Лекція 9. Тема: Особливості розрахунку радіо передавальних та радіоприймальних пристроїв.

Тема: Особливості розрахунку радіо передавальних та радіоприймальних пристроїв.

План

1. Розрахунок основних параметрів ПП.

2. Особливості розрахунку режиму ГСЗ.

Література:

1. Атаманцева Ф.С, Радиопередающие устройства – М.: Радио и связь, 1991. - с.53-58.

Після вивчення теоретичного матеріалу за даною темою студенти повинні:

Знати основні параметри підсилювача потужності, методику розрахунку, методику розрахунку режиму, вимоги до розрахунку;

Вміти виконувати розрахунок параметрів, розраховувати конкретні розрахунки.

1. Загальні положення.

Під стійкою роботою ГЗЗ приймають його здібність зберігати в заданих границях основні технічні характеристики при зміні в допустимих границях живлячих напруг, старінні радіоелементів, впливу неблагополучних факторів в процесі експлуатації. Найбільш вірогідні причини нестійкої роботи:

- порушення контактів в колі живлення та РЧ;

- електричні пробої в елементах,

- «коронні розряди»;

- паразитне самозбудження через електромагнітні або електричні зв’язки вихідних та вхідних кіл ГЗЗ.

При нестійкій роботі окремих каскадів радіопередавача можливі слідуючи явища: на виході каскаду з’являються значні напруги РЧ при відсутності збудження на вході, мають місце значні скачки потужності в узгодженні вхідної напруги; в спектрі вихідного коливання з’являються компоненти, які не співпадають по частоті с гармоніками вхідного сигналу; через електронні пристрої та інші кола проходять струми, значно перевищуючи розрахункові їх значення, тощо. Перелічені явища створюють випромінювання перешкод та завад сигналів, приводять до виходу зі строю окремих елементів та вузлів, знижують вихідну потужність передавача.

На стійку роботу ГЗЗ здійснює найбільш сильний вплив між електродна ємність С_в.у., електрично зв’язуюче вхідне та вихідне кола генератора та утворююче додаткове коло зворотнього зв’язку.

Одна з основних вимог, пред’являємих до ГЗЗ, - забезпечити підсилення потужності РЧ коливань. Коефіцієнт підсилення по потужності К_р = Р_вих/Р_вх, де Р_вих = Р_~h_н.с. = 0,5U²_вmh_н.с./R_н.с.; Р_вх = 0,5U²_уm/R_вх. Якщо не враховувати обмеження, які накладають дією різних зворотних зв’язків, то підсилення, яке може забезпечити ЕП, характеризується коефіцієнтом свого підсилення по потужності К_Рс = Р_вих/(Р_у~ + Р_LC) = Р_вих/ 0,5U²_уm/R_вх.с. Після підстановки R_вх.с отримаємо К_Рс = К_Ubh_H.C./(1 + bw²_рL_нС_вх.д.). Аналіз цієї формули для К_Рс показує, що своє підсилення каскаду по потужності визначається вхідним опором, обмежується впливом індуктивності виводу та міжелектродних ємностей ЕП.

1.1 Приклад розрахунку стійкого коефіцієнту підсилення.

Приклад розрахунку стійкого коефіцієнту підсилення по потужності в схемі з загальним вихідним електродом (ЗВЕ) на ГЛ.

1. Каскад РПДП потужністю 100 кВт працює в діапазоні робочих частот 0,3…1,2 МГц. Виберіть тип ЕП, визначте потужність, необхідну для збудження даного каскаду.

Розв’язок. Враховуючи значну потужність каскаду передавача, обираємо резонансну навантажну систему, що дозволить використовувати режим роботи з відсічкою, тобто отримати високий електронний ККД. Обираємо значення кута відсічки q = 75^о та з додатку 14 відвідні йому g₁ = 0,337, a₁ = 0,445, cos q = 0,259. З даних додатку 15 обираємо значення ККД резонансної НС для діапазону робочих хвиль та потужності h_н.с = 0,93. Приймемо вірогідний фактор самозбудження В_ф.с. = 0,05.

2. Коливальна потужність, яку повинен забезпечити ЕП в НС, Р_~ = Р_н.с. = Р_вих/h_н.с = 107,5 кВт.

3. По даним додатку 6 обираємо ламповий тріод ГК-10А та виписуємо його дані: Р_{~q = 90} ³ Р та 0,1f_макс £ f_p £ 0,6f_макс, f_макс = 2МГц, що задовольняє умовам додатку 2. Виписуємо параметри ЕП: Е_а.ном. = 10кВ_, і_а.пред. = 80 А, R_і = 224 Ом, S = 0,165 см, і_с.пред. = 16 А, С_а.с. = 130пФ, С_с.к. = 300пФ.

4. Приймемо критичний режим роботи е_в0 = 1000 В, для забезпечення більшої електричної кріпості знизимо анодну напругу на 10%, тобто Е_а = 9кВ.

5. Амплітуда коливальної напруги на аноді U_н.с. = Е_в - е_в.мін. = 8 кВ.

6. Максимальне значення імпульсу анодного струму (розмах) і_в.макс. = 2Р_~/a₁U_в.m. = 59 А.

7. Необхідний опір навантаження ЕП в КР R_треб = U²_в.m/2Р_~ = 297,7 Ом Приймаємо R_н.с. = R_треб = 297,7 Ом

8. Коефіцієнт приведення R_i i R_н.с. А = 1 + g₁R_н.с./ R_i = 1,45.

9. Коефіцієнт підсилення по напрузі К_U = Sg₁ R_н.с./ R_i = 11,4

10. Коефіцієнт стійкого підсилення по потужності

К_р.у.£0,318В_ф.с.K_UA´_{N - 1}h_н.с./f_рС_а.с.R_н.с. = 3,6, де A´_{N – 1} приблизно приймаємо за одиницю.

11. Приблизне значення коефіцієнту підсилення по струму b´ = k_bі_а.пред/і_с.пред.= = 13.

12. Вхідна динамічна ємність С_вх.д.= С_с.к + С_а.с (1 + К_U) = 5332 пФ.

13. Коефіцієнт власного підсилення К_р.с = 137,8

14. Вихідна потужність збуджуючого каскаду та опір шунтуючого резистора

Р_{вих N-1} = P_{вих N}/К_{р. у.} = 30,6 кВт; R_ш = 10 Ом.

2. Особливості розрахунку режиму ГСЗ..

Збуджувач – найбільш складний вузол радіопередавального пристрою. Його основні функції – створювати автоколивання в заданому по технічним рівням діапазоні радіочастот та формувати необхідні види робіт (класи випромінювання).

Головна вимога, яка пред’являється до збуджувача, - забезпечення \стабільність частоти, яка випромінюється передавачем, в співвідношенні з нормами, визначеними Міжнародним Консультаційним Комітетом по радіозв’язку та радіомовленню (МККР). Значення допустимих відхилень частоти пред’явлені в додатку 5. Основа будь-якого збуджувача – автогенератор (АГ) – перетворювач енергії джерела живлення в енергію РЧ коливань без зовнішнього збудження.

При параметричній стабілізації з використанням герметизації для усунення впливу на частоту АГ зовнішніх факторів стає можливим зменшення відносної нестабільності до значень 5 х 10^-4….5 х 10^-5. Такі АГ можна використовувати тільки в передавачах низового радіозв’язку. Подальше підвищення стабільності можливе при використанні кварцової стабілізації частоти АГ.

Одиночні кварцові АГ можна застосовувати тільки в збуджувача РПДУ, технічні умови яких передбачають роботу на одній або деяких фіксованих частотах. В цьому випадку передавач має один або декілька змінних збуджувачем, які називають «кварцохвилями». К таким передавачам відносять радіомовні, а також зв’язкові, працюючі в діапазонах ЗВЧ, УВЧ, СВЧ. Так як забезпечити високу стабільність частоти простіше при використанні АГ незначної потужності, то в склад збуджувача «кварцохвиля» окрім стабілізованого АГГ може входити буферний каскад, помножувач, підсилювач потужності. Потужність на виході такого збуджувача, як правило, одиниці або десятки ват. Структурна схема збуджувача «кварцохвиля» приведена на рис.10.1.

Передавачі радіозв’язку ВЧ діапазону (3…30 МГц) в зв’язку з особливостями поширення та проходження сигналів цих частот працюють з частим переходом на іншу частоту, тому тут застосовують діапазоні збуджувачі, які мають в складі синтезаторів частоти СЧ. Спрощена структурна схема збуджувача дана на рис.10.2. Такі збуджувачі перекривають плавно або дискретно робочий діапазон РПДП. В їх склад входять формувачі видів робот ФВР.

В збуджувача передавачів радіозв’язку та радіомовлення кварцовий резонатор включають або контур АГ замість контурної індуктивності, або в коло зворотнього зв’язку, або в мостових схемах з нейтралізацією ємності кварцеутримувача та використанням гармонік кварцу.

Застосування системи подвійного термостатування, електронній стабілізації живлючих напруг в сукупності з пониженням потужності АГ та діючих на кварц напруг, зменшуючих старіння кварцу, дало можливість створити високостабільні кварцові генератори (КАГ). В сучасних збуджувачах від єдиного КАГ в результаті серії перетворень отримують коливання, які перекривають по частоті значний діапазон з кроком на 10 або 100 Гц.

Д/з:

Вивчити теоретичний матеріал.