Radio odašiljač (RTD) je kompleks opreme dizajniran za generiranje i emitiranje radio signala. Glavne komponente RPDU su generator nosive frekvencije i modulator. U moderni sustavi komunikacijski RPdU sadrži i drugu opremu koja pruža raditi zajedno komunikacijska oprema: napajanje, sustavi sinkronizacije, automatsko upravljanje, nadzor i signalizacija, zaštita itd.
Generalizirana blok shema radiopredajnika s amplitudom odn fazna modulacija signala prikazan je na slici 7.9.
Primarni signal koji se šalje ulazi u ulazni krug. Ulazni krug osigurava koordinaciju ovog signala s radio upravljačkom jedinicom; u konačnici, to je određeno parametrima moduliranog radio signala koji se prenosi na liniju.
Generator nosive frekvencije generira oscilacije nosive frekvencije koje su nositelji poruke. U suvremenim komunikacijskim sustavima generator nosive frekvencije izveden je kao sintetizator frekvencije. Sintetizator frekvencije je uređaj dizajniran za generiranje vrlo stabilnih oscilacija u zadanom frekvencijskom rasponu, određenom stabilnošću parametara glavnog oscilatora.
Modulator je čvor u kojem se prenesena poruka superponira na parametre titranja nositelja. Kod generiranja radio signala s amplitudnom ili faznom modulacijom u RPD-u, sintetizator frekvencije proizvodi oscilacije s konstantnom frekvencijom. Dodatnim utjecajem modulirajućeg signala na frekvenciju izlazne oscilacije frekvencijskog sintetizatora moguće je dobiti radio signale s frekvencijska modulacija.
Riža. 7.9 Generalizirani blok dijagram radio odašiljačkog uređaja
Pojačalo snage je dizajnirano za povećanje razine radio signala do vrijednosti određene snagom emitiranog signala u komunikacijskom sustavu. Potrebno usklađivanje RPDU s antenom osigurava izlazni krug.
Prednosti digitalne metode obrada informacija (prijenos, pohranjivanje, transformacija) pridonijela je širenju digitalnih komunikacijskih sustava. Prednost predstavljanja signala u digitalnom obliku je i njegova univerzalnost, odnosno neovisnost o prirodi poruka koje se prenose. Moderni komunikacijski sustavi sposobni su prenositi ne samo diskretne poruke, ali i kontinuirano (i po vremenu i po razini). Preobratiti se kontinuirani signali Digitalni pretvarači se pretvaraju u posebne uređaje - analogno-digitalne pretvarače (ADC).
U analogno-digitalnom pretvaraču, iz neprekidnog vremenskog signala, prvo se odabiru vrijednosti signala u određenim vremenskim točkama. Najčešće se takva očitanja uzimaju u redovitim intervalima. Odabrane vrijednosti signala nazivaju se uzorci, a operacija dobivanja uzoraka naziva se vremensko uzorkovanje.
U sljedećoj fazi obrade cijeli raspon mogućih vrijednosti signala se dijeli na određeni broj intervala i utvrđuje se kojem od tih intervala pripada vrijednost trenutnog uzorka. U ovoj fazi obrade ne uzima se vrijednost signala prava vrijednost uzoraka i najbližu zaokruženu vrijednost signala. Ova vrijednost može odgovarati sredini intervala u koji ovaj uzorak spada ili nekoj drugoj vrijednosti iz tog intervala (početak ili kraj ovog intervala). Operacija zamjene stvarne vrijednosti signala s najbližom zaokruženom vrijednošću naziva se kvantizacija, a širina tog intervala naziva se korak kvantizacije. Ako su svi intervali na koje su podijeljeni moguće vrijednosti signali identični, onda se takva kvantizacija naziva uniformnom. U nekim slučajevima, na primjer, pri prijenosu govora, ispada da je korisno učiniti takve intervale nejednakima. U ovom slučaju govore o nejednolikoj kvantizaciji.
U posljednjoj fazi analogno-digitalni pretvarač zamjenjuje stvarnu vrijednost uzorka s brojem intervala unutar kojeg se nalazi vrijednost ovog uzorka. Operacija zamjene uzorka vrijednosti brojem (kodom) naziva se kodiranje. U suvremenim sustavima najrašireniji je prikaz uzoraka u obliku binarnih kodova. Primljeni kodovi se zatim prenose preko komunikacijskog sustava.
Pojednostavljeni blok dijagram primopredajnika digitalni sustav veza je prikazana na slici 7.10. Razmotrimo rad ovog uređaja.
Riža. 7.10 Primopredajnik digitalnog komunikacijskog sustava
Kontinuirana poruka iz izvora poruke stiže do uređaja koji se naziva koder. Kodiranje u širem smislu odnosi se na operaciju pretvaranja uzoraka kontinuiranih signala u niz kodni znakovi. Kao rezultat toga, na izlazu kodera, električni signali, koji odgovara nizu kodova i definiranom prenesena poruka.
Kodni signali u obliku niza impulsa se zatim dovode do modulatora, na čiji se drugi ulaz dovodi oscilacija nosive frekvencije s izlaza sintetizatora frekvencije. Modulator izvodi odgovarajuću modulaciju (amplitudu, fazu, frekvenciju itd.) oscilacija nosive frekvencije u skladu s dolaznom kodnom sekvencom. Modulirani signali se zatim pojačavaju na potrebna razina pomoću pojačala snage i zrači ih odašiljačka antena.
Usmjeren na prijemnu antenu elektromagnetska radijacija dovode se na ulaz pojačala i pretvarača frekvencije, gdje se izoliraju i pojačavaju oscilacije nosive frekvencije korisnog signala. Demodulator demodulira primljenu poruku, a na izlazu demodulatora generira se niz impulsa koji odgovara nizu impulsa poslane poruke (na izlazu enkodera), koji se dovodi u dekoder. Dekoder izvodi obrnutu operaciju kodiranja i rekonstruirana poruka se šalje primatelju poruke.
U jednom primopredajnom uređaju, koder i dekoder obično su kombinirani u jednu strukturnu jedinicu (obično jedan čip), a kombinirani blok koder-dekoder naziva se kodek na temelju prvih slova njegovih komponenti. Slično, kombinirana jedinica modulator-demodulator naziva se modem.
Radiopredajnici se razlikuju po namjeni, radnim uvjetima, vrsti modulacije radiosignala i drugim karakteristikama.
Glavni energetski pokazatelji RPdU uključuju količinu snage signala koja se dovodi do antene i koeficijent korisna radnja. Pravi se razlika između vršne snage korisnog signala RpdU i prosječne vrijednosti snage u određenom vremenskom intervalu. Učinkovitost je omjer korisne snage koja se dovodi anteni i snage koju troši daljinski upravljač iz izvora napajanja.
Frekvencijski raspon u kojem ovaj RPDU radi podrazumijeva se kao frekvencijski pojas koji je neophodan za prijenos korisnih signala u komunikacijskom sustavu i koji je ovom RPDU dodijeljen za generiranje radijskih signala. Nažalost, osim korisnih signala, uređaji za radio odašiljanje Također emitiraju bočne vibracije.
Izvanpojasne emisije su oni signali koje generira radio prijamnik, čiji se spektri nalaze izvan pojasa dodijeljenog danom komunikacijskom sustavu. Izvanpojasne emisije su izvori dodatnih smetnji za komunikacijske sustave koji rade u drugim frekvencijskim pojasima.
Važna karakteristika komunikacijskih sustava je stabilnost frekvencije emitiranih oscilacija. Nestabilnost frekvencije RPDU-a podrazumijeva se odstupanje frekvencije emitiranih oscilacija u odnosu na nazivnu vrijednost. Nedovoljna stabilnost frekvencije smanjuje kvalitetu komunikacije i može uzrokovati smetnje za radio uređaje koji rade u susjednim frekvencijskim rasponima.
Radiopredajnici se prema namjeni dijele na komunikacijske i radiodifuzijske. Prema uvjetima rada, RPDU se dijele na stacionarne i mobilne (instalirane na pokretne objekte: zrakoplove, automobile, prijenosne itd.). RPDU se također razlikuju po rasponu radnih frekvencija, snazi emitiranih oscilacija itd.
Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije
Omsko državno tehničko sveučilište
Odjel za RTU i SD
Nastavni projekt
Proračun, projektiranje i projektiranje radiopredajnika
Voditelj projekta:
Eltsov A.K.
Razvijen od:
studenti grupe RI-419
Kuprin V.I.,
Glazkov A. V.
Omsk 2002
anotacija
Ovaj predmetni projekt ispituje problem projektiranja kratkovalnog radio odašiljačkog uređaja s amplitudnom modulacijom. Prilikom projektiranja rješavaju se zadaci koji se sastoje u izradi blok dijagram, proračun pojačala snage, kvarcnog autooscilatora i prilagodbenog sklopa aktivni element s opterećenjem. Prethodno, srednje i konačno pojačalo snage izračunavaju se prema konstanti i naizmjenična struja. U sljedećoj fazi projektiranja odabrane su standardne komponente - kondenzatori i otpornici, izračunati su induktori i izrađena je električna shema strujnog kruga projektiranog radio odašiljača.
Uvod
Radio odašiljači su uređaji dizajnirani za obavljanje dvije glavne funkcije - generiranje elektromagnetskih oscilacija visoke ili ultra visoke frekvencije i njihovo moduliranje u skladu s odaslanom porukom. Radiopredajnici su dio radiokompleksa, koji također sadrže antene, radioprijemnike i razne pomoćne uređaje.
Jedan od glavnih trendova u razvoju tehnologije radio-odašiljačkih uređaja je želja da se radijski odašiljač, ako je moguće, u potpunosti izradi na poluvodičkim uređajima i integrirani krugovi. Ako je potrebno izlazna snaga ne mogu osigurati postojeći generatorski poluvodički uređaji, tada se izvode izlazni stupnjevi odašiljača vakuumski uređaji: radio cijevi, klistroni, cijevi s putujućim valom itd.
Razvoj uređaja za radio odašiljanje rješenje je kompleksa problema sklopa i dizajna. Dizajn pojačala, njegova obradivost i stabilnost tijekom vremena uvelike ovise o tome koliko je racionalno odabran krug i ispravno izračunat način rada njegovih elemenata.
Radioodašiljači se klasificiraju prema namjeni, radnim uvjetima, izlaznoj snazi, frekvenciji, vrsti modulacije itd. Na temelju izlazne snage radioodašiljače na poluvodičkim elementima možemo podijeliti na male snage, srednje snage i velike snage; po frekvenciji - visokofrekventni i ultravisokofrekventni.
