Thực đơn
trang chủiOS

Thiết kế máy phát sóng vô tuyến có điều chế biên độ. Tính toán, thiết kế và thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến


Công việc sau đại học về chủ đề:

Phát triển thiết bị phát sóng vô tuyến hoạt động ở chế độ điều chế dải biên đơn

GIỚI THIỆU

NHẬN THIẾT KẾ

1. LỰA CHỌN VÀ GIẢI QUYẾT SƠ ĐỒ KẾT CẤU

2. TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA THẦN CUỐI CÙNG

2.1 Lựa chọn loại bóng bán dẫn

2.2 Tính toán mạch đầu vào tranzito

2.3 Tính toán mạch thu giai đoạn cuối

3. TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN TẦNG ĐẦU VÀO

3.1 Tính toán bộ dao động thạch anh

3.2 Lựa chọn loại bộ điều chế cân bằng

3.3 Lựa chọn và tính toán bộ lọc

4. TÍNH TOÁN ĐƯỜNG DÂY THÔNG TIN

5. TỔNG HỢP TẦN SỐ

6. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÀM LẠNH TRANSISTOR 2T925V

7. NGUỒN ĐIỆN

PHẦN KẾT LUẬN

THƯ MỤC

CÁC ỨNG DỤNG

GIỚI THIỆU

Chủ đề của đồ án tốt nghiệp này là phát triển một thiết bị phát sóng vô tuyến hoạt động ở chế độ điều chế dải biên đơn. Các thiết bị phát sóng vô tuyến loại này được sử dụng rộng rãi trong dải tần f = 1,5 - 30,0 MHz để liên lạc, vì tín hiệu giọng nói (được truyền) có băng tần khá hẹp - 300... 3400 Hz. Điều này là do mục đích của loại máy phát này, cả về mức tiêu thụ năng lượng (đài phát thanh di động) và đặc điểm của loại máy phát này. Dải tần số, cụ thể là khả năng thông tin thấp.

Dựa trên các trường hợp trên, chúng ta có thể kết luận rằng điều chế dải biên đơn có một số ưu điểm so với điều chế biên độ thông thường. Chúng bao gồm: dải tần số hẹp hơn của kênh vô tuyến (sẽ cho phép ghép tần số của các kênh), đặc tính năng lượng tốt hơn của máy phát vô tuyến (tăng hiệu suất so với thông thường). điều chế biên độ), tính linh hoạt (sử dụng trong điều kiện đứng yên như trạm cơ sở, cũng như trong các hệ thống dịch vụ di động - đất, biển, hàng không).

Nhược điểm của kiểu điều chế này là sơ đồ mạch phức tạp của cả đường truyền và đường nhận. thuộc loại này thiết bị.

Yêu cầu mà máy phát phải đáp ứng trước hết là sự đơn giản trong thiết kế mạch (đạt được bằng cách sử dụng các thiết bị hiện đại). cơ sở nguyên tố), mang lại độ tin cậy cao, khả năng hoạt động trong nhiều loại nhiệt độ và độ ẩm xung quanh, dễ sử dụng, đôi khi có khả năng chống sốc, tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp.

NHẬN THIẾT KẾ

Thiết kế một máy phát vô tuyến truyền thông điều chế băng tần đơn thỏa mãn các thông số sau:

    Tối đa Công suất ra trong bộ cấp liệu – P 1 max = 10 W;

    Dải tần – f = 10…16 MHz;

    Trở kháng đặc tính của dây dẫn – W f = 50 Ohm;

    Điện áp nguồn – E = 220 V, 50 Hz (điện lưới);

    Bước lưới tần số – 1 kHz;

    PVI = - 45 dB;

    Tần số điều chế – f mod = 0,3…3 kHz;

    Tần số không ổn định tương đối – 3 * 10 – 5.

Trong quá trình thiết kế cần lựa chọn và tính toán:

- Vẽ và chứng minh sơ đồ cấu trúc;

– xây dựng các yêu cầu về nguồn điện, cung cấp sơ đồ.

Tác phẩm đồ họa:

– Phần sơ đồ mạch điện (do giáo viên chọn);

- sơ đồ sắp xếp các phần tử của tầng cuối cùng (hình nhìn từ trên xuống và bên cạnh).

1. LỰA CHỌN VÀ GIẢI QUYẾT SƠ ĐỒ KẾT CẤU

Theo quy định, các máy phát truyền thông có dải tần f = 1,5...30 MHz này hoạt động ở chế độ điều chế dải biên đơn. Tín hiệu dải biên đơn được tạo ra bằng phương pháp lọc ở tần số tương đối thấp (f 0 = 500 kHz) và được truyền bằng bộ biến tần đến dải hoạt động.

Chúng tôi sẽ xây dựng sơ đồ khối của máy phát được thiết kế theo cách giảm thiểu biến dạng phi tuyến đồng thời đảm bảo triệt tiêu bức xạ dao động ngoài băng tần, cũng như số lượng mạch điều chỉnh tối thiểu ở giai đoạn trung gian và cuối cùng của máy phát. Chúng ta hãy xem xét một biến thể của sơ đồ cấu trúc (Hình 1), đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã nêu ở trên.

Cơm. 1. Sơ đồ kết cấu máy phát được thiết kế.

Mô tả ngắn gọn sơ đồ khối đề xuất và mục đích của các khối:

Tín hiệu âm thanh từ micrô được khuếch đại bằng bộ khuếch đại thông thấp (LFA) đến mức yêu cầu và chuyển đến bộ điều biến cân bằng 1 (BM 1), đầu vào thứ hai nhận điện áp có tần số f0 = 500 kHz (tín hiệu được tạo bởi bộ tổng hợp tần số được sử dụng làm tần số tham chiếu f0). Tần số của bộ tạo này được chọn có tính đến đặc tính biên độ-tần số của bộ lọc cơ điện (EMF) và lựa chọn dải biên làm việc (phía trên). Đối với tần số này, ngành công nghiệp sản xuất các bộ lọc điện cơ (EMF) có độ dốc đặc tính suy giảm S = 0,1...0,15 dB/Hz; Ngoài ra, bộ tổng hợp tần số sẽ cung cấp độ ổn định tần số tương đối được chỉ định do nó sử dụng bộ dao động thạch anh. Vì dải tín hiệu hữu ích theo thông số kỹ thuật là 300 đến 3000 Hz nên có thể sử dụng EMF có băng thông là 3 kHz. Theo tiêu chuẩn, đối với các máy phát dải tần đơn có tần số hoạt động trên 7 MHz, tín hiệu đầu ra phải chứa dải tần trên (Hình 2) và đối với tần số hoạt động dưới 7 MHz - tần số thấp hơn. Đầu ra của BM 1 tạo ra tín hiệu hai chiều với sóng mang yếu hơn. Mức độ triệt tiêu tần số sóng mang ở đầu ra máy phát được xác định bởi bộ điều chế cân bằng và EMF, còn nguồn điện không mong muốn chỉ được xác định bởi các tham số của EMF. Do đó, mức độ hiện diện của các thành phần phổ không liên quan trong tín hiệu phụ thuộc vào chất lượng xây dựng của tầng này và ở các tầng tiếp theo, không thể thay đổi tỷ lệ của các thành phần này trong tín hiệu. Sau khi tín hiệu đi qua BM 1 và EMF, tín hiệu sẽ mờ dần, vì vậy nên sử dụng bộ khuếch đại bù (KU 1), từ đầu ra tín hiệu sẽ chuyển đến BM2.

Đầu vào thứ hai của BM 2 nhận được tín hiệu có tần số phụ f 1 = 20 MHz, tương tự như f 0, được tạo ra bởi bộ tổng hợp. Tần số f1 được chọn cao hơn tần số hoạt động trên của máy phát – f B . Với lựa chọn này, tần số kết hợp ở đầu ra của BM 2 bằng f 1 + f 0 cũng sẽ cao hơn tần số trên của dải hoạt động của máy phát. Do đó, các dao động của máy phát phụ f 1 và các sản phẩm chuyển đổi bậc nhất có tần số f 1 + f 0 nếu đi vào đầu vào của bộ khuếch đại công suất sẽ không tạo ra nhiễu trong dải hoạt động của máy phát được thiết kế. Độ lệch tương đối giữa các tần số kết hợp ở đầu ra của BM 2, theo quy luật, không lớn, do đó việc lựa chọn tần số kết hợp mong muốn phải được thực hiện bằng bộ lọc áp điện (PF) hoặc bộ lọc sóng âm bề mặt, có độ chọn lọc đủ cao. Băng thông của bộ lọc này phải không nhỏ hơn băng thông tín hiệu truyền đi. Sau khi tín hiệu đi qua BM 2 và PF, tín hiệu cũng bị suy giảm nên ở đây cũng nên sử dụng bộ khuếch đại bù (KU 2), sau đó tín hiệu sẽ đi đến BM3.

