Блокировочную емкость определяют из условия

3.1.  Блокировочную емкость определяют из условия

1,5=225 пФ (3.1)

где выходная емкость лампы  соответствует емкости лампы анод-катод .

3.2.  Индуктивность блокировочного дросселя определяется из условия

144000000·225=4,630 мГн (3.2)

3.3.  Блокировочные элементы  и  образуют паразитный колебательный контур, собственная резонансная частота которого  не должна попадать внутрь рабочей полосы частот передатчика. Поэтому  берут ниже рабочей полосы:

30,984 МГц (3.3)

3.4.  Сеточный конденсатор  предназначен для обеспечения нулевого потенциала сетки по переменной составляющей относительно «земли» для того, чтобы она выполняла роль электростатического экрана между входной и выходной частотами усилителя. Соответственно, вывод управляющей сетки должен обладать малой индуктивностью, что обеспечивается в лампах, которые имеют кольцевой вывод управляющей сетки. Емкость  определяется как:

45=9000 пФ (3.4)

Конденсатор  находится под большим напряжением радиочастоты и напряжением смещения . Через него протекает переменная составляющая тока управляющей сетки.

Необходимая величина емкости  достигается параллельным включением нескольких (4-8 или более штук) конденсаторов с малой собственной индуктивностью, например, конденсаторов типов К15У-1а и КВИ-3.

3.5.  Блокировочный дроссель  выполняет вспомогательную роль – препятствует попаданию тока радиочастоты в цепи питания. Его индуктивное сопротивление должно быть во много раз больше, чем сопротивление конденсатора

 (75398224·9000·)=110,5 Ом (3.5)

где 75398224 рад/с

Через дроссель протекает постоянная составляющая тока сетки.

3.6.  Конденсаторы являются разделительными и их сопротивление для радиочастоты должно быть во много раз меньше, чем входное сопротивление лампы.

55=8250,0 пФ (3.6)

где  - входная емкость лампы, соответствующая емкости сетка-катод =55 пФ.

3.7.  Конденсаторы  выполняют вспомогательную роль. Они создают кратчайший путь для тока радиочастоты, прошедшего через дроссель, препятствуя попаданию этого тока в провода питания цепи накала. На практике емкость этих конденсаторов в каскадах мощностью в несколько десятков киловатт принимают примерно 3-5 нФ и используют конденсаторы типа К15У-2. Примем номинальное значение конденсатора .

3.8.  Катодные дроссели  предназначены для того, чтобы предотвратить короткое замыкание напряжения возбуждения через цепь питания накала. Накальный трансформатор для токов радиочастоты представляет собой большую емкость по отношению к корпусу передатчика. Через дроссели протекают ток накала лампы, токи  и  и некоторый ток высокой частоты, обусловленный конечной величиной реактивного сопротивления дросселя .

Так как ток накала гораздо больше других токов, то по нему выбирается сечение провода дросселя.

Дроссели должны обладать такой индуктивностью, чтобы, будучи включенными, параллельно входу лампы существенно не снижали бы входное сопротивление ступени

8·766,25/(4,132+0,086)=1453,4 Ом (3.7)

отсюда индуктивность катушки равна

19,276 мкГн (3.8)

5.  Расчет конструкции дросселей

4.1.  Для обеспечения устойчивости работы ГВВ по отношению к дроссельным паразитным колебаниям необходимо, чтобы индуктивность сеточного дросселя была бы в 3-5 раз меньше индуктивности анодного

4,630/4=1,157 мкГн (4.1)

4.2.  Диаметр провода сеточного дросселя , мм, определяется исходя из величины постоянной составляющей тока, протекающего через дроссель

0,11 мм (4.2)

Применим провод марки ПЭВ-1 диаметром 0,11 мм и диаметром в изоляции 0,135 мм.

4.3.  Обычно провод наматывается на каркас из фарфоровых труб. Выберем трубу диаметром D=0,02 м. Для уменьшения собственной емкости обмотки дросселей их выполняют удлиненной формы

0,02=0,08 м (4.3)

4.4.  Определим количество витков N провода с изоляцией, которое можно расположить при сплошной намотке на длине l:

80/0,135=17 витков (4.4)

4.5.  Определим шаг намотки

5,00 мм (4.5)

4.6.  Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

114,95/17=6,76 В (4.6)

где 11 495=114,95 В

 

4.7.  Для катодного дросселя с индуктивностью L=19,276 мкГн выберем провод исходя из протекающего через него тока

6,12 мм (4.7)

 Применим провод марки ПБД с диаметром в изоляции 5,2 мм

4.8.  Выберем каркас диаметром D=0,06 м и с длиной

0,06=0,24 м (4.8)

4.9.  Рассчитаем количество витков

0,24/5,2=40 витков (4.9)

4.10.  Определим шаг намотки

6,14 мм (4.10)

4.11.  Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

114,95/40=6,14 В (4.11)

4.12.  Для блокировочного дросселя выберем провод

1,02 мм (4.12)

марки ПЭЛШО с диаметром в изоляции 1,2 мм

 

