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

37475. Проектирование и конструирование талевого блока газовой скважины 1.12 MB
  5 Диаметр отверстия в стволе ротора мм 700 Расчетная мощность привода ротора кВт 370 Мощность бурового насоса кВт 950 Расчетная мощность на валу буровой лебедки кВт 670 Наибольшая оснастка 5x6 Диаметр каната мм 28 Диаметр шкивов наружный мм 1 шкив – 1000; 10 шкивов – 900 Максимальная подача бурового насоса л с 50.1 Оснастка талевой системы Порядок прохождения талевого каната через канатные шкивы кронблока и талевого блока имеет существенное значение для распределения нагрузки на ноги вышки и для правильной навивки каната на барабан...
37477. Изучить среду Microsoft Visual Studio 6.0. Изучить структуру программы на языке C++ 1.17 MB
  В язык С были добавлены новые возможности: виртуальные функции перегрузка функций и операторов ссылки константы пользовательский контроль над управлением свободной памятью улучшенная проверка типов и новый стиль комментариев . Его новые возможности включали множественное наследование абстрактные классы статические функциичлены функцииконстанты и защищённые члены. Строка под главным меню содержит панель инструментов полезным свойством которой является выпадающий список функций программы с помощью которого можно быстро...
37478. Метод мурашиних колоній 235.5 KB
  Технічне завдання Розробити програму що здійснює пошук оптимального шляху між двома клітинками ігрового поля яке являє собою двовимірну матрицю клітинок заданого розміру. Пошук шляху повинен здійснюватись за допомогою алгоритму мурашиної колонії параметри алгоритму повинні налаштовуватись користувачем вручну. Пізніше список використовується для визначення довжини шляху між вузлами. Справжня мураха під час переміщення по шляху залишає за собою деяку кількість феромону.
37479. МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДАННЫХ В СРЕДЕ ERWIN 993 KB
  2] Зависимые и независимые сущности.9] Избыточные сущности [9. На стадии проектирования создаются логические модели трех уровней: Entity Reltion Digrm Диаграмма сущностьсвязь и KeyBsed model Модель данных основанная на ключах и Полная атрибутивная модель Диаграмма сущностьсвязь ERD – Entity Reltionship Digrm определяет сущности и их отношения. Модель данных основанная на ключах описывает структуру данных системы в которую включены все сущности и атрибуты в том числе ключевые.
37480. Вступ до філософії. Історико-філософський та релігієзнавчий аспекти 1008.5 KB
  Розкриває зміст світоглядної проблематики та специфіку філософського і релігійного підходів до неї становлення та основні етапи розвитку філософії у зв’язку з розвитком релігії в країнах європейської культури особливості східних і західних релігійних і філософських традицій основні позиції та філософські аргументи щодо питань про сутність релігії існування Бога відношення моральності і релігії проблеми особистого безсмертя. Християнська релігія та філософське осмислення ідеї Бога Абсолюта від Середньовіччя до початку ХІХ ст. Проблема...
37481. ФІЛОСОФІЯ, її ПОХОДЖЕННЯ, ПРОБЛЕМАТИКА ТА ФУНКЦІЇ 791.5 KB
  Перш за все філософія аналізує людське знання про реально існуючі речі та цікавиться тим ступенем достовірності який може бути тут досягнутий. Дитрих фон Гільдебранд Філософія відрізняється від науки не в тому значенні що апелює до відірваних від життя тверджень а в тому що максимально вірно виражає її зміст. Карл Ясперс Філософія як особлива сфера людського знання і пізнання виникла на основі світоглядних пошуків та орієнтацій людини що постають як необхідність з погляду людського життєвого вибору та самоствердження.
37482. Философия. Учебное пособие 3.03 MB
  Учебнике рассматриваются предмет и метод философской науки, философия как мировоззренческая система, прослеживается эволюция ее основных течений. Важное место отводится человеку в системе философского знания. Особое внимание уделяется проблемам общества и культуры как объектам философского анализа, а также основополагающим ценностям жизни людей.