70712

Передающее устройство радиовещания, предназначенное для передачи речевых и музыкальных программ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Рассчитать передающее устройство радиовещания. Данное устройство предназначено для передачи речевых и музыкальных программ. Мощность сигнала в антенне в максимальной точке – 20 кВт. Диапазон рабочих частот – (12 - 25) МГц Нагрузка – симметричный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом.

Русский

2014-10-24

625.69 KB

10 чел.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра Радиоэлектронных средств защиты информации

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Устройства генерирования и формирования сигналов

Тема: Передающее устройство радиовещания, предназначенное для передачи речевых и музыкальных программ 

Выполнил студент гр. 3097/2           (подпись)                                          ----------------

Руководитель                                     (подпись)                                          А. М. Марков

 

                                                                                                                     «09» июня 2011 г.

Санкт-Петербург

2011

Содержание

1. Техническое задание…………………………………………………………………….3

2. Расчёт оконечного каскада..…………………………………………………………….4

3. Расчёт согласующего устройства………………………………………………………10

4. Расчёт ВФС………….……………………………………………………………….…..12

5. Расчёт предоконечного каскада....……………………………………………………...15

6. Расчёт входной цепи ОК………...………………………………………………………19

7.Расчёт МЦС на длинных линиях……………………………...………………………...23

8. Расчёт ММУ с двухтактным усилителем класса D………..………………………….28

9. Принципиальная схема устройства .…………………………………………………...33

10. Список использованной литературы…………………………………………………34

1. Техническое задание

Вариант № 14

Рассчитать передающее устройство радиовещания. Данное устройство предназначено для передачи речевых и музыкальных программ.

1. Мощность сигнала в антенне в максимальной точке – 20 кВт.

2. Диапазон рабочих частот – (12 - 25) МГц

3. Нагрузка – симметричный фидер с волновым сопротивлением 50 Ом. КПД фидера равен 0.85.

4. Модуляция – A3E – амплитудная с максимальной глубиной модуляции, равной 1.

5. Мощность допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты – 50 мВт.

6. Диапазон модулирующих частот – (300 - 10000) Гц


         Порядок расчёта:

1. Оконечный каскад – однотактный усилитель на тетроде. Предоконечный и предварительный каскады – двухтактные транзисторные. Выходная мощность возбудителя менее 0.01 Вт.

2. Цепь связи оконечного и предоконечного каскада – неперестраиваемая на длинных линиях.

3. Анодно-экранная модуляция осуществляется в оконечном каскаде.

4. Мощное модуляционное устройство работает в классе D.

5. Выходная фильтрующая система (ВФС) представляет собой перестраиваемый фильтр.

6. Принципиальная схема устройства.

 

2. Расчёт оконечного каскада


1. Выбор тетрода

Вт 

- мощность сигнала в антенне в максимальной точке

1.Мощность, отдаваемая тетродом в режиме максимальной точки:

Вт

2.Номинальная мощность тетрода:

Вт

3. Выбрали тетрод:

ГУ-44Б

f max = 32 МГц

P ном = 40 кВт

 

- выходная ёмкость тетрода

- входная ёмкость тетрода

4. Напряжение анодного питания для режима телефонной точки:

5. Напряжение питагия цепи экранирующей сетки:

2. Расчёт параметров режима максимальной точки

Граничный режим, класс работы C.

- угол отсечки (75)

- глубина модуляции анодного напряжения

- глубина модуляции напряжения питания экранирующей сетки

- крутизна характеристики анодного тока

- напряжение отсечки

(из выходных статических характеристик)

1. Отдаваемая тетродом мощность в максимальной точке:

2. Напряжения анодного питания и питания экранирующей сетки:

3. Остаточное напряжение на аноде:

4. Амплитуда напряжения на аноде:

5. Амплитуда первой гармоники анодного  тока:

6. Эквивалентное сопотивление анодной нагрузки:

7. Постоянная составляющая анодного тока:

8. Амплитуда импульса анодного тока:

9. Мощность, потребляемая анодной цепью:

10. Мощность, рассеиваемая на аноде:

11. КПД анодной цепи:

12. Амплитуда напряжения возбуждения:

13. Напряжение смещения на управляющей сетке:

14. Проверка на прочность изоляции управляющей сетки:

15.Проверка выбора предыдущих параметров:

- получен по СХ

16. По СХ токов i_c и i_c2 используемого тетрода при напряжениях e_c_max и e_a_ost_max определяются амплитуды импульсов токов управляющей и экранирующе сеток:

17. Угол отсечки тока управляющей сетки и составляющие этого тока:

18. Мощности в цепи управляющей сетки:

Pc1_max - мощность, потребляемая цепью управляющей сетки от предоконечного каскада (мощность возбуждения ОК)

19. Постоянная составляющая тока экранирующей сетки и мощность, рассеиваемая на ней:

В цепь постоянной составляющей Ic20 включается сопротивление Rc2 для снижения нелинейных искажений.

Ток экранирующей сетки:

20. Определение значения сопротивления Rдоп , необходимого для ограничения коэффициента усиления:  

Пусть

(по таблице 1.12) ,тогда

3. Расчёт параметров режима телефонной точки

1. Расчёт параметров:

Задано:

2. Определение требуемой входной мощности ОК:

4. Расчёт параметров режима минимальной точки

4. Расчёт параметров режима модуляции

1. Средняя потребляемая мощность в цепях анода и экранирующей сетки и средняя отдаваемая анодом мощность:

2. Мощности, отдаваемые модулирующими устройствами в цепи анода и экранирующей сетки:

3.Средняя рассеиваемая мощность на аноде:

4.Средняя рассеиваемая мощность на экранирующей сетке:

5. Средняя рассеиваемая мощность на управляющей сетке:

3. Расчёт согласующего устройства

Рис.2. Схема согласующего устройства

Диапазон рабочих частот:

Гц

Гц

1. Определение С_согл и L_согл

- длина волны

Параметры антенны:

- длина антенны

- радиус антенны

 

Определение сопротивления антенны:

Следовательно,  можно пользоваться упрощённой формулой для Z_ант(ω):

Определение C_согл и L_согл:

- волновое сопротивление фидера

=W, следовательно расчёты произведены правильно

Определение входного сопротивления фидера:

- длина фидера

Входное сопротивление фидера получилось равным волновому сопротивлению фидера.

 

4. Расчёт выходной фильтрующей системы

Рис.3. Схема выходной фильтрующей системы

ВФС представляет собой перестраиваемый фильтр.

1. Определение C1, L2, C3  

Задаёмся добротностью Q и считаем C1:

Расчёт R0 :

R0 получилось меньше W  и R_экв.

Проверка правильности определения значений элементов:

 

= R_экв 

Следовательно значения элементов определены правильно.

2. Проверка выполнения условия Uа2 << U.a1

<< 1, следовательно условие выполняется

3. Проверка величины мощности допустимых излучений на высших гармониках несущей частоты

< 50 мВт следовательно условие выполняется

4. Расчёт КПД ВКС

 

- добротность катушки

Таким образом, выбранный КПД ВКС удовлетворяет данному условию.

5. Расчёт предоконечного каскада

 Рис.4. Схема предоконечного каскада

1.Определение требуемой выходной мощности ПОК:

- требуемая входная мощность ОК

- КПД МЦС

- требуемая выходная мощность ПОК

-требуемая выходная мощность ПОК, приходящаяся на одно плечо

Выбираем класс работы B  в граничном режиме.

- угол отсечки в ПОК

2. Выбор транзистора:

Выбран транзистор 2Т927А.

