Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети 2

Министерство Российской Федерации                                                   по связи и информатизации













Кафедра ППУ









Курсовой проект 



по курсу Радиопередающие устройства



«Разработка передатчика для радиовещания в синхронной сети»











Выполнил:

ст-т гр Р-12

Нагорный А.В.



Проверил:

Рыбочкин В.Е.







Новосибирск 2003



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

Курсовой проектСодержание

1.Введение………………….………………………………………..……..стр. 2



2.Разработка структурной схемы передатчика………………..…….стр. 3



3.Расчет выходного каскада………………………………………..……стр. 4

	   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……………………………..……....…стр. 9

	   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……стр.12

	   5.1.Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме

	   5.2.Расчет базовой цепи



	6.Расчет промышленного КПД…………………………………………стр.15

	

	7.Расчет себестоимости часа эксплуатации передатчика………..стр. 16



	Структурная схема передатчика…...…………………………..…….стр. 17



	Принципиальная схема передатчика…...…..…………………..…….стр. 18

	

	Список используемой литературы…………………………………….стр. 19



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Курсовой проект1 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 , находим максимальную мощность P~max  , которая определяется выражением:



где m=1 глубина модуляции, кс –коэффициент полезного действия колебательной системы. Примем 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-39Б, которая имеет P~лин=8кВт. Для питания этой лампы необходимы два источника питания ЕС2=2кВ и ЕА=10кВ. Из перечня напряжений для ламповых генераторов выбираем ЕС2=2кВ и ЕА=10кВ.

Для определения коэффициента усиления по мощности лампы, воспользуемся справочными данными. Зная, что S=24 мА/В, возьмем КР=50.

Зная коэффициент усиления по мощности и выходную мощность лампы, найдем необходимую для возбуждения лампы мощность, она же является выходной мощностью предвыходного каскада и равна:



Такую мощность могут обеспечить 2 транзистора 2Т947А, рассчитанных на колебательную мощность 250Вт. При этом учитываем, что рабочая частота транзистора должна быть в 10-20 раз больше, чем заданная частота (f=100МГц). 



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

Курсовой проект

где U – напряжение на выходе возбудителя, В

	   R – волновое сопротивление возбудителя, Ом

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 =90О Только при =90О и =180О получается линейное усиление, но при =180О требуется большая мощность.

В выходном каскаде используется лампа ГУ-39Б

P~лин=8кВт      Jн=95А         S=24мА/В    Pадоп=6кВт

P~=13кВт        Сас1=0,7пФ   Sкр=9мА/В   Pс2доп=0,45кВт

Eа=10кВ          Сск=29пФ     D=0.018       Pс1 доп=0,2кВт

Eс2=2кВ           Сс1к=80пФ    Eс0=95В       fmax=100МГц

Uн=6,3В           Кд=0,12         c1c2=6,3     Т=2000час

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:







Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

Курсовой проект	Постоянная составляющая анодного тока:





	Амплитуда импульса анодного тока:



где 1 – коэффициент Берга.



	Мощность подводимая к анодной цепи генератора:





	







Мощность рассеиваемая на аноде лампы генератора:









Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

Курсовой проект	Коэффициент полезного действия генератора по анодной цепи:





         Эквивалентное сопротивление анодной нагрузки:





	Амплитуда сеточного напряжения:



где 1=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 ec1 max , ea min , Ec2 найдем импульс тока экранирующей сетки





	Угол отсечки 2 ориентировочно выбирается в пределах (0,50,7) 

		2=0,55*=0,55*90=50O

		Тогда  0с2=0,183

	

	Найдем постоянную составляющую тока экранной сетки

	

	

	где К0с=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:

	

	



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

Курсовой проектАмплитуда 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.