Razvoj VHF pojasa za potrebe radiokomunikacija i emitiranja započeo je nešto kasnije od HF pojasa. To je zbog dva razloga: poteškoća povezanih s pojačavanjem VHF i UHF vibracija i ograničenog raspona širenja valova u tim rasponima. Poteškoće povezane s pojačanjem signala prevladane su stvaranjem metal-keramičkih generatorskih žarulja i uređaja, čiji se rad temelji na korištenju inercije protoka elektrona. Relativno mali domet VHF odašiljača u mnogim se slučajevima iz mane pretvara u prednost - postaje moguće opetovano koristiti iste radne frekvencije u različitim zemljopisnim područjima. izbrisani prijatelj jedna od druge točke.
1. Izbor i proračun blok dijagrama
Razmotrimo konstrukciju i izračun blok dijagrama RPDU prikazanog na slici 1. Ova opcija blok dijagram se sastoji od:
ZG - glavni oscilator (autogenerator);
BU - međuspremnik kaskada;
Množač frekvencije;
PU - pretpojačalo snage; konačno pojačalo snage;
M - modulacijski uređaj;
Imajte na umu da se u složenijim profesionalnim RPDU umjesto SG-a koristi pobudnik koji se temelji na sintetizatoru frekvencije, a sam blok dijagram ima malo drugačiji oblik.
Zadatak proračuna blok dijagrama je određivanje optimalnog broja k visokofrekventnih stupnjeva između glavnog oscilatora i konačnog pojačala snage.
Očito, vrijednost oscilacijske snage potrebne od aktivnog elementa pogonskog stupnja može se izračunati pomoću formule
;
gdje je oscilatorna snaga n-te kaskade
Dobitak snage n-tog stupnja.
Nakon što ste dovršili rješenje problema raspodjele faktora pojačanja po svim stupnjevima projektiranog uređaja, možete odrediti potrebnu snagu glavnog oscilatora:
;
gdje je i = n - 1 broj stupnjeva pojačala.
Navedena stabilnost radne frekvencije RPDU može se postići samo korištenjem high-Q elemenata, na primjer, kvarcnih rezonatora, u glavnom oscilatoru kao oscilatornom sustavu. Treba imati na umu da snaga glavnog oscilatora ne smije biti veća od 20 ... 50 mW, a frekvencija kvarcnog rezonatora ne smije biti veća od 10 ... 15 MHz. U ovom slučaju možete dobiti relativnu nestabilnost<1...2∙10-5.
Faktor množenja frekvencije u međustupnjevima (množitelji frekvencije) definiran je kao omjer frekvencija izlaznog stupnja i glavnog oscilatora.
S obzirom da su energetska svojstva frekvencijskih množitelja lošija od pojačala snage, obično se koriste množitelji dva i tri.
Imajte na umu da u RPDU s frekvencijskom modulacijom, množenje frekvencije također omogućuje povećanje odstupanja frekvencije.
2. Proračun visokofrekventnog pojačala snage
.1 Proračun PA pomoću kruga sa zajedničkim emiterom
Za izračun su potrebni sljedeći početni podaci:
Izlazna snaga odašiljača (90 W),
Radna frekvencija odašiljača (103 MHz),
Otpor opterećenja (50 Ohm).
Električni proračun načina rada aktivnog elementa provodi se odvojeno za kolektorske i ulazne krugove.
Razmotrimo izračun kruga kaskadnog kolektora:
1. Da bi se postigao maksimalni dobitak snage i učinkovitost, tranzistor mora raditi u kritičnom načinu rada s kutom prekida. Za koje vrijednosti nalazimo iz tablica ili grafikona.
Nađimo izlaznu snagu pojačala
; 
,
gdje je učinkovitost izlaznog oscilatornog sustava.
Amplituda prvog harmonika napona na kolektoru:
(napon napajanja mora odgovarati standardnom rasponu vrijednosti danom u GOST 21128-83. U našem slučaju, Ep = 27 V)
Maksimalni napon na kolektoru ne smije prelaziti dopušteni:
Za naš tranzistor.
Ako ovaj uvjet nije ispunjen, potrebno je smanjiti Ep ili razmisliti o zamjeni aktivnog elementa.
Amplituda prvog harmonika kolektorske struje
;
A.
Otpor opterećenja kolektora
Ohm.
Istosmjerna komponenta kolektorske struje
;
gdje je odnos 
- koeficijent oblika izlazne struje za 1. harmonik.
Maksimalna struja kolektora (visina impulsa izlazne struje) jednaka je:
;
Potrošnja energije iz napajanja:
Učinkovitost kolektorski krug za dati teret:
Rasipanje snage na kolektoru tranzistora
;
.
Električni proračun ulaznog kruga tranzistora pri proračunu ulaznog kruga tranzistora spojenog prema krugu s OE pretpostavlja da je otpornik Radd spojen između njegove baze i terminala emitera, čiji se otpor može približno odrediti formulom :
,
gdje je strujni dobitak u krugu s OE;
granična frekvencija;
Se je kapacitet emiterskog spoja.
Vrijednost amplitude bazne struje:
gdje je faktor korekcije;
Sk je barijerni kapacitet kolektorskog spoja.
,
gdje je: E'b - granični napon struje kolektora, jednak (modulo) 0,6 ÷ 0,7 V za silicijske tranzistore;
U.
Konstantne komponente struje baze i emitera:
4. Aktivna komponenta ulaznog otpora tranzistora na radnoj frekvenciji:
,
gdje: nalaze se prema formulama koje odgovaraju ekvivalentnom krugu ulaznog otpora tranzistora (slika 2):
gdje je: Ska = (0,2) Ska =30 pf - barijerni kapacitet aktivnog dijela kolektorskog spoja;
rb = 0,36 Ohm - otpor osnovnog materijala.
Ako rb nije dan, onda se približno može odrediti formulom rb =
10.8 - vremenska konstanta prijelaza kolektora;
Otpor spoja emitera (ako nije dan, može se uzeti = 0)
Imajte na umu da se parametri i koriste za određivanje reaktivne komponente ulaznog otpora tranzistora.
Snaga uzbude na radnoj frekvenciji bez uzimanja u obzir gubitaka u ulaznom prilagodbenom krugu:
6. Dobitak snage tranzistora na radnoj frekvenciji:
7. Ukupna snaga koju rasipa tranzistor:
Pras vrijednost je početni parametar za proračun toplinskog režima tranzistora i njegovog sustava hlađenja.
.2 Proračun spoja spoja aktivnog elementa s opterećenjem
Sklop za usklađivanje obavlja dvije glavne zadaće. Prvi je pretvaranje otpora opterećenja u otpor, drugi je filtriranje vanjskih harmonika.
U uskopojasnim tranzistorskim GVV-ovima, posebno u izlaznim stupnjevima radio-odašiljačkih uređaja, naširoko se koristi krug u obliku slova U, dijagram koji je prikazan na slici 3.
Zbog geometrijske simetrije kruga, njegova implementacija je moguća na , uključujući i na . Očito, ako su otpori jednaki, glavna svrha kruga je filtriranje viših harmonika AE izlazne struje.
U nizu slučajeva, na primjer, ako se vrijednost induktiviteta L pokaže premalom, što otežava ili onemogućuje njegovu implementaciju, tada se ekvivalentna induktivna reaktancija izvodi u obliku serijskog spoja induktiviteta LE i kapaciteta Se . Dijagram strujnog kruga u obliku slova U u ovom slučaju prikazan je u obliku kruga prikazanog na sl. 4.
Ispod je postupak za izračun prilagodbenog kruga prikazanog na slici 4. Imajte na umu da se svi izračuni izvode u osnovnim jedinicama (Ohm, Hn, V, A, F, itd.).
Postavljamo vrijednost valne impedancije kruga:
gdje je f frekvencija signala.
Odredimo induktivitet kola Le:
3. Na frekvenciji signala f izračunati prilagodni krug se svodi na oblik prikazan na sl. 3, a elementi L, Le, Ce su u omjeru:
Vrijednost L mora biti navedena u skladu s formulom:
4. Odrediti vrijednost kapaciteta kondenzatora Se:
5. Odrediti vrijednost kapaciteta kondenzatora C1 i C2:
C1=1010 pF, (1000 pF je standardna vrijednost);
pF.
C2=146 pF, (150 pF je standardna vrijednost).
Otpor uveden u krug bit će jednak:
Rin = 2,323 Ohma.
Faktor kvalitete opterećenog kruga
gdje je intrinzični otpor gubitka induktiviteta petlje, određen u procesu proračuna strukture. Za približne izračune možete uzeti (Ohm).
8. Od posebnog je interesa izračun koeficijenta filtriranja viših harmonika za izlazni stupanj.
U određenom slučaju, kada možete koristiti izraz
gdje je: n=2 - jednociklični krug.
Zatim je potrebno usporediti dobivenu vrijednost koeficijenta filtracije sa traženom vrijednošću ovog koeficijenta Ft, izračunatom iz literature. Ako je F< Фт следует переходить к двух или трехконтурной схеме согласующей цепи.
S obzirom na činjenicu da u višestupanjskom odašiljaču svi stupnjevi nakon moduliranog rade u načinu pojačavanja moduliranih oscilacija, potrebno je provjeriti sustav opterećenja kako bi se osigurala potrebna širina pojasa:
2.3 Odabir i proračun dizajna hladnjaka
Za uklanjanje topline iz poluvodičkih uređaja koriste se odvodi topline, čije se djelovanje temelji na različitim metodama rasipanja toplinske energije: toplinska vodljivost, prirodna prisilna konvekcija zraka i tekućine i promjene u agregatnom stanju tvari.
Postoje dva načina za izračunavanje toplinskih uvjeta poluvodički uređaj s hladnjakom:
pri zadanim vrijednostima snage P koju rasipa poluvodički uređaj, temperatura tijela uređaja i temperatura pn spoja i temperatura okoliš Zatim se izračunavaju geometrijske dimenzije hladnjaka;
za zadane geometrijske dimenzije hladnjaka, temperaturu okoline Tc, temperaturu p-n spoja ili temperaturu tijela uređaja izračunava se snaga koju rasipa poluvodički uređaj s hladnjakom.
Konkretno, za izračun su potrebni sljedeći parametri:
P - snaga koju troši uređaj, W.
Sobna temperatura, .
Maksimalna temperatura spoja, .
Toplinski otpor prijelaz - kućište, .
Otpor toplinskog kontakta, .