4.13.  Выберем каркас диаметром D=0,02 м и с длиной

0,02=0,08 м (4.13)

4.14.   Рассчитаем количество витков

0,08/1,2=34 витков (4.14)

4.15.  Определим шаг намотки

2,42 мм (4.15)

4.16.  Затем определим напряжение между соседними витками при сплошной намотке

114,95/34=3,38 В (4.16)

4.17.  Длина провода, которым ведется намотка дросселя, должна соответствовать условию:

25=7,5 м (4.17)

6.  Расчет выходной колебательной системы передатчика

5.1.  Выходная колебательная система ВКС передатчика должна трансформировать сопротивление нагрузки каскада (входное сопротивление антенны или фидера), имеющего в общем случае комплексный характер, в активное сопротивление анодной нагрузки лампы

0,958/4,132=2 967 Ом (5.1)

В качестве простейшей ВКС принимают одноконтурную схему с нагрузкой подключаемой параллельно с емкостным сопротивлением X_СВ , которое связывает нагрузку с контуром

Рис.1. Схема простейшей ВКС

Для расчета ВКС задаются расчетной мощностью генераторной лампы P₁ , волновым сопротивлением фидера W_ф = 75 Ом, КБВ = 0,8 и рабочим диапазоном волн передатчика.

5.2.  Среднее значение волн заданного диапазона

12 = 25 м (5.2)

5.3.  Определяется коэффициент ослабления тока второй гармоники

42,46 (5.3)

где 0,258 · 5,374=1,39 А  - амплитуда тока второй гармоники

75/0,8=93,75 Ом - входное сопротивление фидера.

5.4.  Определим сопротивление связи

93,75/42,46=17,67 Ом (5.4)

5.5.  Рассчитывается вносимое в контур сопротивление

93,75/[(93,75/17,67)²+1]=3,21 Ом (5.5)

5.6.  Найдем сопротивление емкости ВКС

97,72 Ом (5.6)

5.7.  Определяется индуктивное сопротивление ВКС

2 967·3,21/97,72+93,75·3,21/17,67=114,67 Ом (5.7)

5.8.  Вычислим добротность нагруженного контура без учета собственных потерь

114,67/3,21=35,67 (5.8)

5.9.  Определим также КПД контура

35,67/150=0,76 (5.9)

где для нашего передатчика 150 – добротность ненагруженного контура.

5.10.  Вычислим полное активное сопротивление контура с учетом потерь

3,21/0,76=4,22 Ом (5.10)

5.11.  Найдем уточненные значения емкостного и индуктивного сопротивлений

111,95 Ом (5.11)

128,85 Ом (5.12)

5.12.  Определим отдаваемую в фидер мощность

0,76·23750=18102 Вт (5.13)

5.13.  Вычислим амплитуду тока в емкостной ветви контура

11 495/114,67=67,35 А (5.14)

5.14.  Вычислим амплитуду тока в индуктивной ветви

646,23 А (5.15)

5.15.  Найдем напряжение на входе фидера

1842,3 В (5.16)

5.16.  Определим ток в фидере

1842,3/93,75=19,65 А (5.17)

5.17.  Определим ток в сопротивлении связи

1842,3/17,67=104,29 А (5.18)

5.18.  Рассчитаем емкости и индуктивности контура

25/111,95=119,03 пФ (5.19)

25/128,85=754,30 пФ (5.20)

128,85·25/1880=1,71 мкГн (5.21)

где  - в метрах

 - в омах.

7.  Выбор контурных конденсаторов

После расчета значений емкостей и индуктивностей колебательной системы и определения приложенных к ним напряжений и протекающих через них токов требуется выбрать стандартные детали – конденсаторы и рассчитать катушки индуктивности.

В качестве контурных конденсаторов в диапазоне КВ преимущественно применяются вакуумные конденсаторы: переменные типа КП и постоянные типа К61, В, ВВ и др.

В мощных передатчиках применяются также высоковольтные конденсаторы типа К15У, в маломощных КТ, КД а также стеклокерамические и стеклоэмалевые конденсаторы типов КС, К21, К22.

Если конденсаторы переменной емкости целесообразно устанавливать в ВКС, то конденсаторы постоянной емкости предназначены для работы в качестве анодно-разделительных и сеточных блокировочных.

Поскольку 119,03 пФ, с приложенным к нему напряжением 11 495 В и протекающим через него током 67,35 А,  то выберем конденсатор КП1-3 с номиналом в 120 пФ.

Для 754,30 пФ, с приложенным к нему напряжением 1842,3 В и протекающим через него током 104,29 А, выберем конденсатор КП1-5 с номиналом 750 пФ.

Для =225 пФ, с приложенным напряжением 11 495 В и протекающим током 4,132 А, выберем конденсатор К61-12 со значением 220 пФ.

Для 8250,0 пФ с приложенным напряжением 766,25 В выберем конденсатор К61-3 с емкостью 8,2 нФ.

Согласно с п.3.5. примем номинальное значение конденсатора  и возьмем стандартный конденсатор КВК-3.

