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

p>       4.92 ≤ 700 Вт 

     1.2.13 Колебательная мощность

       

     1.2.14 Коэффициент усиления

       

 

Рисунок 3. Принципиальная схема оконечного каскада с ОС. 

 

2. Расчет  предоконечного каскада усиления с общим катодом

 

     Приведем  параметры генераторного тетрода ГУ-43Б: 

     Ток накала         6.6 А

     Выходная  мощность       1.6 кВт

     Междуэлектродные  емкости:

         входная         90 пФ

         выходная        14 пФ

         проходная        0.1 пФ

     Долговечность        1000 ч

     Напряжение  накала       12.6 В

     Мощность, рассеиваемая анодом     1 кВт

     Мощность, рассеиваемая первой сеткой    5 Вт

     Мощность, рассеиваемая второй сеткой    28 Вт

     Максимальная  частота                                                          100 Мгц

     Питающие  напряжения: Е_а                                                        3 кВ

                                                Е_с2                                                      0.5 кВ

     Крутизна, S                                                                                 45 мА/В 

 

1. Расчёт  анодной цепи

     Определим расчетные параметры лампы, пользуясь  характеристиками лампы:

     D≈0.001

     E^’_c≈-70 В

     е_а1=0.7 кВ

     

     S_гр=

     2.1.1 Рассчитаем граничное значение коэффициента использования анодного напряжения по формуле:

     

     Принимаем угол отсечки входного тока равным θ=70º, меньшим 90°. Взято из рекомендаций для каскадов усиления на генераторных лампах. Тогда из таблицы коэффициентов косинусоидального импульса находим:

     α₁(70º)=0.436;

     α₀(70º)=0.253;

     cos(70°)=0.342.

     

     2.1.2 Амплитуда колебательного напряжения на аноде лампы для граничного режима составит:

     

     2.1.3 Рассчитаем амплитуду первой гармоники анодного тока

     

     2.1.4 Определим постоянную составляющую анодного тока:

     

     2.1.5 Мощность, потребляемая от источника питания анодной цепи:

     

     2.1.6 Мощность рассеивания на аноде составляет:

     

      .

     Расчетная мощность рассеивания на аноде примерно на 20% меньше допустимой, продолжаем расчет.

     2.1.7 Коэффициент полезного действия анодной цепи:

     

     2.2 Расчет цепи управляющей сетки

     2.2.1 Напряжение возбуждения определим  по формуле:

               Напряжение смещения составит:

     

      (В)

           2.2.2 По характеристикам лампы определим фактическое значение импульса входного тока при напряжениях:

     

     

     

     

     Расхождение между фактическим и расчетным  значениями примерно 30%, что вполне соответствует методике расчета. Можно продолжать расчет.

3. Определим амплитуду импульсов тока управляющей и экранирующей сеток:

     2.2.4 Постоянные составляющие токов  управляющей и экранирующей сеток  равны:

 

 

  Угол отсечки тока экранирующей  сетки 

      

      

     2.2.5 Амплитуда первой гармоники тока  управляющей сетки составит

        

 

     2.2.6 Определим угол отсечки тока управляющей сетки

     

     Откуда  и по таблице коэффициентов косинусоидального импульса определим

     

     

7. Определим мощность, потребляемую цепью управляющей  сетки от возбудителя:

     

     2.2.8 Мощность, выделяемая в источнике  смещения, составит:

             

     2.2.9 Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке, составит:

     

       Вт

     

  2.2.10 Мощность, рассеиваемая на экранирующей  сетке 

        .        

     

     

     _{Результат расчета является приемлемым.}

     

     Рисунок 4. Принципиальная схема предоконечного каскада с параллельным питанием и параллельным сеточным смещением. 
 
 
 
 
 
 

    РАСЧЕТ  ВЫХОДНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ. 

    Каждому передатчику отводится определенный спектр частот. Этот спектр частот является основным, полезным. Все колебания, выходящие за его пределы, являются побочными. К выходной колебательной  системе передатчика, помимо трансформации  нагрузочного сопротивления (входного сопротивления фидера или антенны) в оптимальное сопротивление  Rэ (Rк) на частоте первой гармоники в полосе пропускания, предъявляются высокие требования по обеспечению заданного ослабления (фильтрации) высших гармоник, создающих внеполосное излучение.

    Применим  схему, показанную на рисунке 5, которая широко используется в радиопередатчиках повышенной мощности 

    

    Рисунок 5. Схема контура двухконтурной ВКС с параллельным контуром на входе. 

    Исходные  данные для расчета:

    -  Р₁=12.5 кВт  - выходная мощность передатчика;

    - Uа=10 кВ – напряжение на аноде лампы;

    -  Р_П.ДОП =-35 дБ - допустимое значение мощности побочного излучения;

    -  КСВ=0.5 – коэффициент стоячих  волн;

    -  Rк (Rэ)=533 Ом – выходное сопротивление оконечного каскада;

    -  Rн=300 Ом – сопротивление нагрузки;

    -  fmax =16.5 МГц– максимальное значение рабочей частоты. 

     Расчет  проведем по упрощенной схеме, не учитывающей  требуемое подавление гармоник.

Рассчитаем  необходимый коэффициент фильтрации

                     

     Начнем  расчет с параллельного контура. Исходной величиной для него примем амплитуду колебательного тока в  контуре I_К=50 А.

     Отсюда  реактивные сопротивления ветвей должны иметь величину:

     =200 Ом

       Приняв Q_ХХ=150, получим:

      

     Входное сопротивление контура: 

     Потери  энергии на основной частоте: 

     Расчет  П-контура начнем с определения требуемого входного сопротивления: 

       Для установления необходимой  величины X_С3 в П-контуре определим его оптимальный КПД, когда нагрузка включена непосредственно (без X_С3) в контур.

     Из  условий резонанса в П-контуре получим:

     =411 Ом 
 

     Полученный  КПД высок и позволяет за счет его снижения подключить нагрузку через , обеспечив тем самым лучшее подавление гармоник.

     Зададимся снижением активного сопротивления  в контуре, вносимого нагрузкой  до величины r_ВН=75 Ом.

     Тогда: 
 
 
 
 
 

     Полная  индуктивность контура должна иметь  сопротивление: 
 

     Потери  в контуре: 
 

     Добротность П-контура: 
 

     Его КПД: 
 

     Реактивная  составляющая входного сопротивления  контура должна быть скомпенсирована  сопротивлением X_L2: 
 

     Сопротивление потерь в этой индуктивности: 
 

     Поскольку ток, питающий контур: 
 

     Потери  энергии: 
 

     Таким образом к П-контуру будет подведена мощность:

       Вт 

     Мощность, поступающая в фидер: 
 

     Общий КПД составит: 
 

     Теперь  рассчитаем величины емкостей и индуктивностей схемы: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рассчитаем  коэффициент фильтрации П-контура:

       

     Коэффициент фильтрации колебательного контура: 

       

     Общий коэффициент фильтрации равен:

       

     Так как Ф > Фт.з (5872.5>3880)– выполняется, то наша ВКС обеспечивает необходимое подавление высших гармоник. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     РАСЧЕТ  ПРОМЫШЛЕННОГО КПД

     Промышленный  КПД передатчика рассчитывается по формуле: