Проектування вихідного каскаду зв`язкового передавача з частотною модуляцією

У цій формулі S - площа перерізу осердя, розрахована за формулою (4.2.4) і рівна 0,225 см ^2, а w - кількість витків кабелю (лінії), розрахована за формулою (4.2.2) і рівне 3,5 витка. Тому після підстановки в (4.1.6) чисельних значень маємо:

Далі можна визначити питомі теплові втрати в фериті за формулою (4.1.7), де ) Уточнюється за таблицею (4.2.2):
(4.1.7)
Після підстановки чисельних величин в (4.1.7) отримуємо:

Далі розраховується потужність втрат в обсязі феритового сердечника ЦС за формулою:
(4.1.8)
У цій формулі використовуються геометричні розміри феритового сердечника, визначені в розділі 4.2. Тому після підстановки в (4.1.8) чисельних значень отримуємо:

Далі визначаються втрати в лініях ЦС на частоті f за формулою (4.1.9), де a ₀ і f ₀ береться з таблиці 4.2.1; n - показник ступеня (можна прийняти рівним 0,5 ... 1,0); l _л - геометрична довжина лінії, м, розрахована за (4.2.5).
(4.1.9)
Підставивши у формулу (4.1.9) чисельні значення входять до неї величин отримуємо:

Тепер, нарешті, можна розрахувати ККД ТДЛ, тобто нашої ЦС за формулою:
(4.1.10)
Після підстановки чисельних значень в (4.1.10) отримуємо розрахункове значення ККД ТДЛ:

На цьому електричний розрахунок ЦС закінчується.

4.2 Конструктивний розрахунок

При конструктивному розрахунку ЦС необхідно вибрати марку кабелю довгої лінії, марку фериту, а також геометричні розміри й найдовшою лінії і сердечника на який намотується довга лінія.
Вхідними даними для конструктивного розрахунку ЦС є хвильовий опір лінії r _л, розрахована за () максимальні амплітудні значення напруги U _л і струму I _л лінії, розраховані за (4.1.4), а також вихідна потужність, що віддається в навантаження.
Конструктивний розрахунок будемо вести відповідно до методики [5] стор 226 - 233 для многовітковой конструкції.
Кабель, з якого буде нарізана довга лінія, вибираємо в [5] за таблицею 3.3 на стор 224-225, а саме КВФ-37, який має наступні параметри:
Таблиця 4.2.1 Параметри кабелю КВФ-37

Діелектрик - фторопласт e = 2,1

а

b

c

Рис. 4.2.1 Поперечний перетин коаксіального кабелю КВФ - 37
При виборі феритового сердечника в першу чергу враховують рівень потужності. При потужності не більше 10 ... 30 Вт магнітна індукція В _раб (в теслах) зазвичай не перевищує 0,001. У цьому випадку марку фериту можна вибрати, наприклад, по [5] таблиці 3.4 стор.228 з умови забезпечення добротності Q не нижче 10 на частоті f _в. Бажано, щоб f _в була близька до f _кр або f _ізм (див. [5] табл.3.4). При цьому ферит матиме найбільшу початкову магнітну проникність m _н і, отже, буде забезпечуватися велика поздовжня індуктивність лінії L _пр. Розміри (перетин, обсяг) і число феритових кілець (або трубок) вибирають з умови необхідної індуктивності L _пр, а так само з можливості розміщення лінії (або ліній) на них.
У нашому випадку, підходить ферит марки 50 BHC, який має наступні параметри:
Таблиця 4.2.2 Параметри фериту марки 50 BHC
Феритовий сердечник виберемо кільце (див. рис 4.2.2), розміри якого підберемо із стандартного ряду габаритних розмірів феритових сердечників з [5] таблиця 3.5 стор 230, а саме:
Зовнішній діаметр D = 18 мм, внутрішній діаметр d = 9 мм, висота h = 5 мм.

d

h

D

Рис. 4.2.2 Вид феритового сердечника (кільце)
Тепер присутні всі дані, необхідні для визначення кількості витків при намотуванні лінії на феритовий сердечник, яке визначається за формулою (4.2.2):
(4.2.1)
(4.2.2)
У цій формулі D _ср - середній діаметр феритового сердечника, а S - площа перерізу кільця феритового сердечника, які підставляються в (4.2.2) в сантиметрах і розраховуються за формулами:
(4.2.3)
(4.2.4)
Підставляючи чисельні значення у формулу (4.2.2) отримуємо:

Тепер можна визначити довжину намотуваного кабелю (лінії) за формулою, в якій l _хвоста - довжина кінців кабелю для монтажу:
(4.2.5)
Після підстановки в (4.2.5), чисельних значень отримуємо приблизне значення довжини кабелю (лінії), намотуваного на сердечник:

За отриманою довжині лінії видно, що вона менше l / 4 (яка> 1,78 м) робочого діапазону, тому що трансформують властивості ТДЛ не будуть погіршуватися.
На цьому конструктивний розрахунок ЦС закінчується.

5. Розрахунок вихідного фільтра

5.1 Електричний розрахунок

Вищі гармоніки струму або напруги, утворені в результаті роботи транзисторів у нелінійному режимі, повинні бути послаблені в навантаженні передавача (у нашому випадку в фідері) до рівня, що визначається міжнародними нормами. Як правило, це забезпечується вихідний коливальної системою ВКС, або просто кажучи, вихідним фільтром, встановленими після кінцевого каскаду передавача.
Задану фільтрацію гармонік, в першу чергу найбільш інтенсивних - другий і третій, вихідний фільтр повинен забезпечити в робочому діапазоні частот передавача при заданому рівні коливальної потужності та високому ККД. У цьому і полягає основна відмінність вихідного фільтра від резонансних контурів, міжкаскадних ланцюгів зв'язку і т.д.
У передавачах з коефіцієнтом перекриття робочого діапазону частот K _{f п} = f _вп / f _нп від 1,1 ... 1,2 до 1,6 .. 1,8 для фільтрації вищих гармонік вихідну систему фільтрів ВФС можна виконати у вигляді широкодиапазонного неперестраіваемого фільтра. У нашому випадку, K _{f п} = 48 × 10 ⁶ / 42 × 10 ⁶ = 1,142, тому немає сенсу на виході нашого зв'язкового передавача ставити фільтруючу систему з кількома перемикаються фільтрами на окремі піддіапазони кожен з яких забезпечив би K _fi = f _{в i} / f _{н i} = 1,6 ... 1,8.
Навантаження вихідного фільтра на основній частоті f повинна бути близькою до номінальної (у нашому випадку це 75 Ом), тому перед фідером і вихідним фільтром коштує СЦ у вигляді ТДЛ, яка і трансформує вхідний опір фідера в вихідний опір кінцевого потужного підсилювального каскаду (див. розділ 3.4).
Для розрахунку вихідного фільтра скористаємося методикою, запропонованої в [5] стр 293 - 302. і умовами технічного завдання, які будуть направлять вибір фільтру і розрахунки в нього входять «на шлях істинний» А шлях цей, обов'язково пройде біля «лісу» вищих гармонік, придушити які необхідно до рівня 40 дБ.
Як ВФС нашого зв'язкового передавача буде використовуватися широкодіапазонний неперестраіваемий чебишовської фільтр нижніх частот (без перемикаються «Братів дроворубів») з паралельним конденсатором С ₁ (див. рис. 5.1.1). Задамося у відповідності з таблицею 3.19 з [5] на стор 294 нерівномірністю АЧХ Dа = 0,0436, рівнем придушення вищих гармонік а _ф = 35 дБ (35дБ, а не 40 тому, що друга (найсильніша з вищих) гармоніка вже ослаблена у два рази за абсолютною величиною, що відповідає ослабленню »6 дБ), частотним діапазоном 42 ... 48 МГц і звернемося до [1] для визначення порядку вихідного фільтра, попередньо розрахувавши нормовану частоту в смузі затримання W _зп, при якій необхідно забезпечити заданий загасання а _ф = 35дБ за формулою:
(5.1.1)
За [1] визначаємо за допомогою відповідних графіків порядок нашого вихідного чебишовської фільтра нижніх частот, який виходить шостим, а також нормовані номінали входять у фільтр елементів:
З ₁ = 0,8989; L ₂ = 1,478; З ₃ = 1,721; L ₄ = 1,721; З ₅ = 1,478; L ₆ = 0,8989 (5.1.2)
У тому ж джерелі визначаються коефіцієнти норміроанія для ємностей та індуктивностей, що входять у вихідний фільтр за формулами:
(5.1.3)
(5.1.4)
Домножимо нормовані номінали (5.1.2) на відповідні коефіцієнти нормування (5.1.3) або (5.1.4) отримуємо розрахункові значення номіналів для елементів входять до нашого вихідний фільтр, а саме:
З ₁ = 39,74 пФ; L ₂ = 0,44 мкГн; З ₃ = 76,35 пФ; L ₄ = 0,513 мкГн; З ₅ = 65,34 пФ; L ₆ = 0,2679 мкГн (5.1.5)

З 1

L 2

C 3

L 4

C 5

L 6

Рис. 5.1.1 Вихідний фільтр Чебишева 6-го порядку
На цьому електричний розрахунок вихідної фільтра закінчений.

5.2 Конструктивний розрахунок

Головним завданням даного конструктивного розрахунку є розрахунок геометрії котушок індуктивності входять до складу вихідного фільтра. Це необхідно для виконання крім вимог до заданої індуктивності, високої добротності, певної стабільності, також і вимог до електричної міцності, допустимого нагріву, механічної міцності і т.д.
У транзисторних щаблях завдяки низьким значенням постійного і змінного напруг електричну міцність забезпечити не важко: відстані в декілька десятих доль міліметра між витками достатньо, щоб напруженість поля не перевищувала допустиму: 500 ... 700 В / мм по повітрю і 250 ... 300 В / мм по поверхні керамічного або іншого подібного каркаса. Разом з тим струм радіочастоти, що протікає по котушці, може досягати великої величини і викликати її значне нагрівання.
Конструктивний розрахунок спіралі циліндричної дротяної котушки проведемо відповідно до методики, описаної в [3] стор 292 - 296.
Уточнимо розрахункове значення індуктивності (див. 5.1.5) котушок з урахуванням впливу екрана котушки: екран зменшує індуктивність котушки відповідно до закону Лоренца. Якщо діаметр екрану, принаймні, вдвічі більше діаметра котушки (припустимо що в нашому випадку це так), то його вплив не велика й слід прийняти розрахункове значення індуктивності котушок L _розр »(1,1 ... 1,2) L, т. е. отримаємо:
L ₂ = 0,528 мкГн; L ₄ = 0,6156 мкГн; L ₆ = 0,32148 мкГн (5.2.1)
Задамося співвідношенням довжини намотування котушки l до його діаметру D, а саме l / D = 0,6, оскільки наші котушки, очевидно, будуть діаметром менше 50 мм.
Діаметр дроту котушок виберемо виходячи з міркувань її допустимого нагріву.
У зв'язку з труднощами обліку як ступеня нагрівання котушки (активний опір проводу котушки складним чином залежить від частоти струму f, матеріалу і діаметра проводу, діаметра котушки і т.д.), так і різноманітних умов її охолодження скористаємося емпіричної формулою для визначення діаметра циліндричних одношарових , з природним (конвекційним) охолодженням котушок.
(5.2.2)
У цій формулі d - діаметр дроту, мм I - радіочастотний струм, А (діюче значення, тобто амплітудне значення струму поділене на ); F - частота струму радіочастотного, МГц; DT - різниця температур дроти та навколишнього середовища (візьмемо DT = 30 ° С (° К)), К. Підставивши в (5.2.2) чисельні значення, з урахуванням розрахованого за (4.1. 3) амплітудного значення радіочастотного струму навантаження маємо:
(5.2.3)
З стандартного ряду діаметрів дроту вибираємо найближче значення до розрахункового, а саме, d = 0,49 мм. Оскільки діаметр проводу <1мм, то для жорсткості і механічної міцності котушки необхідно намотувати на керамічний сердечник.
Число витків спіралі котушок розраховується за формулою (5.2.4), де F (l / D) коефіцієнт форми котушки, представлений на графіку 10.3 в [3] (при обраному для котушок відносно l / D = 0,6 - ® за графіком F (l / D) = 0,01), Lрасч - розрахункове значення індуктивності в мкГн.
(5.2.4)
Підставивши в (5.2.4) чисельні значення маємо:

(5.2.5)

Задамося діаметром 2-ої та четвертого котушок (див. рис. 5.1.1 і рис 5.2.1) D = 20 мм, а діаметром другий котушки D = 15 мм тоді знаючи число витків у котушках і заздалегідь заданий l / D = 0,6 можемо рас читати довжину котушок l _к і, відповідно, кроки намоток g за формулами:
(5.2.6)
Підставляючи чисельні значення в (5.2.6) маємо:

(5.2.7)

d

g

l

D

Рис. 5.2.1 Вид котушки індуктивності з осердям
Тепер можна визначити довжину проведення в котушках по формулі (5.2.8), в якій довжину хвоста візьмемо 2 см:
(5.2.8)
Підставивши чисельні значення в (5.2.8) маємо:

(5.2.9)

На цьому конструктивний розрахунок вихідної фільтра закінчується.

6. Вибір стандартних номіналів

У характерних радіочастотних каскадах передавачів (генераторах з зовнішнім збудженням), застосовуються різноманітні радіодеталі - котушки індуктивності, відрізки смужкових та коаксіальних ліній, конденсатори, резистори. Але оскільки розрахункові значення номіналів виходять дуже різні, то потрібне підбір найбільш відповідного номіналу зі стандартних значень, причому не завжди можна забезпечити розрахункове значення, оскільки іноді є обмеження на кількість елементів, на вагу і на вартість радіопередавача. Але, перш за все при підборі елемента стандартного номіналу потрібно враховувати миттєві амплітудні значення струмів і напруг, що протікають через елементи, потужність, що проходить через елементи, що розсіюється потужність на елементах, електромагнітну сумісність і діапазот робочих частот. Відзначимо також, що оскільки вихідний фільтр повинен мати значення номіналів що в нього входять відповідно розрахунковими, то точність підбору кожної ємності забезпечується за допомогою паралельного включення двох конденсаторів, один і з яких вибирається трохи менше розрахованого номіналу (наприклад С ₁₎ а інший подстроєчний для точної налаштування (наприклад, ).
У нашому крайовому потужному каскаді зв'язкового передавача з ЧС, в результаті розрахунків були отримані такі значення номіналів:
Резистори:
R ₁ = 61,17 Ом; R ₂ = 2,34 Ом; R _доп = 9,478 Ом
Конденсатори:
З _бл = 73,56 пФ; З _бл1 = 39,187 нФ; З _бл2 = 195,95 пФ; З ₁ = 39,74 пФ; З ₃ = 76,35 пФ; З ₅ = 65,34 пФ;
Котушки індуктивності:
L _бл = 14,657 мкГн; L ₂ = 0,44 мкГн; L ₄ = 0,513 мкГн; L ₆ = 0,2679 мкГн;
Після вибору елементів з номіналами зі стандартного ряду:
Резистори:
R ₁ = Ом; R ₂ = Ом; R _доп = Ом
Конденсатори:
З _бл = пФ; З _бл1 нФ; З _бл2 = пФ;
З ₁ = 39,74 пФ; З ₃ = 76,35 пФ; З ₅ = 65,34 пФ;
= ПФ; = ПФ; = ПФ;
Котушки індуктивності:
L _бл = мкГн; L ₂ = мкГн; L ₄ = мкГн; L ₆ = мкГн;

Висновок

На сьогоднішній день всі питання що стосуються радіозв'язку та засобів її безпосереднього забезпечення дуже актуальні, тим більше, що радіозв'язок з кожним днем ​​все глибше проникає в усі сфери діяльність людини, і дозволяє оперативно передавати інформацію від абонента до абонента, практично миттєво, минаючи величезні відстані.
Обслуговування вже існуючих засобів забезпечення радіозв'язку та розробка нових лежать на плечах радіоінженерів всього світу, тим більше, що з кожним днем ​​все гостріше йде боротьба за освоєння нових діапазонів робочих частот і методів кодування (стиску) та декодування інформації в реальному масштабі часу при передачі її за допомогою радіозв'язку .
Освоєння великої кількості матеріалу при підготовці радіоінженерів займаються питаннями радіозв'язку обов'язково має супроводжуватися і достатньою кількістю практичній діяльності, для більш повного розуміння проблематики, що вивчається. Одним з видів практичної діяльності є курсове проектування, основним завданням якого є упорядкування отриманих знань у процесі самостійної розробки, наприклад будь-якого блоку РПУ.
Таким чином, в ході виконання даної курсової роботи був спроектований крайовий потужний каскад зв'язкового передавача з ЧС, який повністю задовольняє технічним вимогам, описаним у завданні на проектування. Оскільки для проектування навіть такої крихти, як усього лише вихідного каскаду, потрібно детальне опрацювання навчальної та методичної літератури, то виконання даної роботи дозволило детальніше вивчити матеріал курсу радіопередавальних пристроїв, а значить, внесло свою лепту в процес навчання і в майбутньому, отриманий цінний практичний досвід обов'язково стане в нагоді в майбутній інженерної діяльності, яка і є основною метою навчання на рдіотехніческом факультеті.
Іншими словами, більше знань, більше діла, щоб життя даремно не летіла!

Бібліографічний список

Література: [1], [2], [3], [4], [5], [6].
1. Ханзел Г. Є. Довідник з розрахунку фільтрів. США, 1969: Пер. з англ. під ред. Знам'янського М.: Сов. Радіо, 1974.
2. Аксьонов А.І., Нефедов А.В. «Елементи схем побутової радіоапаратури. Конденсатори. Резистори »: Довідник. - М.: Радіо і зв'язок. 1995. - 272 с.: Іл. - (Масова радіобібліотека; Вип. 1203). ISBN 5-256-01181-2.
3. Шумилін М. С., Козирєв В. Б., Власов В. А. Проектування транзисторних каскадів передавачів: Навчальний посібник для технікумів. М.: Радіо і зв'язок, 1987.
4. Радіопередавальні пристрої: Методичні вказівки по курсовому проектуванню. Л. І. Булатов, Б. В. Гусєв, Ф. В. Харитонов. Єкатеринбург; УПІ, 1992.
5. Проектування радіопередавачів: Навчальний посібник для вузів / В. В. Шахгільдян, М.. С. Шумилін, В.Б. Козирєв та др.Ж Під ред. В. В. Шахгільдян. - 4-е вид., Перераб. І доп. - М.: Радіо і зв'язок, 2000 - 656 с. мул. ISBN 5-256-01378-5.
6. Радіопередавальні пристрої: Підручник для вузів / Л. А. Бєлов, М. В. Благовіщенський, В.М. Богачов та ін; Під ред. М. В. Благовіщенського, Г. М. Уткіна. - М.: Радіо і зв'язок, 1982. - 408с., Іл.

Цей текст може містити помилки.

© Усі права захищені
написати до нас