1. Za hlađenje tranzistora potreban je radijator, njegov toplinski otpor izračunava se formulom:
2. Prosječna površinska temperatura hladnjaka:
Tsr= P∙Kt-s.out.d+ To.s=75,8°C.
Minimalna duljina rebra:
Debljina peraje:
d=0,003 m=3 mm.
Debljina ploče hladnjaka:
q=0,003 m=3 mm.
Udaljenost između rebara:
b=0,012 m=12 mm.
Visina rebra:
h=0,025 m=25 mm.
Dužina rebra:
L=0,13 m=130 mm.
Broj komada rebara:
n=(l+b)/(b+d)=10.
Duljina ploče hladnjaka na kojoj su razvijena rebra:
l=b(n-l)+2d=0,11 m=110 mm.
Glatka površina hladnjaka:
Sgl=L∙L=0,016 m2=16 mm2.
Površina rebraste površine hladnjaka:
Sop=S1+ S2 +S3 =0,08 m2=80 mm2.
13. Koeficijent prolaza topline zračenjem:
αl=εφf(Tsr+ T.s)=8,1 W/(m∙S).
Koeficijent prijenosa topline konvekcijom:
αk=A1*Tm[(Tsr- To.c)/L]=3,96 W/(m∙S).
Koeficijent prolaza topline glatke površine:
αhl= αl + αk = 12,06 W/(m∙C).
Snaga raspršena glatkom površinom:
Rgl = αgl ∙ Sgl ∙ (Tsr-To.s) = 40 W.
Toplinska otpornost glatke površine:
Rt.hl=1/(αhl ∙ Shl)= 4,98 C/W.
Temperatura okoline između peraja:
To.c1= Tsr-N∙ (Tsr - T.s)=61°S,
Tm1=0,5(Tsr + To.s1)= 66° S.
Koeficijent prijenosa topline konvekcijom:
20. Koeficijent prolaza topline zračenjem:
αl.or = εφf(Tsr+ To.s) = 1,6 W/(m∙C).
Snaga koju rasipa rebrasta površina hladnjaka
RT.or=[ αk (Tsr- To.s) + αl (Tsr- To.s)] *S= 5 W.
Toplinska otpornost rebraste površine hladnjaka
Rt.or=(Ts-To.s)/ Rt.or= 21 C/W.
Ukupna toplinska otpornost hladnjaka
Rt.calc= (Rt.hl∙ RT.op)/ (Rt.hl+RT.op)= 18 C/W.
Snaga raspršena glatkim i rebrastim površinama hladnjaka
RT=Ht.gl+Rt.or= 58 W.
2.4 Izbor i proračun induktora
Nakon završetka električnog proračuna potrebno je odabrati vrstu kondenzatora. U tom slučaju, kondenzator mora biti odabran iz odgovarajućih TKE grupa, imati potrebnu vrijednost kapaciteta (po mogućnosti iz serije E12), izdržati napon koji djeluje na njih i propustiti odgovarajuću struju kroz njih.
Kako bi se zadovoljili zahtjevi pouzdanosti, mora postojati određena granica napona i struje. Ako je u referentnim podacima umjesto dopuštene struje i napona navedena dopuštena jalova snaga, tada se odabir dizajna vrši uzimajući u obzir vrijednost ovog parametra.
pojačalo oscilator snage frekvencije
Induktori se ne proizvode kao standard, a podaci dobiveni iz proračuna strujnog kruga koriste se pri razvoju dizajna zavojnice. Induktori obično imaju cilindrične zavoje i izrađuju se kao jednoslojni ili višeslojni. U nastavku ćemo razmotriti postupak izračuna jednoslojne zavojnice, čija je skica prikazana na slici 5.
Postavljamo omjer duljine zavojnica i njenog promjera unutar
.
2. Odredite površinu uzdužnog poprečnog presjeka zavojnice S = lD pomoću formule
gdje je koeficijent koji karakterizira specifično toplinsko opterećenje po 1 cm2 poprečnog presjeka svitka. Tipična vrijednost ovog koeficijenta:
3. Odredite dimenzije zavojnice u centimetrima:
4. Broj zavoja zavojnice W može se odrediti poznatom formulom
gdje je LE induktivitet, μH.
5. Promjer d žice zavojnice (mm) izračunava se pomoću formule:
gdje je Ik amplituda struje petlje, A,
f - radna frekvencija, MHz.
Određujemo (razjašnjavamo) svojstven otpor gubitku zavojnice petlje na radnoj frekvenciji.
gdje je f radna frekvencija, MHz, d je promjer žice, mm, D je promjer zavojnice, mm.
Učinkovitost kruga
3. Frekvencijski množitelji
Množači frekvencije (MF) nazivaju se takvi GVV, frekvencija osciliranja, čiji je izlaz 2, 3..., n puta veći od izlaza. Pojačalo se razlikuje od pojačala snage po tome što je njegov izlazni krug podešen na drugi, treći ili n-ti harmonik ulaznog napona. Treba napomenuti da su energetski pokazatelji pojačala niži od onih kod pojačala snage, što je posljedica smanjenja amplitude harmonijskih komponenti u impulsu struje kolektora kako se povećava faktor množenja.
Prilikom konstruiranja HF-a, preporuča se odabrati tranzistor s visokom graničnom frekvencijom (), jer s povećanjem radna frekvencija() impuls kolektorske struje se širi i sadržaj viših harmonika u njemu naglo opada. Dolje navedena opcija izračuna pretpostavlja da je relacija zadovoljena, tj. smatra se da je aktivni element bez inercije.
Za izračun su potrebni sljedeći početni podaci:
Izlazna snaga,
Izlazna frekvencija,
N je faktor množenja.
Vrsta aktivnog elementa odabire se na temelju izračunate izlazne snage i izlazne frekvencije osciliranja.
Razmotrimo izračun kruga kaskadnog kolektora.
1. Optimalni granični kut pri kojem se dobivaju maksimalne vrijednosti određuje se formulom
2. Pronađite amplitudu N-harmonijskog napona na izlazu aktivnog elementa koji radi u graničnom (kritičnom) načinu rada:
gdje je napon napajanja radiopredajnika,
Strmina linije graničnog načina rada.
Odrediti amplitudu N-tog harmonika kolektorske struje
4. Maksimalna vrijednost struje kolektora je
5. Istosmjerna komponenta kolektorske struje
6. Potrošnja energije iz napajanja
7. Snaga raspršena na kolektoru
8. Učinkovitost
Izračunavamo ulazni krug
Odredite amplitudu izmjeničnog napona na bazi
gdje je = 4.1 nagib karakteristike prolaza.
3. Odredite potrebnu snagu uzbude
4. Dobitak snage
5. Ulazna impedancija stupnja
Proračun vrijednosti elemenata kruga množitelja
Istosmjerna komponenta bazne struje
Nalazimo iz stanja
Induktivitet Lr nalazi se iz uvjeta:
lb nalazimo iz relacije dakle
sbl nalazimo iz uvjeta dakle
4. Kvarcni oscilatori
Visoka stabilnost radne frekvencije u višestupanjskim radio-odašiljačkim uređajima osigurava glavni oscilator. Trenutna uporaba konvencionalnih LC generatora kao master oscilatora, čak i kada su poduzete posebne mjere zaštite od vanjskih utjecaja, ne zadovoljava dovoljno sve veće zahtjeve za stabilnošću visokofrekventnih oscilacija.
Korištenje kvarcnih rezonatora u autooscilatorima kao dijelu oscilatornog sustava omogućuje izgradnju master oscilatora s prilično visokim tehničkim karakteristikama. S optimalnim odabirom i proračunom parametara elemenata kruga i njihovog načina rada, stabilnost frekvencije CG bez korištenja toplinske kompenzacije i termostatiranja određena je uglavnom stabilnošću frekvencije rezonatora. Stabilnost frekvencije CG obično se procjenjuje promjenama frekvencije uslijed promjena temperature okoline, učinaka mehaničkih i klimatskih destabilizirajućih čimbenika, kao i starenja.
Postoje mnoge vrste CG shema. Široku primjenu imaju oscilatorski krugovi koji se dobivaju zamjenom jednog od induktiviteta trotočkastog autooscilatora s kvarcnim rezonatorom. Konkretno, u srednjofrekventnom području najviše se koristi kapacitivna trotočka koja omogućuje visoku stabilnost frekvencije. Posebnost oscilatorskih krugova je da rade samo na frekvenciji kvarca. Ako kvarcni rezonator ne radi, dolazi do oscilacija u autooscilatoru.
Do 15...20 MHz, kvarcni rezonatori rade prema prvom (osnovnom) harmoniku, na višim frekvencijama koriste se oscilacije neparnih mehaničkih harmonika. Kvarcni rezonator i aktivni element (tranzistor) odabiru se na temelju električnih parametara, kao i radnih uvjeta, dimenzija i cijene.
Približna vrijednost relativne nestabilnosti frekvencije CG, na primjer, u temperaturnom području od -10 °C do +50 °C može biti 2...5∙10-5. Poznavanje ove vrijednosti potrebno je pri izradi blok dijagrama i odabiru tipa glavnog oscilatora.
5. Projektiranje kristalnih oscilatora s izravnom frekvencijskom modulacijom
.1 Značajke konstrukcije naponski upravljanih generatora
Pri razvoju frekvencijski kontroliranog CG-a potrebno je pravilno odabrati frekvenciju generatora, rezonatora i elemenata za upravljanje frekvencijom kako bi se osigurala potrebna ograničenja ugađanja uz visoku stabilnost frekvencije korištenjem najjednostavnijih sklopovskih rješenja. Osim osiguranja određenog odstupanja frekvencije prema CG pri generiranju FM oscilacija izravnom metodom, postoji zahtjev za minimalnim nelinearnim izobličenjima modulirajućeg kanala, koja su uzrokovana nelinearnošću karakteristika varikapa i rezonatora. Najučinkovitiji način njihovog smanjenja je spajanje induktora paralelno s rezonatorom.
Zbog niza objektivnih razloga, frekvencijski kontrolirani CG se najviše koriste u rasponu od 5..20 MHz. U ovom rasponu kvarcni rezonatori rade, u pravilu, na osnovnoj frekvenciji, sami piezoelementi su ravne ploče, a vrijednosti m i Co omogućuju dobivanje frekvencijskog podešavanja reda ±1000∙10- 6 s relativno visokom stabilnošću frekvencije. Na nižim frekvencijama, piezoelementi rezonatora T reza imaju oblik bikonveksne leće, što smanjuje m i otežava postizanje velikih granica ugađanja frekvencije.
