Разработка и расчёт радиопередающего устройства магистральной радиосвязи для передачи четырех телефонных сообщений

    РЕСПУБЛИКА  КАЗАХСТАН 

    АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

    Кафедра Радиотехники 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    к курсовой работе   

    Тема: Разработка и расчёт радиопередающего устройства магистральной радиосвязи для передачи четырех телефонных сообщений  
 
 
 
 
 
 

     

    Руководитель:

    Н.Н. Гладышева

    «___»___________2009

    Студент

    Донец А. К.

    Группа  МРС-06-3

    № зач. книжки

    063220 
 
 
 
 
 

Алматы 2009

 

СОДЕРЖАНИЕ 
 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3

Актуальность  выбора схемы…………………………………………………………………….4

Развёрнутое техническое задание на курсовой проект……………………………………….8

Расчёт структурной  схемы передатчика......................................................................................9

1. Расчет оконечного каскада……………………………………………………………..…...11

2. Расчет предоконечного каскада………………………………………………………….....16

3. Расчет выходной колебательной системы……………….……………..…………………..21

4. Расчет промышленного КПД……..…………………………………………………………25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………26

Список использованной литературы………………………………………………………….27

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………..…………………………….28 
 
 
 
 

 

  ВВЕДЕНИЕ 

     Целью выполнения курсовой работы является проектирование устройства – (передающего четыре телефонных сообщения), наиболее  технически и экономически целесообразного.

     В 1914 году возникла идея однополосной модуляции (ОМ) и передачи сообщения по каналу связи. Однополосная модуляция обладает уникальной особенностью: ширина спектра  колебаний с ОМ почти равна  ширине спектра исходного модулирующего  сигнала, в 2 раза уже, чем при АМ, и в несколько раз уже, чем  при ЧМ и ФМ. Это позволяет уменьшить  мощность передатчика при той  же дальности радиосвязи , уменьшить полосу частот передаваемых сигналов, что позволит увеличить число каналов в одной линии связи и увеличить соотношение сигнал-шум в приёмнике. Эта особенность явилась причиной преимущественного использования ОМ в системах радиосвязи, работающих на наиболее загруженном диапазоне декаметровых волн (10…100м). Это привело к тому, что МККР (Международный консультативный комитет по радио) принял рекомендацию отказаться от амплитудной модуляции и перейти к ОМ на всех системах КВ радиосвязи. В связи с этим были разработаны однополосные устройства различного назначения с передатчиками мощностью 0,1…1000 кВт.

     Передатчики с ОМ КВ диапазона получили очень  широкое применение в магистральных  линиях связи, почти полностью вытеснив передатчики с АМ. Оборудование передатчиков ОМ строится двух- четырехканальным с возможностью передачи нескольких потоков телефонных или телеграфных сообщений.

     В передатчиках мощностью ниже 10 кВт, предназначенных для подвижных  служб, каскады мощного усиления выполняют на транзисторах. В последнем  каскаде всех передатчиков для фильтрации гармоник используют перестраиваемую  автоматически колебательную систему.

     Большинство выходных каскадов современных передатчиков строится по однотактной схеме, поэтому на выходе этих каскадов включают симметрирующие ферритовые трансформаторы.

     На  вход передатчика в зависимости  от его назначения можно подавать сигналы из линии, от микрофона или, для осуществления телеграфной  связи, от генератора НЧ () через телеграфный ключ. 

     ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬНОСТИ СХЕМЫ

     В качестве первого прототипа выбираем АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК ПКМ-5.

     Технические характеристики. Передатчик ПКМ-5 используется на телефонных и телеграфных радиосвязях. Устанавливается он на стационарных необслуживаемых и обслуживаемых передающих радиостанциях, имеет дистанционное и местное управление. При дистанционном управлении настраивается автоматически, а при местном -автоматически или вручную с лицевой панели.

     Передатчик  имеет следующие технические  характеристики:

• пиковая мощность (режим J3E) на входе фидера антенны — 4 ... 7 кВт;
• диапазон рабочих частот 3 ... 29,9999 МГц;
• применяется возбудитель ВО-71 с декадным набором частот с шагом 100 Гц, предусмотрена возможность настройки на 10 заранее подготовленных фиксированных частот; допустимое отклонение частоты 2-10^-7;
• для передачи информации используются следующие классы излучений: R3E, В8Е, J3E, F1B и F7B со сдвигами частот 400, 500, 800 и 1000 Гц, А1А, АЗЕ и F3E с девиацией частоты ±3000 Гц;
• спектр частот телефонного канала 300 ... 3400 Гц;
• уровень нелинейных искажений при однополосном режиме не хуже —30 дБ;
• уровень побочных излучений (в том числе гармоник) на входе антенного фидера не превышает 50 мВт;
• оконечный каскад рассчитан для работы на симметричный фидер с волновым сопротивлением 300 Ом или на несимметричный фидер с волновым сопротивлением 75 Ом при коэффициенте бегущей волны не менее 0,5;
• охлаждение воздушное;
• электропитание от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В с нулевым проводом и частотой 50 Гц; КПД передатчика (32 ± 4) %.

     В состав передатчика ПКМ-5 (рисунок 1) входят: возбудитель ВО-71, широкополосный усилитель, предварительный усилитель, оконечный каскад, антенный коммутатор с двухпроводным фидерным переключателем 1 х 5 и эквивалентом антенны, стабилизатор напряжения, низковольтные и высоковольтные выпрямители, система воздушного охлаждения.