Характеристики транзистора:

>

>

- допустимое максимальное напряжение на коллекторе

- допустимый максимальный коллекторный ток

3. Напряжение коллекторного питания:

4. Коэффициент использования коллекторного напряжения:  

5. Амплитуда напряжения первой гармоники на коллекторе:

6. Максимальное напряжение на коллекторе:

<

7. Амплитуда первой гармоники коллекторного тока:

8. Постоянная составляющая коллекторного тока:

9. Максимальный коллекторнй ток:

<

10. Максимальная мощность, потребляемая от источника питания  одним плечом ПОК:

11. КПД коллекторной цепи:

12. Максимальная рассеиваемая мощность на коллекторе транзистора

13. Эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки транзистора в одном плече:

14. Эквивалентное сопротивление всего каскада:

15. Учёт ёмкости Cк :

Таблица 3.7:

m=1,

=>  КБВф_min = 0.880

Следовательно, не надо использовать дополнительных цепей для увеличения КБВ.

6. Расчёт входной цепи оконечного каскада

Рис.5. Схема входной цепи ОК

Страница 242, рисунок 3.25 б

Необходимо включить дополнительную цепь параллельно входу лампы, чтобы компенсировать действие Свх  и повысить КБВ .

Чтобы обеспечить стабильность входного сопротивления, необходимо исходный диапазон частот разделить на 6 поддиапазонов:

Расчёт для первого поддиапазона

α1,  m=3  (по таблице 3.8) =>  КБВmin=0.9

Определение остальных LC элементов из условия настройки всех контуров на резонанс на частоте fcр :

Рассчитываем получившееся входное сопротивление ОК.

Таким образом, необходимо ставить МЦС между ПОК и ОК, поскольку

Rэкв_пок < Rвх_ок

7. Расчёт МЦС на длинных линиях

1. Расчёт требуемого волнового сопротивления линий:

- число линий

Необходимо повысить сопротивление Rэкв_пок в 32.28 раза.

Рис.6. Схема МЦС на ДЛ

- мощность генератора

- мощность в нагрузке МЦС

- требуемое волновое сопротивление линии

2. Выбор длинной линии (по таблице 3.3):

Выбираем длинную линию марки КВФ-25.

Её парамметры:

- затухание в длинной линии на 1м

- реальное волновое сопротивление линии

Размер:

3. Определение необходимой длины линии:

- напряжение на длинной линии

- ток в длинной линии

- необходимый КБВ

=>

- продольное напряжение длинной линии

- требуемая продольная индуктивность длинной линии

- погонная индуктивность длинной линии

- необходимая длина линии

Линия слишком длинная => необходимо использовать ферритовый сердечник.

4. Выбор ферритового сердечника (по таблице 3.5):

- минимальный внутренний диаметр ферритового кольца

Выбрали:

- внутренний диаметр ферритового кольца

-внешний диаметр ферритового кольца

- высота ферритового кольца

5. Выбор макрки феррита (по таблице 3.4):

Выбрали феррит марки 200 HH-1.

Его параметры:

- магнитная проницаемость

6. Определение длины линии, покрытой кольцами:

- требуемая длина линии, покрытой кольцами

-требуемое число колец

Берём

=>

- получившаяся длина линии, покрытой кольцами

 

7. Проверка предельных параметров для феррита:

- реальная электромагнитная индукция

1)  

- разрешённая электромагнитная индукция на частоте верхней частоте

- максимально допустимая   электромагнитная индукция на верхней частоте  

2)

Таким образом, реальные значения электромагнитных индукций оказались меньше максимально допустимых.

8. Расчёт КПД МЦС:

1)

На верхней частоте

- добротность феррита

Удельные потери в феррите:

 

Мощность потерь в феррите:

- КПД МЦС на верхней частоте

2)

На нижней частоте

- добротность феррита

Удельные потери в феррите:

Мощность потерь в феррите:

- КПД МЦС на нижней частоте

Таким образом, заданный ранее КПД МЦС, равный 0.99, удовлетворяет данным условиям.

 

8. Расчёт ММУ с двухтактным усилителем класса D.