5.2 Dizajn naponski upravljanog CG s frekvencijskom modulacijom
Sastavljanje i proračun strukturnog dijagrama u skladu s Poglavljem 2 ovih uputa trebalo je provesti uzimajući u obzir stvarne mogućnosti konstruiranja glavnog kvarcnog oscilatora. Koristeći rezultate ovog izračuna, razjašnjavamo potrebne početne podatke.
sl.6. Frekvencijski modulirani kvarcni oscilator.
Na temelju referentnih podataka odabiremo AT rezonator - medij koji radi na osnovnoj frekvenciji. Zapisujemo parametre rezonatora: Rkv, m, C0.
Odaberite aktivni element. Na primjer, tranzistor KT324, čiji je nagib statičke karakteristike pri kolektorskoj struji od 1 ... 2 mA 35 ... 50 mA / V. (Naravno, uzimajući u obzir specifičnosti određenog zadatka, treba odabrati tranzistor s odgovarajućim parametrima).
Određujemo kontrolni otpor autooscilatora:
,
Imajte na umu da ga treba izračunati za minimalnu vrijednost nagiba S i = 0,2 (koeficijent sigurnosti uzbude K3 = 5).
Pronađimo vrijednosti kapacitivnosti povratne sprege (C3 i C4) generatora.
Što je potrebno da se spriječi otvaranje varikapa modulacijom napona i napona visoke frekvencije;
amplitudna vrijednost modulirajućeg napona.
Reduciranu vrijednost Xrn određujemo pomoću formule:
8. Izračunavamo kapacitet varikapa pri prednaponu od Evn - 4 V:
gdje je: 1/2 - koeficijent za oštre prijelaze.
Od komercijalno proizvedenih varikapa biramo jedan takav da serijski spojevi dvaju varikapa daju kapacitet približno jednak St. Uzmimo varikap KV110B.
Kako bi se omogućio rad blizu serijske rezonantne frekvencije kvarcnog rezonatora, induktor L2 je spojen u seriju s njim.
Određujemo vrijednost induktiviteta podešavanja za dvije granične vrijednosti kapacitivnosti odabranih varikapa:
,
gdje je SVN kapacitivnost varikapa pri konstruiranju prednapona od 4 V. Štoviše, na dnu raspona parametara poluvodičkih uređaja zamijenite donju i gornju vrijednost kapaciteta u formuli za određivanje granica promjene induktiviteta umjesto EHV.
Nakon određivanja gornje i donje vrijednosti L2, nalazimo prosječnu vrijednost induktiviteta Lav.
Određujemo koeficijent nelinearne distorzije:
11. Budući da je koeficijent nelinearnog izobličenja u izvornim podacima (Kf = 5%), da bismo ga smanjili, spojimo induktor L1 paralelno s rezonatorom. Vrijednost ovog induktiviteta određena je formulom:
Gdje 
- smanjen otpor induktiviteta.
Izračunavamo koeficijent nelinearnog izobličenja uzimajući u obzir uključivanje induktora L1 paralelno s rezonatorom:
Zaključak
Sukladno tehničkim specifikacijama, proračunat je radio odašiljač. Zahvaljujući dobro dokumentiranoj literaturi o sličnim uređajima i suvremenoj elementarnoj bazi, postala je moguća jednostavna implementacija radio odašiljača. Razmotrena je varijanta njegovog dizajna.
Napravljen je proračun pojačala snage, množitelja frekvencije i kvarcnog autooscilatora radio odašiljača koji emitira u VHF pojasu na frekvenciji od 103 MHz, izlazne snage 90 W. Za napajanje uređaja potreban je 27V DC izvor.
Napomena: konačna konfiguracija i izbor elemenata kruga provodi se tijekom izrade makete radio-odašiljača.
Književnost
1. Projektiranje radijskih odašiljača: Udžbenik. priručnik za sveučilišta / Uredio V.V. Shahgildyan. - 4. izdanje, revidirano. i dodatni - M.: Radio i komunikacije, 2000. - 656 str.
2. Projektiranje radiopredajnih uređaja: Udžbenik za visoka učilišta / Ed. V.V. Shakhgildyan. - M.: Radio i komunikacije, 1993. -512 str.
Dizajn radijskih odašiljača: Udžbenik za visoka učilišta / Ed. V.V.Shahgildyan. - 4. izdanje, revidirano. i dodatni - M.: Radio i komunikacije, 2000. - 656 str.
Dizajn mikrovalnih radio odašiljačkih uređaja / Ed. G. M. Utkina.-M.: Sov. radio, 1979.-320str.
Projektiranje radiopredajnika s tranzistorima. Smjernice za dizajn kolegija. - Rotoprit TIASUR. - Tomsk, 1987. - 79 str.
Pružanje toplinskih uvjeta za elektroničke proizvode./ A. A. Černišev, V. I. Ivanov, A. I. Aksenov, D. N. Gluškova. - M.: Energija, 1980. - 216 str.
GOST 21128-83. Sustavi, mreže, izvori, pretvarači i prijamnici električne energije. Nazivni naponi do 1000 V. - M.: Standards Publishing House, 1983.
GOST 22579-86. Radiopostaje s jednopojasnom modulacijom kopnene pokretne službe. - M.: Izdavačka kuća za standarde, 1986
GOST 12252-86. VHF radiopostaje kopnene mobilne službe. - M.: Izdavačka kuća za standarde, 1986
Izrada kolegija i diplome. Smjernice za studente specijalnosti 190200 i 200700. Omsk. - Izdavačka kuća Omskog državnog tehničkog sveučilišta, 1997. - 44 str.
Uređaji za radio odašiljanje. Smjernice za dizajn kolegija. - Ompi. - Omsk, 1985. - 27 str.
Altshuller G. B., Elfimov N. N., Shakulin V. G. Kvarcni oscilatori: Referenca. džeparac. M.: Radio i komunikacije, 1984. - 232 str.
Piezoquartz rezonatori: Priručnik / Ed. P.E. Kandyba i G.P. Pozdnjakova. - M.: Radio i komunikacije, 1992. - 392 str.
Poluvodički uređaji. Tranzistori srednje i velike snage: Priručnik / ur. A.V. Golomedova. - M.: Radio i komunikacije, 1989 - 640 str.
17. Elektronički priručnik o poluvodičkim elementima. Shulgin O.A. v.1.02
Odašiljač amplitudne modulacije
Najjednostavniji sklop odašiljača s amplitudnom modulacijom nosivog vala (sl. 8.1) sadrži pobudnik, množenje frekvencije (MF), stupnjeve za pojačanje snage (PA) i niskofrekventno pojačalo (LF), na koje se dovodi odaslani signal. u ulaz) i amplitudni modulator (AM).
Riža. 8.1. Blok dijagram odašiljača amplitudne modulacije
Patogen je glavni oscilator male snage stabiliziran kvarcnim rezonatorom. Mala snaga glavnog oscilatora omogućuje korištenje u njegovom razvoju visokofrekventnih poluvodičkih uređaja koji imaju manju inerciju, osigurava lakši toplinski režim za rad uređaja za pojačalo i kvarcnog rezonatora, što povećava stabilnost frekvencije. Kvarcni autooscilatori još uvijek rade na relativno niskim frekvencijama (do stotina MHz na kvarcnim harmonicima). Stoga se nakon glavnog oscilatora uključuju kaskade množitelji frekvencije, koji povećavaju frekvenciju titranja na vrijednost nosioca. Množači frekvencije često također povećavaju snagu titranja. Za stvaranje potrebne snage na izlazu odašiljača, krug koristi pojačala snage. Pojačala snage radijskog signala u pravilu se spajaju između stupnjeva množitelja frekvencije, a cijeli taj put naziva se sklop za pojačavanje i množenje. Pojačalo izlazne snage odašiljača napunjeno je na dovod (valovod, kabel itd.) spojen na antenu.
Amplitudna modulacija obično se provodi u izlaznom pojačalu snage. Često je takvo pojačalo snage završni stupanj odašiljača.
Književnost: U I. Nefedov, “Osnove radioelektronike i komunikacija”, Izdavačka kuća “Viša škola”, Moskva, 2002.
PRENOSITELJI AMPLITUDNE MODULACIJE
6.1. OPĆE INFORMACIJE
Kao što je poznato, u skladu s GOST-om za uvjete u radio komunikacijama modulacija je proces promjene jednog ili više parametara nosivog radiofrekvencijskog vala u skladu s promjenama parametara odaslanog (modulirajućeg) signala. Prijevoznik ili nosivi val - električni ili elektromagnetski val dizajniran za proizvodnju radiofrekvencijskog signala putem modulacije. Modulirajući signal sadrži informaciju koju treba prenijeti. Kada amplitudna modulacija(AM) varijabilni (modulirani) parametar harmonijskog nosioca je amplituda oscilacija ja=ja(t), varirajući u odnosu na signal koji se šalje U Ω ( t); Kao rezultat modulacije dobiva se složeno neharmonično titranje.
Trenutno su glavna područja primjene AM: audio emitiranje na "dugim", "srednjim" i "kratkim" valovima (frekventni rasponi LF, MF i HF) i televizijsko emitiranje u metarskim i decimetarskim rasponima (VHF i UHF) - odašiljači slike (vidi tablicu 1.1). U svrhu radiokomunikacije AM se koristi u zrakoplovstvu u rasponima 118... 136 MHz (radiokomunikacija kratkog dometa). U domaćoj praksi AM se također koristi u troprogramskom žičnom emitiranju.
Postojao je trend postupnog prijelaza radijskog emitiranja s AM na jedan bočni pojas (vidi Poglavlje 7). Prije svega, planira se prebaciti emitiranje u HF području na sustav jednopojasne modulacije (SM). Istražuje se upotreba varijante OM-a koja je kompatibilna s AM-om koji se trenutno koristi i koja je sačuvana za blisku budućnost.
Za stvaranje informativnih i umjetničkih programa za zvučno radijsko emitiranje postoje posebna poduzeća - studiji za emitiranje, radio kuće. Središnji studiji za emitiranje nalaze se u Moskvi. Mnogi veći gradovi imaju lokalne radijske studije.
Poruka koju treba prenijeti u obliku ljudskog govora, glazbe itd. pretvara se pomoću mikrofona u električni signal sa složenim spektrom u području tonskih (zvučnih) frekvencija. Taj se signal posebnim telekomunikacijskim kanalima (kabelskim, radiorelejnim i sl.) prenosi do radiodifuznih odašiljača, obično smještenih izvan grada na tzv. radiopredajni centri (stanice).
