67719

Расчет передающего устройства магистральной радиосвязи для передачи большого количества информации

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Магистральные коротковолновые линии радиосвязи широко используются для передачи телеграфных сообщений и реже - телефонных разговоров и данных. Пропускная способность действующих линий, как правило, заметно ниже, чем в стандартном телефонном канале.

Русский

2014-09-14

433.58 KB

10 чел.

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Курсовая работа.

Вариант №3.

Выполнила: Июдина С.К.

Группа 3097/2

Преподаватель: Марков А.М.

2010

Техническое задание:

Рассчитать передающее устройство магистральной радиосвязи, предназначенное для передачи большого количества информации (телеграфной, телефонной, данных) на значительные расстояния (десятки тысяч км).

  1.  Максимальная мощность сигнала в антенне – 20 кВт.
  2.  Диапазон рабочих частот – 10 – 22 МГц.
  3.  Нагрузка выходной фильтрующей системы (ВФС) – симметричный фидер, волновым сопротивлением 50 Ом. Коэффициент бегущей волны (КБВ) на входе фидера равен 0,65; КПД фидера равен 0,95.
  4.  Модуляция – J7B – однополосная многоканальная телеграфия.
  5.  В возбудителе содержится синтезатор с шагом рабочих частот – 100 Гц.
  6.  Мощность допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты – 50 мВт.

Порядок расчета:

  1.  Оконечный каскад – резонансный усилитель на тетроде. Предоконечный и предварительные каскады -  транзисторные по схеме широкополосного линейного усиления. Число двухтактных ГВВ в одном модуле меньше пяти, число модулей в одном каскаде меньше четырёх.
  2.  Выходная фильтрующая система (ВФС) представляет собой один или два широкодиапазонных фильтра. Рассчитать один из них. Допустимое значение КБВ на входе ВФС равно 0,6.
  3.  Принципиальная схема устройства.

Введение:

Магистральные коротковолновые линии радиосвязи широко используются для передачи телеграфных сообщений и реже - телефонных разговоров и данных. Пропускная способность действующих линий, как правило, заметно ниже, чем в стандартном телефонном канале. Коротковолновая магистральная радиосвязь обычно осуществляется в диапазоне частот от 4 до 30 МГц.

При передаче телеграфии работа ведется в режиме частотного (ЧТ) и двойного частотного (ДЧТ) телеграфирования, а на магистральных линиях с новым оборудованием - в режиме частотного или фазового (ФТ), относительного фазового (ОФТ) телеграфирования на поднесущих в стандартном однополосном канале. При передаче телефонии используется однополосная модуляция.

Однополосная модуляция обладает уникальной особенностью: ширина спектра колебания с ОМ почти равна ширине спектра исходного модулирующего сигнала, в 2 раза уже, чем при АМ, и в несколько раз уже, чем при ЧМ или ФМ. Эта особенность явилась причиной преимущественного испоьзования ОМ в системах радиосвязи работающих в наиболее загруженном диапазоне декаметровых волн. В 60-х гг. МККР принял рекомендацию отказаться от АМ и перейти к ОМ на всех системах КВ радиосвязи. В связи с этим были разработаны однополосные устройства различного назначения с передатчиками мощностью до 1000 кВт.  

Типы излучений с ОМ характеризуются коэффициентом ослабления несущей. Если Кн=0,5 (ослабление 6 дБ), то соответствует излучению Н3Е. При Кн=0,25 (ослабление 12 дБ) колебание с ОМ соответствует излучению R3E. Наконец, если Кн<0,01 (ослабление > 40 дБ), получается колебание с подавленной несущей, соответствующее излучению J3E(A3J). Этот вид излучения требующий восстановления несущего колебания в приемнике используется в системах радиосвязи.

В отличие от АМ, ЧМ и ФМ, где при модуляции изменяется лишь один параметр ВЧ колебания — амплитуда или фазовый угол, при однополосной модуляции изменяются одновременно оба параметра. Поэтому ОМ называют амплитудно-фазовой модуляцией.

Использование ОМ позволяет не только почти в 2 раза уменьшить полосы радиоканалов, но и получить энергетический выигрыш более чем в 4 раза.

Расчёт оконечного каскада.

