Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети

Министерство Российской Федерации по связи и информатизации

Кафедра РПУ

Курсовой проект

по курсу Радиопередающие устройства

"Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети"

Выполнил:

ст-т гр Р-32

Шабанов Д.А.

Проверил:

Рыбочкин В.Е.

Новосибирск 2006

Содержание

1. Введение

2 Разработка структурной схемы передатчика

3. Расчет выходного каскада

3.1 Расчет в пиковой точке

3.1.1 Расчет анодной цепи

3.1.2 Расчет цепи управляющей и экранирующей сеток

3.2 Расчет в телефонной точке

3.3 Расчет генератора УМК на ЭВМ

4. Расчет предвыходного каскада

4.1 Расчет генератора на биполярных транзисторах при коллекторной модуляции в схеме с ОЭ

4.1.1 Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме

4.1.2 Расчет базовой цепи в максимальном режиме

5. Расчет предварительного каскадов в максимальном режиме

5.1 Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме

5.2 Расчет базовой цепи

6. Расчет промышленного КПД

Список используемой литературы

1. Введение

Для повышения эффективности работы передатчиков и улучшение слышимости РВ передач на низких и средних частотах были созданы и введены в эксплуатацию сети синхронного радиовещания, в которых большее число радиостанций, передающих одну и ту же программу, работает на одной общей частоте. Использование синхронных сетей радиовещания позволяет:

при меньших излучаемых мощностях обеспечить заданную напряженность поля в обслуживаемых зонах;

сократить расходы на эксплуатацию радиопередатчиков или не увеличивая расходов повысить напряженность поля в обслуживаемых зонах, и улучшить на приеме отношение сигнал-шум;

при использовании в синхронной сети достаточно маломощных передатчиков исключить в темное время суток свойственные мощным радиостанциям нелинейные и частотные искажения в зонах замирания;

повысить надежность сети радиовещания как в случаях возможных аварий отдельных передатчиков, так и при действии помех, создаваемых пространственным лучом мощных дальних станций, работающих в совмещенном канале;

2 Разработка структурной схемы передатчика

Для выбора усилительного элемента в выходном каскаде, исходя из заданной мощности P_~т =5кВт, находим максимальную мощность P_~max, которая определяется выражением:

где m=1 глубина модуляции, h_кс -коэффициент полезного действия колебательной системы. Примем h_кс=75%, тогда

Тип генераторной лампы выбирается исходя из справочной мощности лампы P_~лин, так как лампа работает в режиме УМК. По справочным данным выбираем лампу ГУ-83Б, которая имеет P_~лин=28кВт.

3. Расчет выходного каскада

Выходной каскад работает в режиме усиления модулированных колебаний (УМК). Он должен работать в недонапряженном режиме, так как в этом режиме будут наименьшие нелинейные искажения, с углами отсечки Q=90^О Только при Q=90^О и Q=180^О получается линейное усиление, но при Q=180^О требуется большая мощность.

В выходном каскаде используется лампа ГУ-83Б

P_~max=26.7кВт J_н=155А S=65мА/В P_адоп=25кВт

P_max=45кВт С_ас1=1,2пФ S_кр=22мА/В P_с2доп=1,8кВт

E_а=12кВ С_ск=38пФ D=0.004 P_{с1 доп}=0,4кВт

E_с2=1,5кВ С_с1к=330пФ f_max=1,6МГц m_c1c2=5,8

U_н=8В γ=α₁/ α₀=1,5723 α₁=0,5 α₀=0,318

3.1 Расчет в пиковой точке

Произведем расчет максимального режима лампового усилителя.

3.1.1 Расчет анодной цепи

Максимальный коэффициент использования анодного напряжения:

Амплитуда колебательного анодного напряжения:

Амплитуда первой гармоники анодного тока:

Постоянная составляющая анодного тока:

Амплитуда импульса анодного тока:

где a₁ - коэффициент Берга.

Мощность подводимая к анодной цепи генератора:

Мощность рассеиваемая на аноде лампы генератора:

Коэффициент полезного действия генератора по анодной цепи:

Проверка

Эквивалентное сопротивление анодной нагрузки:

Амплитуда сеточного напряжения:

где b₁=0,5 - коэффициент Шулейкина.

Напряжение смещения на управляющей сетке:

3.1.2 Расчет цепи управляющей и экранирующей сеток

Пиковое напряжение на управляющей сетке:

Так как  то в цепи управляющей сетки тока нет.

Найдем минимальное значение напряжения на аноде:

Зная e_{c1 max}, e_amin, E_c2 найдем импульс тока экранирующей сетки

Угол отсечки Q₂ ориентировочно выбирается в пределах (0,5¸0,7) Q

Q₂=0,55*Q=0,55*90=50^O Тогда a_0с2=0,183

Найдем постоянную составляющую тока экранной сетки

где К_0с=2/3 - поправочный коэффициент

3.2 Расчет в телефонной точке

Для расчета в режиме несущей можно использовать формулы линейной интерполяции.

Амплитуда первой гармоники анодного тока:

где m - глубина модуляции. Постоянная составляющая анодного тока:

Амплитуда напряжения на аноде:

Амплитуда напряжения на сетке:

Колебательная мощность:

Мощность потребляемая лампой:

Мощность рассеиваемая на аноде лампы:

Мощность рассеиваемая на экранной сетке:

3.3 Расчет генератора УМК на ЭВМ

Мощность рассеиваемая на аноде достигает максимального значения в режиме несущей. Потребляемая генератором и колебательная мощности имеют максимальное значение в пиковой точке, причем колебательная мощность изменяется по квадратичному закону, а потребляемая по линейному.

КПД имеет максимальное значение только в пиковой точке, что не очень хорошо, так как передатчик 70% времени находится в режиме молчния, когда лампа работает в телефонной точке, где КПД низкий.

4. Расчет предвыходного каскада

Предвыходной каскад предназначен для предварительного усиления ВЧ сигнала до мощности необходимой для раскачки выходного каскада. Также в предвыходном каскаде осуществляется амплитудная модуляция к коллекторной цепи. Каскад строится на мосту сложения шести усилительных модулей для обеспечения бесперебойной работы передатчика при выходе из строя одного из модулей.

Каждый из модулей строится по двухтактной схеме на 8 транзисторах 2Т970А включенных по схеме с ОЭ.

Транзистор имеет следующие характеристики:

r_нас=0.3 Ом e_кэдоп=60В r_б=0.2 Ом e_бэдоп=4В

r_Э=0 Ом J_кодоп=13А b₀=20-80 f₁¸f₂=0,9-1,6МГц

f_T=700МГц f=100 МГц С_К=120пФ Р_~=100Вт

С_Э=600пФ К_р=30 L_Э=0,2нГн

L_б=0,5нГн Е_к=28В L_К=5нГн Q=76^О

4.1 Расчет генератора на биполярных транзисторах при коллекторной модуляции в схеме с ОЭ

Мощность приходящаяся на 1 транзистор ступени в соответствии со структурной схемой.

P^|_~VT=83,5Вт

4.1.1 Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме

Критический коэффициент использования коллекторного напряжения:

Напряжение на коллекторе:

Максимальное напряжение на коллекторе:

Амплитуда первой гармоники тока коллектора:

Постоянная составляющая тока коллектора:

Пиковое значение тока в цепи коллектора:

Выходное сопротивление по переменному току:

Мощность потребляемая транзистором:

Тогда

Коэффициент полезного действия:

4.1.2 Расчет базовой цепи в максимальном режиме

Балластный резистор в цепи базы:

Сопротивление базы: где Е_Б0=0,7В

Постоянная составляющая тока базы:

Постоянная составляющая тока эмиттера:

Напряжение смещения на базе:

Рассчитаем активную составляющую входного сопротивления транзистора:

Выходная мощность:

5. Расчет предварительного каскадов в максимальном режиме 5.1 Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме

В каскаде собранном на транзисторах 2Т934Б мощность приходящаяся на 1 транзистор ступени составляет P^|_~=11Вт

Транзистор имеет следующие характеристики:

r_нас=1Ом e_кэдоп=70В L_б=3.1нГн Е_к=28В

r_б=0.2Ом e_бэдоп=4В L_К=2.5нГн Q=90^О

r_Э=0 Ом J_кодоп=1 (1.5) А, b₀=5-150 f₁¸f₂=100-400МГц

f_T=600МГц f=100МГц, С_К=10пФ Р_~=12Вт

С_Э=110пФ К_р=30, L_Э=1,2нГн КПД=50%

Критический коэффициент использования коллекторного напряжения:

Напряжение на коллекторе:

Максимальное напряжение на коллекторе:

Амплитуда первой гармоники тока коллектора:

Постоянная составляющая тока коллектора:

Пиковое значение тока в цепи коллектора:

Выходное сопротивление по переменному току:

Мощность потребляемая транзистором:

Мощность рассеиваемая на коллекторе:

Коэффициент Полезного Действия:

5.2 Расчет базовой цепи

Балластный резистор в цепи базы:

Постоянная составляющая тока базы:

Постоянная составляющая тока эмиттера:

Напряжение смещения на базе:

Рассчитаем активную составляющую входного сопротивления транзистора:

Выходная мощность:

6. Расчет промышленного КПД

Общее выражение промышленного КПД представляет собой:

Потребляемая мощность анодными цепями всех каскадов передатчика:

Потребляемая мощность накальными цепями всех каскадов передатчика:

Потребляемая мощность цепями смещения всех каскадов передатчика:

Дополнительно потребляемая мощность системой охлаждения, УБС, ТУВ и возбудителем передатчика:

Список используемой литературы

1.  Конспект лекций

2.  Методические указания по курсовому и дипломному проектированию радиопередающих устройств на тему: "Расчет технико-экономических показателей проектируемого передатчика". Составитель Кривогузов А.С. Новосибирск.: НЭИС, 1985. - 20 с.

3.  Синхронное радиовещание / под редакцией А.А. Пирогова. - М.: Радио и связь, 1989.