Zvučni signal karakterizira širina zauzetog frekvencijskog pojasa (Ω min ... Ω max) i intenzitet (napon UΩ). U skladu s prenesenim govorom, glazbom ili njihovom kombinacijom mijenjaju se komponente spektra i njihove vrijednosti; audio emitiranje je slučajan proces. Za odašiljač, ovaj signal je modulirajući.
Raspodjela snage signala u audiofrekvencijskom pojasu karakterizirana je spektralnom gustoćom S(Ω) [ili S(F)]. Na sl. Slika 6.1 prikazuje spektralnu gustoću ruskog govora, povezanu s maksimalnom spektralnom gustoćom promatranom na frekvenciji blizu F= 300 Hz. Kao što se može vidjeti, spektralna gustoća je vrlo neujednačena. Cijeli spektar akustičnih vibracija koje percipira ljudsko uho zauzima široki frekvencijski pojas - otprilike 20...20 000 Hz; maksimalna osjetljivost uha je oko 1000 Hz. Najsnažnije spektralne komponente ljudskog glasa koncentrirane su u uskom pojasu od 200...600 Hz.
Za osiguranje razumljive percepcije govora tijekom radiotelefonske komunikacije (tzv komercijalna radiotelefonija) dovoljno je kroz odašiljač ravnomjerno proći osnovni pojas od 300...3400 Hz (u nekim slučajevima 300...3000 ili drugima) s prihvatljivom neravnomjernošću u ovom pojasu od približno ±(2...3) dB. Da bi se osigurala estetska percepcija u radijskom emitiranju, potrebno je odašiljati znatno širi frekvencijski pojas uz zadanu dopuštenu neravnomjernost: za najviši razred (MB FM emitiranje, vidi Poglavlje 8) 30... 15 000 Hz, za prvi razred (televizijski zvuk) 50. ..10 000 Hz, za drugu klasu (emitiranje iz AM na dugim, srednjim i kratkim valovima) 100...6300 Hz s dopuštenom neravnomjernošću od oko ±(0,7...1,5) dB. Zahtjevi za pokazatelje kvalitete odašiljača za određenu namjenu dati su u relevantnim GOST-ovima.
Riža. 6.1. Spektar govornog signala
Većina signala koja se prenosi preko radio kanala u(t) (govor, glazba itd.) imaju prosječnu vrijednost u 0 = 0. Izuzetak je signal televizijske slike koji sadrži podatke o prosječnom osvjetljenju odaslane slike (za više detalja vidi poglavlje 9).
Norme predviđaju određene pokazatelje energije i kvalitete (parametre kvalitete) odašiljača, mjerene kada se ispitni signali isporučuju u obliku harmoničnih audio signala. Analiza načina rada kaskade odašiljača tijekom modulacije u prvoj aproksimaciji također se bolje (preglednije) provodi pod pretpostavkom harmonijskog modulirajućeg signala. Stoga ćemo u budućnosti odrediti glavne odnose za AM s harmonijskim (kosinusnim) modulirajućim signalom
.
(6.3)
U nekim slučajevima ćemo uzeti u obzir i statistiku stvarnog zvučnog signala.
Modulacijom amplitude, tj. utjecajem modulirajućeg (zvučnog) napona oblika (6.3) na anodnu struju izvora tople vode, komponente strujnog spektra u blizini prvog harmonika mijenjaju se prema zakonu
Na sl. Slika 6.2 prikazuje modulirano titranje oblika (6.4). Modulirana ovojnica oscilacija reproducira valni oblik napona audio frekvencije. Oscilacija (6.4) može se prikazati kao zbroj triju sinusoidalnih oscilacija:
. (6.5)
Slika 6.2. AM vremenski dijagram signala
Riža. 6.3. Spektar AM oscilacija kada je moduliran jednim (a) i
tri ( b) harmonijske vibracije
Riža. 6.4. Vektorski dijagram AM oscilacija pri
modulacija jednim harmonijskim titrajem
Prosječna snaga amplitudno modulirane oscilacije obično se određuje za prosječne statističke vrijednosti modulacijskih koeficijenata:
Gdje m av je prosječna vrijednost modulacijskog koeficijenta u dugom vremenskom razdoblju.
Za postizanje većeg komunikacijskog dometa i (ili) poboljšanje omjera signala i šuma na mjestu prijema, potrebno je povećati snagu bočnih komponenti AM oscilacije. Stoga moramo težiti većoj dubini modulacije t →
m max
→
1, tj. antenske struje ja A i anodni krug ja a1 žarulje (tranzistora) treba linearno varirati od određenog maksimuma do nule. S obzirom na to 
, imamo 
.
AM odašiljači su dizajnirani kao T tah = 1. Uz pretpostavku p = 3,5...4, dobivamo T oženiti se = 0,35...0,4. To znači da je udio bočnih pojaseva tijekom modulacije 1,5...2,2% R 1 max a nazivna snaga žarulja (ili tranzistora) koristi se izuzetno malo. Informacije su sadržane u bočnim trakama. Stoga je važna energetska značajka AM (bez obzira na metodu implementacije) sljedeća: zahtijeva vršnu snagu odašiljača za prijenos relativno niske snage bočnog pojasa R 1 max . To je unatoč činjenici da se vršne vrijednosti modulirajućeg signala pojavljuju relativno rijetko. Visoko umjetnički prijenosi imaju vrlo stroge zahtjeve za nelinearno izobličenje, pa se stoga moraju pomiriti s lošom upotrebom svjetiljki.
Prilikom prijenosa govornih signala, audio signali ograničene amplitude dovode se na ulaz uređaja za modulaciju odašiljača; dopuštena razina izobličenja postiže se korištenjem sofisticiranih uređaja za ograničavanje. Stupanj ograničenja obično ne prelazi 12 dB: C ogre = 20 log( U m /U granica) ≤ 12 dB, gdje U ogrezlo - napon koji odgovara početku ograničenja; U m - vrijednost amplitude napona koji se dovodi do limitera. Time se postiže smanjenje vršnog faktora (kako prosječna vrijednost signala raste), povećanje glasnoće i, posljedično, snage bočnih vrpci. Ova modulacija se zove trapezoidan, jer je oblik ovojnice sličan trapezu (sl. 6.5). Prosječni koeficijent modulacije jednak je 0,7 ... 0,8. Međutim, povećanje razine klipinga za više od 12 dB je nepoželjno zbog povećanog izobličenja.
Riža. 6.5. Vremenski dijagram tijekom modulacije
pravi signal uzimajući u obzir ograničenje
Postoji mnogo različitih metoda za dobivanje AM-a. U velikoj većini slučajeva modulacija se postiže promjenom (modulacijom) napona na nekoj elektrodi žarulje ili tranzistora; ponekad se istovremeno mijenjaju dva ili tri napona – tzv kombinirana modulacija. Ovisnost načina opskrbe toplom vodom o opskrbnom naponu navedena je u § 2.12.
Riža. 6.6. Graf ovisnosti koeficijenta dubine amplitude
modulacija i naponski THD
harmonijski modulirajući signal
Pogodnost generatora za AM može se prosuditi po njegovom tzv karakteristike statičke modulacije(SMX), tj. prema ovisnosti ja a1, ja a0, ja A, R 1 , R 0 , η od bilo kojeg napona napajanja E A, E S, E c1, U c s jednostavnim AM ili iz zajedničke istovremene promjene dva ili tri napona s kombiniranim AM. Ove se karakteristike nazivaju statičkim jer se uklanjaju promjenom konstantnog napona (ili E a, ili E s1 ,) ili promjenom amplitude uzbudnog napona tople vode U S; Ne postoji modulirajući napon audio frekvencije: U Ω = 0.
Karakteristika statičke modulacije GWW kaskade s AM ne uzima u obzir ovisnost njegovih pokazatelja kvalitete i energije o nelinearnosti ulaznog otpora moduliranog GWW i frekvencije modulirajućeg signala Ω. Kako bismo identificirali ove važne ovisnosti, ispitujemo dinamički modulacijski odziv modulirana GVW, tj. ovisnost koeficijenta dubine modulacije amplitude i drugih pokazatelja moda o amplitudi modulirajućeg (zvučnog) napona UΩ. Mjerenja se provode na frekvencijama koje daje GOST; u najjednostavnijim slučajevima to je ili 400 ili 1000 Hz. Pomoću posebnih mjernih instrumenata (ili grubo osciloskopom) mjeri se dubina modulacije za pozitivne i negativne polucikluse ovojnice AM oscilacija:
I 
,
Gdje ;
(vidi sl. 6.2 i 6.6). Podudarnost ovih ovisnosti ( 
) i njihova linearnost ukazuju na simetriju modulacije i mala nelinearna izobličenja, karakterizirana harmonijskim izobličenjem.
Za emitirani odašiljač s AM prema GOST-u u frekvencijskom rasponu 100...4000 Hz i na dubini modulacije t ≈ 50% harmonijskog izobličenja K G ≤ 1%, i na T= 90 % K G ≤ 2 %.
Modulacijski frekvencijski pojas Ω min … Ω max i dopuštena neravnomjernost modulacije T= f(Ω) na UΩ = 0,5 · U A. max = const okarakterizirati amplitudno-frekvencijski odziv odašiljač (frekvencijski odziv), drugim riječima - izobličenje frekvencije (Sl. 6.7).
U skladu s međunarodnim "Propisima o radiokomunikacijama" (M.: Radio i komunikacije, 1985.), AM za potrebe zvučnog radijskog emitiranja ili za radiotelefonske komunikacije ima oznaku AZE (zastarjela i poništena oznaka A3).
Modulator(modulirana kaskada) radio odašiljača je uređaj (kaskada) u kojem se provodi proces modulacije (GOST 24375-80). Ovo je stupanj pojačanja radiofrekvencije (vidi sliku 1.2) između pobudnika i izlaza odašiljača (antene), tj. ili izlazni (završni) stupanj ili neka vrsta međustupnja.
Modulacijski (zvučni) napon (signal) dovodi se do odašiljača iz izvora informacija, na primjer iz mikrofona u studiju za emitiranje. Da bi se osigurao rad modulatora, u pravilu je potrebno prethodno pojačanje modulirajućeg signala. U tu svrhu, odašiljač ima put pojačanja audio frekvencije (modulacijski uređaj), čiji će se izlazni stupanj konvencionalno zvati snažno pojačalo audio frekvencije (MUFA) - modulacijski stupanj. Blok dijagrami AM odašiljača prikazani su na sl. 6.8.