 Расчёт лампового ГВВ с резонансной нагрузкой:

Максимальная  мощность сигнала в антенне:

 Вт

Ориентировочный КПД ВФС при заданной мощности передатчика на выходе

КПД фидера:

Колебательная мощность каскада

Вт

Ориентировочная мощность лампы выходного каскада:

Вт

Исходя из полученных данных, выбираем лампу ГУ-44Б с параметрами:

Вт        

В

В

Расчёт ГВВ на тетроде в недонапряжённом режиме:

Для надёжности берём   поменьше:

В

В

амплитуда напряжения на аноде

В

амплитуда первой гармоники анодного тока

А

или 90 градусов

Постоянная составляющая анодного тока:

А

Мощность, потребляемая анодной цепью:

Вт

Мощность, рассеиваемая на аноде:

Вт

КПД анодной цепи:

Сопротивление анодной нагрузки:

Ом

 

Расчётный импульс анодного тока:

А

Расчёт по характеристикам:

В

В

В

В

крутизна характеристик анодного тока:

Напряжение отсечки анодного тока:

В

Граничное значение коэффициента использования анодного напряжения:

Для тетрода D=0.

Амплитуда напряжения возбуждения:

В

Напряжение смещения:

В

Максимальное значение модуля напряжения на сетке:

В

Максимальное напряжения на сетке:

В

Остаточное напряжение на аноде:

В

Так как e.сmaks<0 то ток на управляющей сетке равен нулю.

Амплитуда импульса тока экранирующей сетки:

А

Постоянная составляющая тока экранирующей сетки:

А

Мощность, рассеиваемая на экранирующей сетке:

Вт

Ом

Также нужно учесть, что по  техническому заданию, в рассчитываемом передатчике используется модуляция J7B – однополосная многоканальная телеграфия. Возьмём число каналов в групповом тракте – 20.

Тогда:

Загрузка усилителя:

Вероятность перемодуляции:

Относительная амплитуда группового сигнала:

Среднее значение относительной амплитуды группового сигнала:

Средний квадрат относительной амплитуды группового сигнала:

Относительный ток покоя:

А

Средние значения мощностей:

Вт

Вт

Вт

Вт

КПД:

Расчёт ВФС:

В соответствии с техническим заданием ВФС представляет собой переключаемый широкодиапазонный фильтр. Таким образом диапазон рабочих частот [10;22] МГц необходимо разделить на два диапазона [10;16] МГц и [16;22] МГц.

Рассмотрим диапазон [10;16] МГц:

Ом

Ф

Гц

Ом

 

 

Ом

или 75 градусов

 

=0,041

Вт

Ом

А

0,951Вт

 

Вт

<

    , значит используемый фильтр удовлетворяет заданной фильтрации.

Расчет КПД:

А

Ом

В

 

Вт

А

А

Вт

Из расчёта реальный КПД получился больше заданного мной в самом начале расчёта оконечного каскада, следовательно,  пересчитывать коэффициенты не нужно.

Расчёт предоконечного каскада:

Согласно техническому заданию структурная схема нашего устройства будет выглядеть следующим образом:

ВКС

G

Единичный

модуль

Оконечный каскад

Предоконечный

каскад

Требуемая мощность сигнала в антенне  20кВт. Мощность, которую должен обеспечивать один модуль предоконечного каскада можно оценить по формуле:

Вт

,

Где , - КПД выходной колебательной системы и КПД систем сложения мощностей;

M – число модулей в предоконечном каскаде.

Выбранное число модулей М=2, каждый из двух модулей предоконечного каскада содержит по четыре двухтактных ГВВ.

Каждый двухтактный ГВВ модуля предоконечного каскада должен выделять мощность    1235/4 = 308,75 Вт. угол отсечки θ=90˚, напряжение питания возьмем 24 В. Выберем транзистор 2Т9131А со следующими параметрами:

rнас ≈ 0,07 Ом; rб ≈ 0,02 Ом; rэ ≈ 0 Ом; fТ ≈ 140 МГц;

Cк ≈ 600 пФ ; Cэ ≈ 50 нФ; Lэ  ≈ 1,8 нГн; Lб ≈ 2,5 нГн; eкэ.доп = 100 В;

eбэ.доп = 4 В; Iк0доп = 25 А;  Iк max доп = 45 А ; Eкmax=50В.

В

 Вт

В

В

, не превышает допустимого eкэ.доп = 100 В.

А

А

А

Вт

Ом

Расчёт межкаскадной цепи связи:

В качестве межкаскадной цепи связи будем использовать трансформатор с ферритом на длинных линиях.

Рассчитаем количество линий N:

Входное сопротивление оконечного каскада:

Ом

Выходное сопротивление предоконечного каскада:

Ом

Округляем полученное значение числа линий N до 3.