8.  Расчет конструкции контурной катушки индуктивности

В резонансных колебательных системах передатчиков для удобства перестройки контура по частоте применяются катушки переменной индуктивности. Она реализуется в виде катушки со скользящим подвижным контактом, для которой применяют медный провод квадратного сечения. Контурные катушки наматываются так, чтобы шаг намотки был больше диаметра провода. Для передатчиков с мощностью более 1 кВт катушки наматываются на каркасы, образованные набором труб из радиофарфора. Трубы каркаса объединяются в жесткую конструкцию двумя металлическими (алюминиевые сплавы, сталь и др.) деталями, имеющими форму крестовины или П-образной рамы. Металлические детали каркаса находятся на достаточно большом расстоянии от токоведущей спирали катушки, чтобы не понижать добротность катушки.

Эти катушки используются совместно с конденсаторами для получения резонансных контуров. Они должны иметь высокую стабильность, точность и добротность. В диапазоне длинных и средних волн эти катушки многослойные, как правило, с намоткой типа "универсаль". Для повышения добротности применяют многожильные провода типа "литцендрат". Для изменения индуктивности применяют цилиндрические сердечники из альсифера или карбонильного железа.

7.1. Периметр медного провода при воздушном охлаждении катушки определяется из неравенства

6,001 мм (7.1)

где  - разность температур спирали и окружающего воздуха, принимается равной 45°

7.2. Для катушки с водным охлаждением периметр берут 2-3 раза меньшим

Выберем воздушное охлаждение, поэтому наше значение 6,001 мм (7.2)

7.3. По вычисленному периметру выберем поперечное сечение провода (квадратное)

1,5 мм (7.3)

7.4. Выбранный провод наматывается на каркас также квадратного сечения

1,5=15,0 мм (7.4)

Воспользуемся значением из ряда труб квадратного сечения со стороной квадрата 16 мм.

7.5. Длину спирали выберем из условия

16=32 мм (7.5)

7.6. Для расчета необходимого числа витков воспользуемся формулой, применяемой для расчета числа витков цилиндрической катушки с диаметром d

2 витков (7.6)

где L=1,71 мкГн – индуктивность катушки;

l=3,2 см - длина катушки;

D= a+d = 1,65 см (из чертежа конструкции контурной катушки)

Следовательно, мы получили такие параметры контурной катушки

Способ охлаждения - воздушное

L=1,71 мкГн – индуктивность катушки;

l=3,2 см - длина катушки;

N=74 витков – количество витков

9.  Заключение

В ходе выполнения курсового проектирования были выполнены расчеты электронного режима лампы генератора с внешним возбуждением, блокировочных конденсаторов и индуктивностей, выходной колебательной системы, а также выбор конденсаторов и конструкций катушек индуктивности для генератора с внешним возбуждением на лампе ГУ-25Б. Данный генератор рассчитан для работы на частоте 12 МГц и с выходной мощностью на первой гармонике 25 кВт. На основе полученных данных была составлена принципиальная схема с номинальными значениями выбранных элементов соответствующих элементов. Рассчитанные дроссели выполняются намоткой с переменным шагом:

·  ПЭВ-1 с диаметром в изоляции 0,135 мм на каркасе диаметром 20 мм и длиной 80 мм в 17 витков – для сеточного дросселя;

·  ПБД с диаметром 5,2 мм на каркасе диаметром 60 мм и длиной 240 мм в 40 витков – для катодного дросселя;

·  ПЭЛШО с диаметром 1,2 мм на каркасе с диаметром 20 мм и длиной 80 мм в 34 витков – для блокировочного дросселя.

Выбраны также конденсаторы (согласно с п.7)

·  Для - конденсатор КП1-3 с номиналом в 120 пФ.

·  Для  - конденсатор КП1-5 с номиналом 750 пФ.

·  Для  - конденсатор К61-12 со значением 220 пФ.

·  Для  - конденсатор К61-3 с емкостью 8,2 нФ.

·  Для  - конденсатор К15У-2 значением 4 пФ.

·  Для  возьмем параллельное включение конденсаторов КВИ-3.

Список использованной литературы

1.  Драбник Г.М. Радиопередающие устройства. Пособие по курсовому проектированию. - Л.: 1969 – 126 с.

2.  Кацнельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов А.С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. Справочник.-М.:Радио и связь,1985

3.  Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для ВУЗов / В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, И.А.Попов, и др. под ред. В.В.Шахгильдяна.-2-е издание., перераб. и доп. – М.: Радио и связь,1984 – 424с.

4.  Радиопередающие устройства: Учебник для ВУЗов / В.В.Шахгильдян, В.Б.Козырев, Р.А.Луховкин и др. под ред. В.В.Шахгильдяна: -М.: Радио и связь,1990 – 432 с.

5.  Справочник конструктора РЭА.

6.  Шумилин М.С. Проектирование радиопередающих устройств. – М.: Связь,1980 – 152 с.

7.  Шумлянский И.И. Проектирование радиопередающих устройств. – Одесса:ОЭТИС,1974 – 320 с.

8.  http://www.dvo.sut.ru/libr/eqp/031/index.htm