Рис.7. Схема ММУ с двухтактным усилителем класса D

1. Расчёт параметров ММУ

Диапазон модулирующих частот:

Мощности, отдаваемые модулирующими устройствами в цепи анода и экранирующей сетки:

Напряжение источника питания, для подачи постоянной составляющей Iа0 к ОК:

Напряжение второго источника питания:

Сопротивление Rг_ :

Максимальная амплитуда тока через тетроды VL1 и VL2:

Выбираем тетроды ГУ-39А:

- выходная ёмкость тетрода

В качестве диодов VD1 и VD2 выбираем выпрямительные столбы КЦ106Г :

Eобр - обратное напряжение

- выходная ёмкость диода

- прямое сопротивление открытого выпрямительного столба

Максимальный импульсный ток:

Средний ток, протекающий через лампы и диоды:

 

Максимальное значение среднего тока через диоды:

Сопротивление тетродов в открытом состоянии:

Средняя полезная выходная мощность колебаний НЧ за период модуляции:

Средняя мощность потерь на активных сопротивлениях тетродов и диодов:

Средняя мощность потерь на омическом сопротивлении ФНЧ (C2, Ld2  ):

- добротность катушки индуктивности

 

Выходное сопротивление блока возбуждения:

R.ВБВ считаем равным 0.

- суммарная паразитная ёмкость, приведённая к сетке:

Время задержки переключения:

Средняя мощность потерь в тетродах из-за не мгновенного переключения:

Следовательно, среднюю мощность потерь в тетродах из-за не мгновенного переключения можно не учитывать:

Средняя мощность потерь из-за наличия выходных ёмкостей тетродов и диодов:

- суммарная выходная

ёмкость тетродов и диодов

Мощность потерь на омическом сопротивлении R.Ld4  модуляционного дросселя Ld4 :

Коэффициент полезного действия усилителя:

2. Расчёт элементов ММУ:

1. Дроссель фильтра Ld1  выбирается:   

2. Конденсатор С1 выбирают из условия   < :

Условие выполняется.

3. Фильтр выбирается в виде полузвена Ld2 C2 по Баттерворту:

4. Разделительный конденсатор С4 выбирают из условия 1/Ωп С4 < Rг /10:

Условие выполняется.

5. Сопротивление R1 выбирают так, чтобы падение напряжения на нём

IVL1 R1 > |Eотс|:

- напряжение отсечки анодного тока тетродов

Условие выполняется.

6. Выбор тактовой частоты:

9. Принципиальная схема радиопередающего устройства.

Список использованной литературы:

  1.   В.В. Шахгильдян «Проектирование радиопередатчиков» - Москва, «Радио и связь», 2003г.
  2.  В.В. Шахгильдян «Радиопередающие устройства» - Москва, «Радио и связь», 1990г.
  3. Б. В. Кацнельсон «Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы» - Москва, «Радио и связь», 1985г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29796. Цепи передачи и приема разговора в ТА-57 по принципиальной схеме 47.5 KB
  Назначение и состав полевой кабельной линии ПКЛ296 303. В первом случае сигналы разговорных частот поступают с линии на телефон BF аппарата по следующей цепи: Источник электрического сигнала провод а линии клемма Л1 вывод индуктора GJ в шунтирующий контакт индуктора GJ ШК21 вывод индуктора GJ контакты 21 переключателя S2 конденсатор С10 контакты 89 переключателя S4 обмотка П1 трансформатора Т2 телефон BF клемма Л2 провод в линии источник электрического сигнала. Провод в линии подключается в цепь базы транзистора VT3: Клемма...
29797. Цепь дистанционного управления радиостанцией в ТА-57 по структурной схеме 230.5 KB
  При нажатии разговорного клапана S1 его контактами 34 создается цепь срабатывания реле К радиостанции: Плюс батареи GB радиостанции обмотка реле К провод а линии клемма Л1 вывод индуктора GJ а контакты 21 переключателя S2 обмотка дросселя L2 контакты 12 переключателя S3 контакты 34 переключателя S1 клемма Л2 провод в линии минус батареи GB радиостанции. В зависимости от назначения канал ТЧ может быть установлен в один из следующих режимов: двухпроводный оконечный с уровнями 0 дБ О Нп на входе и минус 70 дБ минус...
29798. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений (СПДС) 1.14 MB
  Структурная схема системы передачи дискретных сообщений СПДС. Структурная схема системы передачи дискретных сообщений. Системой передачи дискретных сообщений СПДС называют совокупность оконечной аппаратуры передачи дискретных сообщений и каналов связи предназначенной для передачи сообщений от отправителя сообщений к получателю сообщений с заданной достоверностью надежностью и временем доставки. Рассмотрим основные особенности процесса передачи сообщений при телеграфной связи и передаче Данных а также их преобразования.
29799. Назначение и ТТХ телеграфного аппарата СТА-2М. Принцип работы СТА-2М. Состав и назначение элементов СТА-2М по принципиальной схеме 106 KB
  Назначение и ТТХ телеграфного аппарата СТА2М. Дальность действия аппарата определяется качеством используемых телеграфных каналов. Наращивание дальности связи допустимо до тех пор пока искажения телеграфных сигналов не превышают исправляющей способности аппарата. Эксплуатационная пропускная способность аппарата слов час: при ручной работе.
29800. Подключение СТА-2М к аппаратному щитку по принципиальной схеме 250.5 KB
  К вызывным устройствам относятся приемник индукторного вызова ПИВ генератор тонального вызова ГТВ приемник тонального вызова ПТВ и генератор индукторного вызова ГИВ. Вызывной сигнал от коммутатора пройдя схему низкочастотной коммутации поступает на приемник индукторного вызова ПИВ. Приемник индукторного вызова обеспечивает преобразование переменного тока индукторного вызова 15 50 Гц в постоянный ток необходимый для срабатывания реле Р1. Реле Р1 подключает в тракт передачи генератор тонального вызова ГТВ.
29801. Сеть телефонной связи (структурная схема). Основные определения 151 KB
  Сеть телефонной связи структурная схема. Общая характеристика и боевое применение сигнальных средств связи. Основы построения коммутационных систем Общие положения Сеть телефонной связи телефонная сеть представляет собой комплекс технических средств обеспечивающих обмен информацией между источниками информации и ее потребителями. В общем случае сеть телефонной связи содержит оконечные устройства коммутационные центры КЦ и линии каналы связи соединяющие оконечные устройства с коммутационными центрами и коммутационные центры между...
29802. Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций. Структурная схема ручной (РТС) и автоматической (АТС) телефонных станций 1.29 MB
  Обобщенная схема коммутационной системы. Классификация телефонных станций и обобщенная схема коммутационной системы 20 минут. В свою очередь РТС делятся на РТС системы МБ РТС МБ и системы ЦБ РТС ЦБ или комбинированной системы. Обобщенная структурная схема коммутационной системы телефонной станции.
29803. Назначение, состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П-193М 20.01 KB
  Назначение состав комплекта и ТТХ телефонного коммутатора П193М. Тактикотехнические характеристики и боевое применение телефонного коммутатора П193М 20 минут. Эксплуатационное хранение и транспортировка в свернутом виде комплекта коммутатора допускаются при температурах от 50 до 50С. Разговорные приборы рабочего места коммутатора обеспечивают в условиях шума сплошного спектра с уровнем 60дБ устойчивую связь абонентов с коммутатором при затухании линии не менее 55нп на частоте 800Гц.
29804. Цепи вызова абонентом и опроса вызывающего абонента П-193М по принципиальной схеме 65.5 KB
  Цепь №1 телефонный аппарат абонента №1 линия линейный щиток соединительный кабель ТСКВ 10×2 зажим Л1 контакты 4 2 гнезда абонентского комплекта 1Г диод резистор 18кОм обмотка отбойновызывного клапана 1КлТ контакты 3 4 опросновызывной кнопки 1Кн зажим Л2 соединительный кабель ТСКВ 10×2 линейный щиток линия аппарат абонента №1. В этой цепи срабатывает клапан 1КлТ открывается его дверца и замыкаются контакты сигнальных пружин. Цепь №2 плюс батареи сигнального звонка зажим Земля контакты 4 3 сигнальных пружин клапана...