|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы проектирование радиопередатчиков Курсовой и дипломный проекты представляют собой сложный комплекс вопросов принципиального, схемного, расчетного и конструкционного характера: выбор схем, ламп и транзисторов, элементов колебательных систем, способа модуляции или манипуляции, источника питания, путей обеспечения работоспособности передатчика при Заданных внешних условиях (изменении питающих напряжений и параметров антенны, изменении температуры окружающей среды, механической тряске или ударах и Др.). Квалифицированно решить эти вопросы, пользуясь только учебниками, затруднительно. Данное пособие облегчает студентам процесс проектирования. В связи с быстрым ростом сети радиопередающих станций, резким ужесточением требований электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных устройств, повышением требований к качеству и надежности их работы особое внимание студентов обращается на необходимость использования в разрабатываемых ими проектах последних достижений отечественной и зарубежной техники в области радиопередатчиков, таких как применение новых мощных радиоламп и "генераторных" транзисторов; выбор экономически более выгодных режимов выходной (коллекторной, анодной) цепи (например, ключевого или би-гармонического); широкое применение транзисторов и микросхем, экранированных ламп, в том числе новых высокоэффективных ламп для линейного и широкополосного усиления, быстродействующей электронной защиты; применение широкополосных усилителей (например, с распределенным усилением) и др. Главная задача курсового и дипломного проектирования состоит в выборе наиболее эффективных с технико-экономической точки зрения путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Прежде всего на основе действующих в момент проектирования общесоюзных норм [1.9-1.12], государственных стандартов и других нормативных Документов необходимо составить технические условия (технические требования) для проектируемого радиопередатчика. Обычно эти требования содержат указания о назначении и условиях эксплуатации проектируемого передатчика, его мощности, диапазоне рабочих радиочастот, видах модуляции. Обязательны требования по обеспечению электромагнитной совместимости - допустимые нестабильность радиочастоты и уровни побочных и внеполосных излучений. В соответствии с назначением передатчика и видами модуляции и манипуляции следует указать требования к показателям качества (например, глубине модуляции и допустимым нелинейным искажениям, полосе модулирующих частот и допустимой неравйомерности ее воспроизведения), указать также источник питания и его напряжение, нагрузку для передатчика - характер и входное сопротивление антенно-фидерного тракта, требования к промы- шлейному коэффициенту полезного действия (КПД) передатчика и др. Ряд стандартов на радиопередатчики и радиостанции введен в действие в 1979-1984 гг. [1.22; 1.23]. Позднее, в 1985-1987 гг. на основе международных рекомендаций по ЭМС радиоэлектронных средств введены Государственные нормы на ЭМС [1.9-1.12]. Наконец, в 1991 г. принят новый вариант стандарта на показатели качества каналов и трактов звукового вещания [1.24]. Поэтому сейчас при использовании действующих (но "старых") стандартов [1.22; 1.23 и др.] для составления технических требований на проектируемый передатчик следует вносить коррективы на требования ЭМС [1.10-1.12] и показатели качества радиовещания [1.24]. По литературе, в учебной лаборатории, а также в процессе производственной и преддипломной практики студенты изучают существующие передатчики такого же назначения, как проектируемый, и близкие по мощности и диапазону частот и перспективы их развития. На этой основе определяют возможные пути реализации каждого из пунктов технических условий. Как правило, таких путей оказывается несколько; заданную мощность можно получить как от генераторных радиоламп, так и от транзисторов или от электронных приборов СВЧ; заданный вид модуляции - несколькими способами и т.д. Следовательно, необходимо технико-экономическое обоснование выбора по каждому пункту технических требований наиболее целесообразного варианта решения. В результате.анализа составляется обоснованная структурная схема передатчика, определяются конкретные безусловно современные и перспективные типы активных приборов для всех каскадов, выбираются стандартные напряжения питания отдельных цепей от электросети при минимальном числе выпрямителей (или от гальванических элементов, аккумуляторов). Далее следует рассчитать электрические режимы ступеней, выбрать стандартные по нормалям и ГОСТам детали и измерительные приборы. При расчетах следует пользоваться вычислительной техникой на основе стандартных программ. В проект кроме расчетно-пояснительной записки входят электрические схемы, компоновочные и конструктивные чертежи, выполняемые в соответствии с ЕСКД. 1.2. Основные характеристики передатчика, определяющие выбор схемных и режимных решений Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое качество модуляции, требования обеспечения ЭМС - допустимые нестабильность частоты и уровни побочных и внеполосных излучений. Наряду с этим существенную роль играют назначение передатчика и соответствующие этому условия его будущей эксплуатации. При курсовом и дипломном проектировании передатчиков применительно к специальности 2011 "Радиосвязь, радиовещание и телевидение" могут быть поставлены задачи проектирования передатчиков следующего назначения; магистральная радиосвязь в декаметровом (коротковолновом) диапазоне волн; тропосферная, космическая, радиорелейная связь в диапазонах УВЧ и СВЧ; низовая народнохозяйственная связь в декаметровом диапазоне с однополосной модуляцией (ОМ) или в метровом и дециметровом диапазонах с частотной модуляцией (ЧМ); связь с подвижными объектами (суда, самолеты, автомобильный и железнодорожный транспорт); сотовая и транкинговая связь; связь в "гражданском" диапазоне (СВ, 27 МГц); радиовещание на длинных, средних и коротких волнах при амплитудной модуляции (AM), в метровом диапазоне с ЧМ, телевизионное вещание (изображение и звуковое сопровождение). Могут быть поставлены и другие задачи. В соответствии с назначением передатчики могут эксплуатироваться в различных условиях: на стационарном радиопередающем центре при постоянном присутствии специального квалифицированного обслуживающего персонала ("обслуживаемый передатчик"); на стационарном центре при автоматическом или дистанционном управлении без постоянного присутствия обслуживающего персонала ("необслуживаемый передатчик"); на борту подвижного объекта (автомобиля, самолета, судна, спутника) при наличии или отсутствии специального работника (радиста-оператора); в помещении диспетчерского пункта морского, речного, авиапорта, карьера по добыче полезных ископаемых или большого строительства; на базе геологической экспедиции; в помещении лесничества; в руках индивидуального пользователя сотовой или транкинговой связью, геолога-разведчика, лесника-обходчика, составителя поездов на сортировочной железнодорожной станции, лоцмана и т.д. Перечисленным выше возможным местам расположения радиостанций (передатчиков) соответствуют определенные температура окружающего воздуха (-1-15.. .-Ь35 °С в стационарных условиях, -50.. .--50 °С в полевых условиях и др.), влажность, вибрации и удары и другие внешние условия. Максимальная температура окружающей среды учитывается при расчете системы охлаждения; минимальная - при выборе некоторых деталей, например электролитических конденсаторов, гальванических батарей или аккумуляторов. Влажность, наличие в окружающем воздухе брызг воды (особенно морской) обусловливают требования к герметизации аппаратуры, выбору влагостойких деталей и коррозионно-стойких конструкционных материалов или защитных покрытий (эти вопросы, так же как механическая прочность, выходят за пределы данного пособия). Передатчики разного назначения могут либо часто перестраиваться с одной рабочей частоты на другую, либо длительное время (годы) работать на одной неизменной частоте. Зависит от назначения передатчика и время, отводимое на смену рабочей волны. Так, магистральные коротковолновые передатчики перестраиваются по многу раз в сутки и на перестройку отводится ограниченное время (несколько минут). Радиовещательные средневолновые передатчики имеют две рабочие волны; дневную и ночную. Длинноволновые и телевизионные вещательные передатчики работают на одной фиксированной частоте. Фиксированы частоты и передатчиков тропосферных, космических, радиорелейных систем связи. Во многих современных системах радиосвязи частота передатчика меняется автоматически и очень часто в соответствии с командами центрального управляющего устройства. У широкодиапазонных часто перестраиваемых передатчиков, у передатчиков подвижных объектов, где нет специального работника - радиста, необходимо при проектировании предусматривать предельную простоту и быстроту перестройки. Для этого могут применяться широкополосные каскады усиления, полосовые фильтры, системы автоматической настройки и др. Подробнее эти вопросы рассмотрены в [1.1] и в гл. 3 настоящего пособия. Очень важным является требование всемерного повышения промышленного (полного) КПД передатчика и его отдельных каскадов, естественно, не в ущерб другим требованиям. Дело не только в том, что повышение КПД соответственно снижает затраты на оплату электроэнергии, которая во всем мире систематически дорожает. В бортовых и носимых радиостанциях более важен меньший расход энергии от источника с ограниченной энергоемкостью, например аккумулятора. При низком КПД, т.е. при больших потерях энергии на тепло, возникает необходимость в более эффективной системе охлаждения, для чего приходится ставить более мощные вентиляторы или насосы системы принудительного охлаждения, т.е. затрачивать дополнительную энергию на их работу, что, в свою очередь, приводит к дополнительному снижению КПД. Наконец, при работе транзисторов, ламп и других деталей при температуре, близкой к предельно допустимой, существенно снижается надежность этих деталей и передатчика в целом. Передатчик с низким КПД, как правило, имеет большие габариты и массу за счет больших радиаторов, больших электродвигателей и вентиляторов (насосов) и др. Главным путем обеспечения высокого КПД является рациональный выбор режима транзисторов и ламп, использование катушек индуктивности и электрических конденсаторов с малыми потерями (с высокой добротностью), стремление по возможности не использовать активные сопротивления (резисторы) в цепях с большими токами. Применительно к транзисторам и радиолампам наиболее целесообразен граничный или слегка перенапряженный режим при угле отсечки около 90° или несколько меньше. Там, где это возможно, применяется ключевой или бигармонический режим, а в модуляционных устройствах ;- режим D. 1.3. Полупроводниковые приборы в мощных каскадах передатчиков В мощных каскадах передатчиков из полупроводниковых приборов используют биполярные и полевые транзисторы. Биполярные транзисторы применяются от самых низких частот до ориентировочно 10 ГГц. По мощностным параметрам на частотах приблизительно до 1,5 ГГц к ним приблизились, а по многим другим параметрам и опередили МДП-полевые транзисторы, а на частотах выше 5...6 ГГц их превзошли полевые транзисторы с барьером Шоттки. Последние такую же величину мощности, как у биполярных транзисторов, обеспечивают на частотах примерно в 3 раза выше. У транзисторов с барьером Шоттки верхняя рабочая частота доходит до 60 ГГц и выше [1.2-1.5]. Кроме биполярных и полевых транзисторов в каскадах передатчиков применяют еще ряд полупроводниковых приборов, таких как тиристоры, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды, варикапы, варакторы и туннельные диоды. Тиристоры используют как генераторные приборы на частотах до 100 кГц, а также в импульсных модуляторах. Однако их все в большей степени вытесняют биполярные и главным образом полевые транзисторы, специально разработанные для импульсных, переключающих схем, ключевых усилителей радиочастот и ключевых усилителей низких частот, усилителей класса D. Лавинно-пролетные диоды и тем более диоды Ганна, которые могут работать до предельных частот 200. ..250 ГГц, также вытесняются транзисторами с барьером Шоттки. Варакторные (диодные) умножители, использующие нелинейную емкость закрытого и открытого р-п-перехода, которые устанавливались ранее после транзисторных усилителей мощности на частотах выше 20...30 ГГц, также вытесняются транзисторами СВЧ. Сейчас варакто-РЬ, а также варикапы используются главным образом для перестройки частоты и частотной модуляции в мощных и маломощных высокостабильных автогенераторах. На туннельных диодах, одним из преимуществ которых является более высокая радиационная стойкость, строят [ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 Интернет-магазины Москва |