. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов / В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев. А.А. Ляховкин и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 2003. — 560 с.: ил.
6. Г. Б. Альтшуллер, Н. Н. Елфимов, В. Г. Шакулин “Кварцевые генераторы” Москва, Радио и связь, 1984.
7. Евтянов С.И. Ламповые генераторы / Москва, изд. «Связь», 1967 г.
8. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы. Справочник / А.В. Баюков, А.Б. Гитцевич, А.А. Зайцев и др.; Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 744 с., ил.
9. Микросхемы для импульсных источников питания и их применение. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский дом «Додэка — ХХI», 2001. — 608 с.
10. Полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник / Под ред. Н. Н. Горюнова. — М.: Энергоиздат, 1982. — 904 с.
11. ECO7213: Design of HF wideband power transformers; part II.