     Радиочастотный  тракт передатчика, состоящий из широкополосного усилителя, предварительного усилителя и оконечного каскада, обеспечивает усиление сигналов, поступающих от возбудителя ВО-71, до 5 кВт на входе фидера. Широкополосный и предварительный усилители работают в диапазоне частот 3 ... 29,9999 МГц в режиме усиления.

     Оконечный каскад является усилителем мощности. С выхода усилителя радиочастотные колебания поступают через блок измерения мощности на широкополосный трансформатор, затем на измерительную линию коэффициента бегущей волны и фидерной защиты и далее на двухпроводный антенный переключатель. Антенный переключатель позволяет коммутировать передатчик на одну из пяти фидеров антенн. Время переключения с одной антенны на другую не превышает 15 с. При проведении регулировочных работ или для подготовки настройки передатчика на рабочую частоту без излучения в эфир к выходу радиочастотного блока измерения мощности подключается эквивалент антенны. Коммутация осуществляется вручную через коаксиальный кабель PK-75-24-I7. Питание большинства цепей передатчика осуществляется стабилизированным напряжением.

     Рисунок 1. Структурная схема передатчика – прототипа ПКМ-5. 

     В качестве второго прототипа выбираем однополосный передатчик «Молния» - РС-20.

     Общая структурная схема мощного однополосного  передатчика “Молния” – РС-20, 20 кВт приведена на рисунке 2. Она включает в себя возбудитель с устройством модуляции и линейный усилитель или собственно передатчик, устройство автоматической настройки и управления передатчиком, устройство питания передатчика переменным и постоянным током П, устройство охлаждения ОХЛ и, наконец, антенный коммутатор АК.

     Возбудитель таких передатчиков содержит синтезатор, позволяющий получать сетку частот с шагом 100 Гц, формирующее устройство для сигналов с двумя-четырьмя телефонными  каналами и частотным модулятором (ЧМ) для сигналов ЧТ, ДЧТ и др. и тракт переноса ТП, транспонирующий сформированные модулированные сигналы на промежуточной частоте в диапазоне рабочих частот передатчика.

     Линейный  усилитель ЛУ – мощный усилитель  высокочастотных колебаний с  линейной амплитудной характеристикой  – содержит несколько каскадов –  усилителей модулированных колебаний. Типовые параметры входа ЛУ: максимальная амплитуда  входного напряжения 0,8…1,0 В; входное сопротивление 75 Ом.

     Первые  два-три каскада ЛУ обычно выполняют  как широкополосные усилители напряжения, не требующее элементов настройки, либо в виде усилителей с распределёнными, либо в виде ламповых усилителей с распределённым усилением УРУ.

     Последние один - два каскада – усилители  мощности. В передатчиках мощностью  выше 5 кВт, как правило, устанавливают  современные генераторные  тетроды  с высокой крутизной, предназначенные  для линейного усиления. В качестве анодных нагрузок используют настраиваемые  резонансные колебательные контуры  в предоконечных каскадах и системы из нескольких  колебательных контуров в оконечных каскадах. Переключаемые фильтры вместо перестраиваемых контуров в таких передатчиках обычно не применяют из-за слишком больших размеров такой колебательной системы и пониженного ее КПД.

     Мощность  современных трансформаторов, работающих по всем КВ диапазоне, достигает 50..100 кВт. Иногда для упрощения конструкции  трансформаторов их строят для перекрытия части КВ диапазона; например один трансформатор  работает в диапазоне 3…10 МГц, второй – в диапазоне 10…30 МГц.

     Для подключения передатчиков к той  или другой антенне используют антенные коммутаторы АК. Эти устройства с  ручным, дистанционным или автоматическим  управлением позволяют переключать  каждый из М передатчиков, установленных  на радиоцентре, на каждую из N антенн, где M и N достигают 10…20. Снижение КВБ нагрузки передатчика из-за включения АК обычно не превышает нескольких процентов.

     Устройства  УБС и автонастройки состоят из механических электрических элементов управления передатчиком. Аппаратура автонастройки в современных передатчиках обычно  состоит из элементов грубой настройки (элементов мостиковой схемы, магнитных усилителей, исполнительных двигателей) , элементов точной настройки (фазовых датчиков, элементов точной подстройки колебательных контуров) и элементов установки режимов каскадов и загрузки оконечного каскада передатчика. В передатчиках последних выпусков всё чаще можно встретить в его составе микропроцессорный блок, связанный с системой датчиков и исполнительных механизмов. В функции этого блока входит автоматическое управление передатчиком, периодический контроль его основных параметров, диагностика и предсказание отказов и связь передатчика с подсистемой адаптации системы радиосвязи.

     Устройство  питания постоянным  и переменным током включает выпрямители на необходимые  мощности и напряжение для питания  анодных, сеточных и коллекторных цепей, электронных приборов, трансформаторы для питания накальных цепей  систем управления, сигнализации, блокировки и охлаждения.

     В комплект современного однополосного  передатчика входит обычно стабилизатор питающего напряжения, рассчитанный на полную мощность передатчика. Помимо этого стабилизатора в цепях  питания управляющих и экранирующих сеток мощных каскадов, изменение  питающих напряжений которых оказывает  сильное влияние на линейность модуляционной  характеристики передатчика, часто ставят дополнительные электронные стабилизаторы.  

           

        Рисунок 2. Общая структурная схема мощного однополосного передатчика “Молния” – РС-20 
 
 

 

Алматинский институт энергетики и связи

Кафедра радиотехники 
 
 
 

Развёрнутое техническое задание на курсовой проект