На основе системного подхода рассматриваются вопросы проектирования радиопередающих устройств и их комплексов для радиотехнических систем. Приводятся методы разработки структурных схем, расчета отдельных узлов и конструирования радиопередатчиков различных мощностей и диапазонов волн с широким использованием ЭВМ.
Для студентов вузов радиотехнических специальностей.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Быстрое развитие радиоэлектроники приводит к постоянному обновлению как элементной базы, так и методов проектирования современных радиотехнических устройств самого различного назначения. Использование новейших достижений физики твердого тела, совершенствование технологии производства радиоэлектронной аппаратуры, широкое применение методов и средств автоматизации проектно-конструкторских работ на базе современной вычислительной техники не только вносят определенную специфику, но порой и существенно влияют на сам подход к процессу проектирования и на его содержание. Поэтому постоянно ощущается недостаток литературы, посвященной проектированию радиотехнических устройств на современной элементной базе с применением автоматизированных методов решения различных инженерно-технических задач. В полной мере это относится к радиопередающим устройствам, являющимся важной составной частью радиотехнических систем.
Предлагаемое учебное пособие предназначено хотя бы частично восполнить этот пробел и учесть перспективные тенденции развития техники радиопередающих устройств, элементной базы, на которой они строятся, а также изложить некоторые эффективные методы проектирования на основе использования ЭВМ для автоматизации работы проектировщика и оптимизации различных показателей и характеристик отдельных блоков радиопередающих устройств.
Следует подчеркнуть, что авторы не стремились создать пособие по системам автоматизированного проектирования (САПР) РаДД°пеРедающих устройств, поскольку в настоящее время такие АИР (в полном смысле этого термина) не существуют, а лишь дется ^их разработка на ведущих предприятиях соответствующих раслей. Поэтому попытка описать САПР радиопередатчиков ривела бы только к изложению некоторых общих вопросов авто-тизации проектирования, инвариантных по отношению к объекту проектирования.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................. 3
Глава 1 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ........... 5
1.1. Классификация радиопередающих устройств....... 5
1.2. Основные требования, показатели и характеристики радиопередающих устройств ............... 8
1.3. Разработка функциональной схемы радиопередающего устройства 17
1.4. Сущность системного подхода к проектированию...... 21
1.5. Применение ЭВМ для автоматизации проектирования..... 23
1.6. Моделирование каскадов радиопередающих устройств на ЭВМ . . 25
1.7. Оптимизация характеристик радиочастотных трактов..... 33
1.8. Учет технологического разброса параметров элементов радиочастотных трактов................ 43
Глава 2 УСИЛИТЕЛИ мощности ПЕРЕДАТЧИКОВ низких,
СРЕДНИХ И ВЫСОКИХ ЧАСТОТ.......53
2.1. Расчет усилительных каскадов на безынерционных усилительных приборах.................53
2.2. Проектирование транзисторных усилителей с учетом инерционных свойств транзисторов .............. 60
2.3. Использование ЭВМ для расчета усилительных каскадов .... 62
2.4. Проектирование усилителей в ключевом режиме......70
Глава 3 УСТРОЙСТВА ФИЛЬТРАЦИИ и СОГЛАСОВАНИЯ ...
оо
3.1. Особенности построения согласующих и фильтрующих устройств . .
3.2. Проектирование широкополосных согласующих устройств для простых нагрузок................85
3.3. Широкополосное согласование нагрузок с двумя реактивными элементами .................95
3.4. Проектирование селективно-согласующих устройств с применением ЭВМ..................106
3.5. Проектирование широкополосных трансформаторов обмоточного типа ИЗ
3.6. Проектирование трансформаторов типа длинной линии . 11°
3.7. Расчет магнитной цепи трансформатора........'26
Глав а 4. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ ТРАКТЫ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ 130
4.1. Выбор схем широкополосных усилителей для оконечных и промежу- ^ точных каскадов..............• jg4
4.2. Проектирование усилительных модулей на биполярных транзисторах
4.3. Проектирование усилительных модулей на полевых транзисторах
4.4. Расчет коллекторной цепи выходных каскадов транзисторных уси-лителей .................