Расчет генератора в режиме УМК на ГУ-39Б

Исходные данные:

UСмакс=0.130(кВ); UАмакс=8(кВ);

 ЕА=10(кВ); ЕС2=2(кВ);

Схема с общим катодом

Результаты расчета:

KS=-29.9(дБ)      К3=-38.3(дБ)      К5=-29.8(дБ)      Кг=5.3%



UC(кВ)             UA(кВ)             IA1(A)             IA0(A)             IC20(A)

0.210                11.000                8.577               6.323                0.756

0.157                8.645                  6.749               5.490                0.171

0.105                5.311                  4.130               4.846                0.003

0.052                2.361                  1.833               4.527                0.000 

0.000                0.000                  0.000               4.419                0.000





Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

Курсовой проектР1(кВ)              Р0(кВт)              РА(кВт)         КПД(%)           RА(кОм)

47.173              75.883                28.709             62.165              1.282

29.210              65.882                36.672             44.337              1.280

10.940              58.160                47.219             18.811              1.285

2.154                54.331                52.176             3.965                1.288

0.000                53.036                53.036             0.000                1.288



РС2(кВт)          PC1(кВт)           Рпрох(кВт)    Рвх(кВт)

1.512                0.000                                          0.000

0.342                0.000                                          0.000 

0.006                0.000                                          0.000

0.000                0.000                                          0.000

0.000                0.000                                          0.000

















Исходные данные:

Собственное затухание катушек индуктивности – DX   : 0.01

Волновое сопротивление фидера – W (Ом)                      : 150

К.Б.В. фидера                                                                       : 0.3

Сопротивление анодной нагрузки – Ra (Ом)                   : 2115

Колебательная мощность передатчика Р1 (Вт)                : 16000

Минимальная частота рабочего диапазона – F1 (МГц)   : 0.8

Максимальная частота рабочего диапазона – F2 (МГц)  : 1,2

Число колебательных контуров – М                                  : 2



Мощность излучения на второй гармонике





8    К.П.Д=0.74                  PN=0.0219338

9    К.П.Д=0.76                  PN=0.0261353

10  К.П.Д=0.78                  PN=0.0316707





LA1(мкГн)=29.581     LA2=19.721  

LC1=23.828                 LC2=35.741

LC3=20.061                     LC4=30.092 

LС5=20.293                 LС6=30.429

LС7=24.769                 LС8=37.153

CA1(нф)=1.951     CA2=1.3нФ     C21=5,146     C22=3,431

PR(BA)=66962     IR(A)=21,23

К.П.Д.=0.76     PN(Вт)=0,02614       DH=0,0448



При расчете с использованием ЭВМ получили большой коэффициент гармоник. Для уменьшения коэффициента гармоник до номинального значения 2% необходимо ввести в выходном каскаде цепь отрицательной обратной связи

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 молчания, 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 двух транзисторах 2Т947А включенных по схеме с ОЭ.

Транзистор имеет следующие характеристики:



rнас=0.05 Ом             eкэдоп=100В        rб=0.03 Ом          eбэдоп=5В

rЭ=0 Ом                   Jкодоп=20А         0=10-80               f1f2=0,1-1,5МГц

fT=75МГц              f=1,5МГц          СК=600пФ             Р~=250Вт

СЭ=4800пФ           Кр=15                LЭ=5нГн             КПД=65%

Lб=5нГн                Ек=40В             LК=5нГн             =90О

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=250Вт

4.1.1 Расчет коллекторной цепи в максимальном режиме.

Критический коэффициент использования коллекторного напряжения:







Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

Курсовой проектНапряжение 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:





Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

Курсовой проект4.1.2. Расчет базовой цепи в максимальном режиме

Балластный резистор в цепи базы:











Сопротивление базы:

где ЕБ0=0,7В





Постоянная составляющая тока базы:









Постоянная составляющая тока эмиттера:





















Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

Курсовой проектНапряжение 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:





Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

Курсовой проектДополнительно потребляемая мощность системой охлаждения, УБС, ТУВ и возбудителем передатчика:





Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

Схема электропитания радиоцентра

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

Принципиальная схема передатчика



Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

Курсовой проектСписок используемой литературы

Конспект лекций

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.

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