Riža. 6.7. Amplitudno-frekvencijski odziv
Riža. 6.8. Blok dijagrami predajnika s amplitudom
modulacija u izlaznom stupnju ( A), srednja kaskada ( b)
i kada koristite dodatak snage ( V)
Kao što je već spomenuto u pogl. 1, elektromagnetska kompatibilnost (EMC) je najvažniji uvjet za suvremene radio-elektroničke uređaje, uključujući i radio-odašiljače.
Uz dopuštenu nestabilnost radne frekvencije, razinu sporednih i šumnih emisija, odašiljač podliježe zahtjevu prihvatljive razine izvanpojasnog zračenja.
Frekvencijski spektar zračenja odašiljača na zadanoj (radnoj) frekvenciji, formiran tijekom procesa modulacije (manipulacije), sastoji se od osnovnog i izvanpojasnog zračenja.
Riža. 6.9. Predložak zahtjeva za razinu suzbijanja
izvanpojasne emisije odašiljača
Osnovno zračenje sadrži korisne informacije i zauzima tzv potrebna propusnost, tj. frekvencijski pojas dovoljan za određenu klasu zračenja (vrsta modulacije, namjena) da osigura prijenos poruka potrebne brzine i kvalitete pod određenim uvjetima.
Izvan benda je emisija odašiljača na frekvencijama neposredno uz traženu širinu pojasa i proizlazi iz procesa modulacije. (Radijski propisi, GOST “Elektromagnetska kompatibilnost radio-elektroničke opreme. Termini i definicije.”) Izvanpojasno zračenje nije potrebno za rad ovog odašiljača i stvara smetnje za komunikacijske sustave koji rade na frekvencijama neposredno uz traženu frekvenciju. opseg ovog odašiljača.
Izvanpojasne emisije nastaju kada je odašiljač moduliran s pretjerano širokim spektrom, zbog viših harmonika modulirajućeg signala, koji nastaju kako tijekom pojačanja modulirajućeg signala, tako i tijekom procesa modulacije, remodulacije itd.
Izvanpojasne emisije također se javljaju kada je odaslani signal kvantiziran, na primjer, u klasi pojačala D (vidi § 6.8).
U AM radiodifuziji s nazivnim modulirajućim frekvencijskim rasponom od 50... 10 000 Hz, dovoljan stupanj potiskivanja izvanpojasnih emisija osigurava se:
ograničavanje spektra audio frekvencija na izlazu modulacijskog uređaja (na izlazu MUZCH) s posebnim visokopropusnim limiterima, drugim riječima, niskopropusnim filtrima;
niska dopuštena razina nelinearnog izobličenja odašiljača, tj. visoka linearnost modulacije i modulacijskog uređaja (vidi § 6.2 i 6.3).
U GOST-u je dopuštena razina izvanpojasnih emisija utvrđena navođenjem minimalne potrebne supresije razine zračenja na rubovima određenog frekvencijskog pojasa (slika 6.9):
potiskivanje izvanpojasnog zračenja za 40 dB u usporedbi s nosivom snagom na granicama pojasa od 27 kHz, tj. s odstupanjem od nosive frekvencije od ±13,5 kHz;
45 dB odbijanja na rubovima pojasa od 28 kHz (±14 kHz);
odbijanje od 50 dB za pojas od 38 kHz;
Odbijanje od 60 dB za pojas od 66 kHz.
U cijevima i tranzistorima HVV-a moguće su sljedeće metode za dobivanje AM:
na ulaznu elektrodu (mrežu, bazu) promjenom prednapona ( E c , E b) ili uzbuđenje ( U c , U b);
na izlaznu elektrodu (anoda, kolektor) promjenom napona napajanja ( E A, E Do);
kombinirane metode.
Književnost: V.V. Shakhgildyan, “Uređaji za radio odašiljanje”, Izdavačka kuća “Radio i komunikacije”, Moskva, 2003.
1 . Tehnički zadatak
Oblikovati odašiljač emitiranja s AM (PRVAM) sa sljedećim parametrima:
· Snaga u anteni (opterećenje) P ~ =100 kW;
· Karakteristična impedancija dovoda s F = 150 Ohm;
· Učinkovitost hranilice z f = 0,80;
· Koeficijent putujućeg vala KBB = 0,8;
· Maksimalni indeks modulacije m = 1;
· Radni frekvencijski raspon f min - f max, 0,1 - 0,3 MHz;
· Raspon frekvencije modulacije DF = 50 10000 Hz;
· nosiva frekvencija f 0 =200 kHz.
Analiza tehničkih specifikacija:
Radiodifuzijski odašiljači (PRB) s AM koji se koriste u dugim, srednjim i kratkim valovima moraju biti u skladu sa svojim parametrima s GOST 1392468. U cijevnim verzijama odašiljača za primanje AM signala određene snage, najčešći su anodni, anodni- zaslonska ili kombinirana (preko nekoliko elektroda) modulacija u terminalnom stupnju, rjeđe se koristi pojačanje moduliranih oscilacija (UMO).
U sklopu ovog rada izvršeni su sljedeći proračuni:
· završni stupanj na vršnim, minimalnim i telefonskim točkama, kao i na 100% dubini modulacije;
· modulacijski uređaj i električni parametri njegovih elemenata; transformator, prigušnice, blokirni kondenzatori;
· izlazni oscilatorni sustav;
2. Odabir načina gradnje dizajn projektiranog uređaja
Za provedbu ovog uređaja Odabrana je implementacijska opcija s anodnom modulacijom zbog visoke energetske učinkovitosti, dobre linearnosti i široke primjene u radiodifuzijskim odašiljačima. Blok dijagram dizajniranog uređaja prikazan je na slici 1.
Slika 2.1. Blok shema projektiranog AM radio odašiljača.
Približan proračun radioodašiljača s AM prema blok dijagramu
Odašiljač prema tehničkoj specifikaciji mora imati sljedeće parametre: P ~ = 100 kW;
modulacijski indeks m = 1;
radni frekvencijski opseg f min f max = 0,1 0,3 MHz.
Na temelju gore navedenih parametara napravit ćemo približan izračun elemenata radio odašiljača.
Vršna snaga u anteni bit će:
Snage P 1 T i P 1 max koje isporučuju OK uređaji određuju se formulama:
gdje je približna učinkovitost izlaznog oscilatornog sustava. odabrano iz tablice dane u i , učinkovitost hranilice.
Tada je P 1 T = 136 kW, P 1 max = 544 kW.
S obzirom na to da je u OK implementirana anodna modulacija, nazivna snaga električnog generatora odabire se prema pravilu P 1nom?2P 1 T = 272 kW (nazivna snaga generatorskih žarulja).
Jer Pri razvoju OK korišten je push-pull sklop, tada je P 1nom žarulje = .
Izbor vrste žarulje provodi se prema parametrima kao što su P 1nom žarulje i maksimalna radna frekvencija f max.
Prema referentnim tablicama predstavljenim u i, odabrana je svjetiljka GU 66 B sa sljedećim parametrima: E a nom = 10 kV; S = 0,16 A/V, P nom referenca = 150 kW.
Opis žarulje GU 66 B dat je u Dodatku 1.
Principijelni dijagram projektiranog radijskog odašiljača prikazan je na slici 2.2.
Slika 2.2 - Shema projektiranog AM odašiljača.
3 . Izračun završne faze (OK)
U ovom trenutku, OK izračun se izvodi u sljedećim načinima:
· na vršnoj točki;
· na minimalnoj točki;
· na telefonskom punktu;
· pri 100% dubini modulacije.
Dubina modulacije anodnog napona m = 1 u skladu s projektni zadatak.
Shematski dijagram završnog stupnja prikazan je na slici 3.1.
Slika 3.1 Shematski dijagram završne faze.
Napon napajanja anode za način telefonske točke obično se odabire kao:
Odsječni kut je odabran unutar raspona i = 80° - 90°. U ovom slučaju, uzet ćemo granični kut jednak 90?.
3 .1 Proračun završne faze (OK) u maksimum točka
Izračun završne faze u najvećoj točki provodi se prema metodi navedenoj u i.
Napon napajanja anode i napona zaštitne mreže:
E a max = E a . t (1+m)=16 kV
Faktor iskorištenja anodnog napona u graničnom režimu
Amplitudni napon na anodi:
U a max = E amax o max =15,7 kV
Amplituda prvog harmonika anodne struje:
I a 1 max =2=69,2 A
Amplituda impulsa anodne struje
Ja sam == 138,4 A
Ekvivalentni otpor anodnog opterećenja:
Gornji granični kut određuje se iz jednadžbe
Gdje dobivamo = 0,31 rad = 18 0
Istosmjerna komponenta anodne struje uzimajući u obzir skraćeni vrh impulsa
Snaga koju troši anodni krug
Snaga raspršena na anodi
Učinkovitost anodnog kruga u maksimalnom načinu rada
Amplituda pobudnog napona u krugu upravljačke mreže i prednapon
Otpornost na auto bias
gdje je = 71,2 0,? 0,66
Strujne komponente mreže
gdje su koeficijenti i, uzimajući u obzir nesinusoidalnu prirodu strujnog impulsa, pretpostavlja se da su jednaki? 0,66, ? 0,75
Potrošnja energije iz prethodnog stupnja računala i izvora pristranosti
Rasipanje snage na kontrolnoj mreži
3 .2 Izračun konačnog kaskadno (OK) na minimalnoj točki
Izračun načina minimalne točke provodi se prema metodama navedenim u -. Režim minimalne točke karakteriziraju niski naponi na anodi. U području e a >0, intenzitet režima raste i MX je blago savijen. Kako bi se ublažio ovaj fenomen, automatski prednaponski otpor R c .. uključen je u strujni krug.
Minimalni parametri načina izračunavaju se samo za krug upravljačke mreže, . Početni podaci za ovaj proračun su U c max, E c 0, S, R c. .
Da bismo pronašli parametre struje mreže, koristeći metodu opisanu u nalazimo iz jednadžbe
Potrošnja energije iz prednaponskog izvora i iz računala.
3 .3 Izračun konačnog kaskada(OK) na telefonskoj točki
Izračun načina rada telefonske točke provodi se prema metodama navedenim u i.
Komponente anodne struje
Anodni napon i amplituda napona opterećenja
Potrošnja energije i izlaz
3.4 Konačni obračun kaskadno (OK) u načinu modulacije
Izračun OC u modulacijskom načinu rada provodi se prema metodi opisanoj u i.
Prosječna snaga koju troši anodni krug
Snaga koju isporučuje modulacijski uređaj
Prosječna izlazna snaga OK lampi
Prosječna snaga raspršena na anodi.