390
4.5. Построение схем мощных транзисторных усилителей..... 146
4.6. Проектирование усилителей с распределенным усилением .... 153
4.7. Проектирование широкополосных радиочастотных трактов с применением ЭВМ................ 158
4.8. Построение устройств сложения мощности........ 164
Гпакя Ч ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОГЛАСУЮЩИХ, ФИЛЬТРУЮЩИХ 1СО
И МОСТОВЫХ УСТРОЙСТВ СВЧ ДИАПАЗОНА .... l°s
5.1. Элементная база СВЧ фильтров и согласующих цепей .... 168
5.2. Типы фильтров и согласующих цепей, применяемых в передатчиках СВЧ................. 174
5.3. Методы расчета согласующих цепей и фильтров полусосре.доточен-
ной структуры................ 175
5.4. Методы расчета согласующих цепей и фильтров со связанными резонаторами ................ 185
5.5. Расчет встречно-стержневых фильтров......... 193
5.6. Мостовые устройства СВЧ............ 196
Глава 6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ свч .... 205
6.1. Твердотельные генераторные приборы СВЧ........ 205
6.2. Транзисторные усилители мощности СВЧ........ 209
6.3. Проектирование генераторов на диодах Ганна . . ., , . . 218
6.4. Проектирование генераторов на лавинно-пролетных диодах . . . 228
Глава 7. АВТОГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИИ . ,. 23^
7.1. Транзисторные автогенераторы........... 235
7.2. Схемы кварцевых автогенераторов.......... ^т!
7.3. Особенности расчета кварцевых автогенераторов...... 24/
Глава 8. МЕТОДЫ МОДУЛЯЦИИ в РАДИОПЕРЕДАТЧИКАХ . . . 256
8.1. Преобразование сигналов при дискретных видах модуляции . . . 256
8.2. Особенности радиопередатчиков с амплитудной модуляцией . . . 260
8.3. Особенности радиопередатчиков с частотной модуляцией .... 266
8.2. Особенности радиопередатчиков с амплитудной модуляцией
8.3. Особенности радиопередатчиков с частотной модуляцией .
8.4. Особенности проектирования тракта формирования однополосного сигнала.................. 269
Г л я R a Q МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ПОВЫШЕНИЯ ЛИНЕЙНОСТИ
ТРАКТОВ УСИЛЕНИЯ МОЩНОСТИ...... 274
9.1. Требования к линейности тракта усиления мощности..... 274
9.2. Методы расчета побочных составляющих в выходном сигнале усилителя мощности............... 277
9.3. Использование отрицательной обратной связи для повышения линейности усилительного тракта ............ 285
9.4. Особенности проектирования трактов усиления мощности со связью вперед.................. 292
Глава 10. ВОЗБУДИТЕЛИ ДИАПАЗОННЫХ ПЕРЕДАТЧИКОВ ... 296
10.1. Основные характеристики возбудителей....... 296
10.2. Методы синтеза дискретной сетки частот........ 300
10.3. Пассивные синтезаторы............. 302
10.4. Компенсационные синтезаторы........... 311
10.5. Аналоговые синтезаторы с фазовой автоподстройкой частоты . . 314
10.6. Цифровые синтезаторы частоты с кольцом ФАП...... 319
Глава 11 АНАЛОГОВЫЕ и ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИНТЕЗАТОРОВ
ЧАСТОТЫ............. 323
11.1. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи . . . 323
11.2. Делители частоты.............. 332
11.3. Смесители. Фазовые детекторы........... 337
11.4. Автогенераторы, управляемые напряжением....... 345
Глава 12 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ КОМПЛЕКСОВ...... ЗЕ
12.1. Принципы построения широкополосных радиопередающих комплексов 35
12.2. Проектирование радиопередающих комплексов с частотной развязкой передатчиков ............... ЗЕ
12.3. Проектирование радиопередающих комплексов со структурной развязкой передатчиков .............. 36
12.4. Построение комбинированных радиопередающих комплексов ... 37
Приложения................. 37
Список литературы............... 38
Цена: 150руб.