С учётом округлений пересчитаем :

Ом

, полученное значение меньше 2,638 Ом, поэтому нужно выбрать недонапряжённый режим работы.

В

Вт

Амплитудные значения напряжения и тока в нагрузке:

В

А

А

Вт

,для R.экв=2,037

А для R.экв=2,638  ,полученные значения КПД имеют незначительное различие, что означает целесообразное использование трансформатора на трёх линиях. 

Напряжение и ток в линии:

В

А

Продольное напряжение на линии:

В

Требуемое волновое сопротивление:

Ом

Требуемая продольная индуктивность проводников линии:

Гц

Гц

Гн

Выбираем кабель РП6-7-11, который имеет следующие характеристики:

В

А

Ом

                                                                                      

мм

мм

мм

дБ/м

Гц

Полученное значение напряжения в линии U.л=35,462В не превосходит допустимого значения U.доп=68В

Геометрическая длина линии:

м/с

град

м

Выбираем ферритовый сердечник марки 100НН с характеристиками:

 

Q=50 при В=0,01Тл.

м

м

м

                                                                           

Рассчитаем минимальный объём феррита:

Объём сердечника:

Число витков:

Уточним продольную индуктивность:

Гн

Потери в линии на частоте 30 МГц:

Удельные тепловые потери в феррите:

Тл

Вт/см^3

Мощность потерь в сердечнике:

КПД трансформатора:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14374. Градуировка дифференциальной термопары медь-константан по термометру и определение коэффициента термоэдс для спаев двух данных металлов 115.5 KB
  Лабораторная работа №15 по дисциплине Физика на тему: Градуировка дифференциальной термопары медьконстантан по термометру и определение коэффициента термоэдс для спаев двух данных металлов 1. Цели и задачи: дифференциальную термопару необходимо проградуи
14375. Определение ЭДС и напряжений методом компенсации 232 KB
  Лабораторная работа № 32 по дисциплине Физика на тему: Определение ЭДС и напряжений методом компенсации. Цели и задачи: Определение ЭДС элемента при комнатной температуре методом компенсации. Определение внутреннего сопротивления элемента.
14376. Дифракция света на бегущих ультразвуковых волнах 199 KB
  Лабораторная работа по дисциплине Физика на тему: Дифракция света на бегущих ультразвуковых волнах.. Цели и задачи: определить скорость ультразвука в воде по дифракции света на бегущих волнах и рассчитать для воды. Приборы и...
14377. Определение ускорения свободного падения при помощи физического оборотного маятника и нахождения его момента инерции 96 KB
  Определение ускорения свободного падения при помощи физического оборотного маятника и нахождения его момента инерции Лабораторная работа №4 1. Цели и задачи: определить ускорение свободного падения при помощи физического оборотного маятника и найти его момент и
14378. Определение модуля сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний 116.5 KB
  Определение модуля сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний Лабораторная работа №7 1. Цели и задачи: определить модуль сдвига круглого стержня методом крутильных колебаний. 2. Приборы и материалы: закрепленный вверху круглый металлический сте
14379. Градуировка термопары медь-константан по реперным точкам и определение коэффициента термоЭДС для данного спая двух металлов 104.5 KB
  Градуировка термопары медьконстантан по реперным точкам и определение коэффициента термоЭДС для данного спая двух металлов Лабораторная работа №14 1. Цели и задачи: В данной работе необходимо проградуировать термопару медьконстантан по реперным точкам опреде
14380. Определение емкостей конденсаторов и ЭДС гальванических элементов при помощи гальванометра 228.5 KB
  Определение емкостей конденсаторов и ЭДС гальванических элементов при помощи гальванометра Лабораторная работа №33 1. Цели и задачи: необходимо проградуировать баллистический гальванометр и определить емкости конденсаторов а также ёмкостей конденсаторов ...
14381. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ВАКУУМЕ. ЗАКОН СТЕПЕНИ ТРЕХ ВТОРЫХ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА 612.5 KB
  Лабораторная работа 34 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОХОЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В ВАКУУМЕ. ЗАКОН СТЕПЕНИ ТРЕХ ВТОРЫХ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА Физическое обоснование эксперимента Ток в проводниках во многих случаях подчиняется закону Ома...
14382. Проверка основного закона динамики для вращающихся тел 149 KB
  Лабораторная работа №3 Проверка основного закона динамики для вращающихся тел. Цель: Подтвердить что при неизменном моменте инерции системы угловое ускорение пропорционально моменту действующей силы и что при постоянном моменте силы действующей на тело угловое ус...