Prosječna snaga raspršena na kontrolnoj mreži
4 . Proračun predterminalne kaskade
EP za predfinalnu kaskadu odabire se prema sljedeće pravilo: prema referentnim tablicama navedenim u faktoru pojačanja snage N p = 30 .. 50. Uzmimo N p = 50. Tada je snaga prethodnog stupnja potrebna za pobudu OK-a
Za ovu snagu prikladna je svjetiljka GU-39 B, s P nom = 13 kW. Karakteristike GU 39 B date su u Dodatku 2.
P lanac se može koristiti kao koordinacijski lanac za QAP i OK.
5 . R Proračun modulacijskih uređaja
MMU je implementiran pomoću pojačala klase D. Princip rada ovog MMU-a detaljno je opisan u i. Push-pull pojačalo klase D dizajnirano je za pojačavanje modulirajućeg signala. Za napajanje konstantne komponente I a 0t na OK koristi se poseban izvor napajanja s naponom E at i induktorom L d 4. Modulacijski napon U Š dovodi se do modulatora širine impulsa i naknadnog impulsnog pojačala, a zatim do svjetiljke V 2. Drugom svjetiljkom V1 upravlja napon koji pada preko otpora R1 od anodne struje žarulje V2.
Shematski dijagram ovog uređaja prikazan je na slici 5.1.
Slika 5.1 Shematski dijagram MMU s push-pull pojačalom klase D.
Prednosti ove sheme uključuju:
· značajno povećanje učinkovitosti pojačala, zbog činjenice da kaskadne svjetiljke rade u ključnom načinu rada, a komponenta istosmjerne struje I a 0 t OK prolazi kroz induktor s malim otporom namota;
konstantna učinkovitost pojačala pri različite razine pojačani signal (uz racionalan izbor svjetiljki, učinkovitost u takvom pojačalu može doseći 95% - 97%);
· nepostojanje teškog, glomaznog, skupog modulacijskog transformatora.
Nedostaci ove sheme uključuju:
· potreba za pažljivim podešavanjem kontrole svjetiljke, eliminirajući ih istovremeno otvaranje, što bi dovelo do kratkog spoja napajanja 2E a.
Diode VD 1 i VD 2 dizajnirane su da spriječe prekid struje u zavojnici L d 2 kada se svjetiljke uključe.
Budući da je proračun parametara OK moda završen, utvrđuje se
Na temelju izračunatih parametara odabire se svjetiljka GU-66 B.
Diode VD1 i VD2 odabiru se prema sljedećim parametrima:
Povratni napon E rev E p,
Maksimum impulsna struja I D max = 38 A
Prednji otpor otvorene diode r D poželjno je što je moguće manji. Nazivni induktivitet prigušnice filtera L d 1 odabire se u nekoliko Henryjeva. L d 1 = 5 Gn.
Kondenzator C 1 je odabran iz stanja tada C 1 = 253 pF
Filter Ld 2, Ld 3, C 2, C 3 izrađen je u obliku polukarike L d 2 C 2 prema Butterworthu. Stoga
Kondenzator za spregu C 4 odabire se iz stanja
Tada je C 4 = 688 nF.
bira se iz uvjeta Tada možemo staviti
Otpor R1 je odabran tako da je nejednakost zadovoljena
gdje je granični napon anodne struje žarulja VL1 i VL2.
Tako je R 1 = 150 Ohma.
Frekvencija takta f t odabire se iz uvjeta f t = (5..8) F c. Odaberite f t = 70 kHz.
6 . Ra račun izlazne petlje sustava
Proračun izlaznog oscilatornog sustava provodi se prema metodi navedenoj u i.
Svrha izlaznih oscilatornih sustava u radio odašiljačima je obavljanje sljedećih funkcija:
· odobrenje aktivni otpor R Antenski fider s potrebnim za normalna operacija izlazni stupanj s ekvivalentnim otporom opterećenja R e u anodnom krugu;
· kompenzacija reaktancija X Antena ili feeder na kojem radi videokonferencijski sustav aktivno opterećenje i poslao ga na antenu najveća moć;
· filtriranje generiranih harmonika elektronički uređaji u izlaznim stupnjevima.
Za odabir dizajna videokonferencije, izračunajmo potrebnu filtraciju
Na temelju grafa ovisnosti s VKS (potrebno F) određuje se konstrukcija izlaznog oscilatornog sustava. Za z VKS =0,92 i potreban F =2,1 10 3 u VKS dizajnu će izgledati (slika 6.1):
Slika 6.1 Shematski prikaz izlaznog oscilatornog sustava.
Maksimalna i minimalna ulazna impedancija dovoda
Proračun elemenata VKS provodi se prema metodologiji navedenoj u.
Zatim za prvi P-lanac koji imamo
Za drugi P lanac
Tada bi se ocjene VKS elemenata trebale razlikovati unutar
7 . Zaključak
Kao rezultat obavljenog rada projektiran je radiodifuzijski odašiljač s amplitudnom modulacijom prema tehničkim specifikacijama. Izračunati su OK, modulacijski uređaj i sustav izlazne petlje te su odabrani elementi za konstrukciju ovih uređaja. MMU je napravljen prema shemi s push-pull pojačalom klase D, što pomaže u povećanju učinkovitosti pojačala i pojednostavljuje njegov sklop. Usklađivanje aktivnog otpora dovoda antene s ekvivalentnim otporom opterećenja u anodnom krugu potrebnom za normalan rad izlaznog stupnja, kao i za kompenzaciju reaktancije dovoda i filtriranje harmonika koje generiraju elektronički uređaji u izlaznim stupnjevima , koristi se sustav izlaznog kruga s dvostrukim krugom u obliku slova U.
Prilog 1
Karakteristike generatora trioda GU 66 B
Generatorska trioda GU-66B dizajnirana je za pojačavanje snage na frekvencijama do 30 MHz u stacionarnim odašiljačkim radio uređajima, kako u krugovima sa zajedničkom mrežom tako iu krugovima sa zajedničkom katodom.
Opće informacije
Katoda je torijski karbid volframa, izravno grijana. Dizajn je metal-keramički s prstenastim izvodima katode i rešetke. Hlađenje - prisilno: anoda - voda; noge - zrak. Visina ne veća od 420 mm. Promjer ne veći od 211 mm. Težina ne više od 23 kg.
|
Električni parametri |
||
|
Napon žarne niti, V |
||
|
Struja žarne niti, A |
||
|
Karakteristični nagib, mA/V |
||
|
Dobitak (pri anodnom naponu 4 kV, anodna struja 8 A) |
||
|
Međuelektrodni kapaciteti, pF, ne više |
||
|
slobodan dan |
||
|
kontrolna točka, |
||
|
Najviši napon žarne niti |
||
|
Najveći početna strujažarna nit, A |
||
|
Maksimalna snaga rasipanja, kW |
||
|
Najviša temperatura kraka i spojeva keramike i metala, °C |
odašiljač emitiranja amplitude modulation transformator
Dodatak 2
Karakteristike GU - 39 B
|
Dopušteni čimbenici utjecaja tijekom rada |
||
|
Temperatura okoline, C 0 |
||
|
Relativna vlažnost zraka na temperaturama do 25 °C, % |
||
|
Električni parametri |
||
|
Napon žarne niti, V |
||
|
Struja žarne niti, A |
||
|
Karakteristični nagib, mA/V |
||
|
Izlazna snaga kW, ne manje |
||
|
Maksimalno dopušteni radni podaci |
||
|
Najviši anodni napon (konstantan), kV |
||
|
Najviša radna frekvencija, MHz |
Slični dokumenti
Blok shema odašiljača, proračun završnog stupnja. Nadomjesni krug ulaznog otpora tranzistora u krugu s OE. Proračun prilagodbenog uređaja, izlaznog filtra. Konstrukcijski proračun induktora. Proračun blokirnih elemenata.
kolegij, dodan 09.05.2012
Razvoj radio odašiljača za radiodifuziju na ultrakratki valovi(VHF) s frekvencijskom modulacijom (FM). Odabir prototipa odašiljača. Proračun strukturnog dijagrama. Električni proračun sustava opterećenja odašiljača, način rada predterminalnog stupnja na računalu.
kolegij, dodan 12.10.2014
Projektiranje komunikacijskog radio odašiljačkog uređaja s frekvencijskom modulacijom (FM). Blok dijagrami odašiljača s izravnim i neizravnim FM. Proračun završnog stupnja, kolektora i ulaznih krugova. Proračun spojnog kruga završnog stupnja s opterećenjem.
kolegij, dodan 21.07.2010
Obrazloženje funkcionalni dijagram odašiljač. Proračun i određivanje tranzistora za završni stupanj predajnika. Proračun završnog stupnja, ulazne impedancije antene, prilagodbenog sklopa. Određivanje kruga kolektora generatora u kritičnom načinu rada.
kolegij, dodan 14.04.2011
Karakteristike i namjena radiodifuzijskog prijamnika za signale s amplitudnom modulacijom, blok shema. Značajke postavki prijemnika, korištenje varikapa. Metode proračuna napona šuma prijamnika. Analiza i proračun detektora radijskih signala.
kolegij, dodan 21.04.2012
Obrazloženje strukturnog dijagrama. Električni proračun. Odabir poluvodičkog elementa pojačala. Proračun izlaznog filtra. Odabir standardnih apoena. Električna shema završnog jakog stupnja komunikacijskog odašiljača s frekvencijskom modulacijom.
kolegij, dodan 14.11.2008
Kanali za curenje govorne informacije. Metode generiranja i pretvorbe signala. Karakteristike radijskog mikrofona s amplitudnom modulacijom. Znakovi i klasifikacija hipotekarnih sredstava. Bit i princip rada amplitudne modulacije harmonijskog nosioca.
sažetak, dodan 21.01.2013
Izrada blok sheme odašiljača s osnovnom modulacijom, brojem stupnjeva pojačanja snage, završnim stupnjem, tranzistorskim ulaznim krugom, kvarcnim autooscilatorom, emiterskim pratiocem. Ekvivalentni ulazni otpor i kapacitet tranzistora.
kolegij, dodan 17.07.2010
Odabir metode frekvencijske modulacije. Proračun tranzistorskog oscilatora na temelju točke tri točke. Izbor blok dijagrama pobudnika. Električni proračun kaskadnih modova staze odašiljača. Dizajn izlaznog komunikacijskog kruga širokog raspona.
kolegij, dodan 29.03.2014
Proračun prednaponskih i strujnih krugova tranzistora. Odabir radio komponenti za komunikacijske sklopove, filtriranje, napajanje za sklop završnog stupnja. Kalkulacija shematski dijagram odašiljač. Električni proračun generatora upravljanog naponom s frekvencijskom modulacijom.
Diplomski rad na temu:
Razvoj radiopredajnika koji radi u jednopojasnom modulacijskom modu
UVOD
PROJEKTIRANJE
1. IZBOR I OPRAVDANOST STRUKTURNOG DIJAGRAMA
2. PRORAČUN NAČINA RADA ZAVRŠNE KASKADE
2.1 Odabir tipa tranzistora
2.2 Proračun tranzistorskog ulaznog kruga
2.3 Proračun kolektorskog kruga završnog stupnja
3. PRORAČUNI I ODABIR ULAZNIH KASKADA
3.1 Proračun kvarcnog oscilatora
3.2 Odabir tipa uravnoteženog modulatora
3.3 Odabir i proračun filtara
4. PRORAČUN KOMUNIKACIJSKIH VODOVA
5. SINTIZAJZER FREKVENCIJE
6. PRORAČUN SUSTAVA HLAĐENJA TRANZISTORA 2T925V
7. IZVOR NAPAJANJA
ZAKLJUČAK
BIBLIOGRAFIJA
PRIMJENE
UVOD
Tema ovog diplomskog rada je razvoj radiopredajnika koji radi u jednopojasnom modulacijskom modu. Radio odašiljači ove vrste naširoko se koriste u frekvencijskom području f = 1,5 - 30,0 MHz kao komunikacija, budući da je govorni (preneseni) signal prilično uskopojasan - 300... 3400 Hz. To je zbog namjene ove vrste odašiljača, kako u smislu potrošnje energije (mobilne radio stanice), tako i karakteristika ovog Raspon frekvencija, odnosno njegov nizak informacijski kapacitet.
Na temelju gore navedenih okolnosti, možemo zaključiti da jednopojasna modulacija ima niz prednosti u odnosu na konvencionalnu amplitudnu modulaciju. To uključuje: uži frekvencijski pojas radio kanala (koji će omogućiti frekvencijsko multipleksiranje kanala), bolje energetske karakteristike radio odašiljača (povećana učinkovitost u usporedbi s konvencionalnom amplitudnom modulacijom), svestranost (uporaba u stacionarnim uvjetima kao bazne stanice, kao i u sustavima mobilnih usluga - kopno, more, zrak).
Nedostatak ove vrste modulacije je komplicirana shema strujnog kruga odašiljačke i prijamne staze. ove vrste uređaja.
Zahtjevi koje odašiljač mora zadovoljiti su prije svega jednostavnost sklopovlja (što se postiže korištenjem suvremenih baza elemenata), koji pruža visoku pouzdanost, mogućnost rada u širokom rasponu temperatura i vlažnosti okoline, jednostavnost korištenja, ponekad otpornost na udarce, nisku potrošnju energije i niske cijene.
PROJEKTIRANJE
Dizajnirajte komunikacijski radio odašiljač s jednopojasnom modulacijom koji zadovoljava sljedeće parametre:
Maksimalna izlazna snaga u hranilici – P 1 max = 10 W;
Frekvencijski raspon – f = 10…16 MHz;
Karakteristična impedancija dovoda – W f =50 Ohm;
Napon napajanja – E = 220 V, 50 Hz (mreža);
Korak frekvencijske mreže – 1 kHz;
PVI = - 45 dB;
Frekvencije modulacije – f mod = 0,3…3 kHz;
Relativna nestabilnost frekvencije – 3 * 10 – 5.
Tijekom procesa projektiranja potrebno je odabrati i izračunati:
– izraditi i opravdati strukturni dijagram;
– formulirati zahtjeve za izvor energije, dati dijagrame.
Grafički radovi:
– dio sheme električnog kola (po izboru nastavnika);
– dijagram rasporeda elemenata završne kaskade (pogled odozgo i sa strane).
1. IZBOR I OPRAVDANOST STRUKTURNOG DIJAGRAMA
Komunikacijski odašiljači ovog frekvencijskog područja f = 1,5...30 MHz rade, u pravilu, u modu jednopojasne modulacije. Jednopojasni signal generira se filtarskom metodom na relativno niskoj frekvenciji (f 0 = 500 kHz) i prenosi pomoću pretvarača frekvencije u radno područje.
Konstruirat ćemo blok dijagram projektiranog odašiljača na takav način da minimizira nelinearna izobličenja, a istovremeno osigurava specificirano potiskivanje izvanpojasnog oscilacijskog zračenja, kao i minimalan broj podesivih sklopova u međufazama i završnim stupnjevima odašiljač. Razmotrimo varijantu strukturnog dijagrama (slika 1), koja u potpunosti zadovoljava gore navedene zahtjeve.
Riža. 1. Blok shema projektiranog odašiljača.
Kratak opis predloženog blok dijagrama i svrha blokova:
Audio signal iz mikrofona se pojačava niskopropusnim pojačalom (LFA) na potrebnu razinu i odlazi u balansirani modulator 1 (BM 1), čiji drugi ulaz prima napon frekvencije f0 = 500 kHz (signal generiran frekvencijskim sintetizatorom koristi se kao referentna frekvencija f0 ). Frekvencija ovog generatora odabire se uzimajući u obzir amplitudno-frekvencijske karakteristike elektromehaničkog filtra (EMF) i izbor radnog bočnog pojasa (gornjeg). Za ovu frekvenciju industrija proizvodi elektromehaničke filtre (EMF) s karakterističnim nagibom prigušenja S = 0,1...0,15 dB/Hz; osim toga, sintetizator frekvencije će osigurati specificiranu relativnu nestabilnost frekvencije, budući da koristi kvarcni oscilator. Budući da je pojas korisnog signala prema tehničkim specifikacijama 300 do 3000 Hz, moguće je koristiti EMF čija je širina pojasa 3 kHz. Prema standardima, za jednopojasne odašiljače s radnom frekvencijom iznad 7 MHz, izlazni signal mora sadržavati gornji bočni pojas (slika 2), a za radnu frekvenciju ispod 7 MHz - donji. Izlaz BM 1 proizvodi dvosmjerni signal s oslabljenim nosiocem. Stupanj potiskivanja nosive frekvencije na izlazu odašiljača određen je uravnoteženim modulatorom i EMF-om, a neželjeno napajanje određeno je samo parametrima EMF-a. Dakle, stupanj prisutnosti stranih spektralnih komponenti u signalu ovisi o kvaliteti konstrukcije ove kaskade, au narednim kaskadama nemoguće je promijeniti omjer tih komponenti u signalu. Nakon prolaska signala kroz BM 1 i EMF dolazi do slabljenja signala, pa je preporučljivo koristiti kompenzacijsko pojačalo (KU 1), s čijeg izlaza signal ide na BM2.
Drugi ulaz BM 2 prima signal pomoćna frekvencija f 1 = 20 MHz, koji, slično f 0, stvara sintesajzer. Frekvencija f 1 je odabrana iznad gornje radne frekvencije odašiljača – f B . S ovim izborom, kombinirana frekvencija na izlazu BM 2, jednaka f 1 + f 0, također će biti viša od gornje frekvencije radnog područja odašiljača. Prema tome, oscilacije pomoćnog generatora f 1 i produkti pretvorbe prvog reda s frekvencijama f 1 + f 0, ako dođu na ulaz pojačala snage, neće stvarati smetnje u radnom području projektiranog odašiljača. Relativno odstupanje između kombiniranih frekvencija na izlazu BM 2 u pravilu nije veliko, stoga odabir željene kombinirane frekvencije treba provesti pomoću piezokeramičkog filtra (PF) ili filtra površinskih akustičnih valova, koji ima dovoljno visoka selektivnost. Širina pojasa ovog filtra ne smije biti manja od širine pojasa odaslani signal. Nakon što signal prođe kroz BM 2 i PF, dolazi i do prigušenja signala, pa je i ovdje preporučljivo koristiti kompenzacijsko pojačalo (KU 2), nakon čega signal ide u BM3.
Jednopojasni signal s izlaza KU 2 u uravnoteženom modulatoru BM3 miješa se s frekvencijom f 2. Izvor tih oscilacija je sintetizator diskretne frekvencijske mreže, koji generira mrežu u zadanom rasponu sa zadanim korakom. Frekvencija f 2 je odabrana iznad f 1, odnosno iznad radnog područja. Frekvencije radnog raspona dobivaju se na izlazu BM3 ovisno o vrijednosti f 2. One su jednake razlici između frekvencija f 2 i srednjih frekvencija pretvorbe na izlazu pojasnog filtra f = f 2 - f 1 - f 0. Na taj se način može odrediti potreban raspon mreže f 2 .
Gornja vrijednost: f 2 = f in + f 1 + f 0 = 16 + 20 + 0,5 = 36,5 MHz
Donja vrijednost: f 2 = f n + f 1 + f 0 = 10 + 20 + 0,5 = 30,5 MHz
Te su frekvencije izolirane niskopropusnim filtrom (LPF), koji mora pokriti cijeli radni raspon. Granična frekvencija niskopropusnog filtra ne smije biti niža od gornje radne frekvencije raspona.
Jednopojasni signal generira se pri niskoj razini snage od 1 - 5 mW. Na zadanu razinu na izlazu odašiljača dovodi ga linearno širokopojasno pojačalo snage, čiji je broj stupnjeva određen vrijednošću pojačanja od kraja do kraja:
K P = P 1 / P VX = 11,2 / 0,005 = 2240,
gdje je P 1 snaga u kolektorskom krugu završnog stupnja predajnika,
P VX - jednopojasna snaga signala na izlazu niskopropusnog filtra.
Kao rezultat pojačanja silosa dobiva se dovoljno jak signal koji dolazi na ulaz završnog stupnja (OC) koji određuje nazivnu specificiranu snagu u prijenosnom putu, određuje učinkovitost uređaja, osim toga, komunikacijski krug (CC) spojen u seriju s OC određuje razinu izvanpojasnih emisija. Odredimo broj stupnjeva pojačanja (AS) za dobivanje nominalne specificirane snage na temelju vrijednosti end-to-end dobitka:
Pretpostavimo da je pojačanje snage jednog stupnja jednako 8, tada se broj stupnjeva silosa može odrediti dijeljenjem K P s vrijednošću pojačanja jednog stupnja.
U završnoj fazi će se provesti pojačanje snage signala za iznos od najmanje 4,375.