Tín hiệu dải biên đơn từ đầu ra KU 2 trong bộ điều chế cân bằng BM3 được trộn với tần số f 2. Nguồn của các dao động này là một bộ tổng hợp lưới tần số rời rạc, tạo ra một lưới trong một phạm vi nhất định với một bước nhất định. Tần số f 2 được chọn trên f 1, nghĩa là trên phạm vi hoạt động. Các tần số của dải hoạt động thu được ở đầu ra của BM3 tùy thuộc vào giá trị của f 2. Chúng bằng hiệu giữa tần số f 2 và tần số chuyển đổi trung gian ở đầu ra của bộ lọc thông dải f = f 2 - f 1 - f 0. Bằng cách này, phạm vi lưới yêu cầu f 2 có thể được xác định.

Giá trị trên: f 2 = f in + f 1 + f 0 = 16 + 20 + 0,5 = 36,5 MHz

Giá trị thấp hơn: f 2 = f n + f 1 + f 0 = 10 + 20 + 0,5 = 30,5 MHz

Các tần số này được cách ly bằng bộ lọc thông thấp (LPF), bộ lọc này phải bao phủ toàn bộ phạm vi hoạt động. Tần số cắt của bộ lọc thông thấp phải không nhỏ hơn tần số hoạt động trên của dải.

Tín hiệu dải biên đơn được tạo ra ở mức công suất thấp từ 1 - 5 mW. Nó được đưa đến một mức nhất định ở đầu ra máy phát bằng bộ khuếch đại công suất băng thông rộng tuyến tính, số lượng giai đoạn trong đó được xác định bởi giá trị của mức tăng đầu cuối:

K P = P 1 / P VX = 11,2 / 0,005 = 2240,

trong đó P 1 là công suất trong mạch thu ở giai đoạn cuối của máy phát,

P VX - công suất tín hiệu dải biên đơn ở đầu ra của bộ lọc thông thấp.

Nhờ khuếch đại silo, tín hiệu đủ mạnh sẽ đến đầu vào của giai đoạn cuối (OC), xác định công suất danh định được chỉ định trong đường truyền, xác định hiệu suất của thiết bị, ngoài ra, mạch truyền thông (CC) nối tiếp với OC xác định mức phát xạ ngoài băng tần. Chúng ta hãy xác định số tầng khuếch đại (AS) để đạt được công suất danh định được chỉ định dựa trên giá trị của mức khuếch đại đầu cuối:

Giả sử mức tăng công suất của một tầng bằng 8, khi đó số tầng silo có thể được xác định bằng cách chia K P cho giá trị khuếch đại của một tầng.

Việc khuếch đại công suất tín hiệu ít nhất là 4,375 sẽ được thực hiện ở giai đoạn cuối.

Bộ Giáo dục Liên bang Nga

Đại học Kỹ thuật bang Omsk

Khoa RTU và SD

Dự án khóa học

Tính toán, thiết kế và thiết kế thiết bị truyền sóng vô tuyến

Quản lý dự án:

Eltsov A.K.

Được phát triển bởi:

sinh viên nhóm RI-419

Kuprin V.I.,

Glazkov A. V.

Omsk 2002

chú thích

Trong này dự án khóa học Bài toán thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến sóng ngắn có điều chế biên độ được xem xét. Khi thiết kế, các nhiệm vụ được giải quyết bao gồm vẽ sơ đồ khối, tính toán bộ khuếch đại công suất, bộ tự dao động thạch anh và mạch khớp yếu tố hoạt động với tải. Các bộ khuếch đại công suất sơ bộ, trung gian và cuối cùng được thiết kế theo nguyên tắc không đổi và Dòng điện xoay chiều. Ở giai đoạn thiết kế tiếp theo, các thành phần tiêu chuẩn đã được chọn - tụ điện và điện trở, cuộn cảm đã được tính toán và sơ đồ mạch điện của máy phát vô tuyến được thiết kế đã được vẽ ra.

Giới thiệu

Máy phát vô tuyến là thiết bị được thiết kế để thực hiện hai chức năng chính - tạo ra các dao động điện từ tần số cao hoặc cực cao và điều chỉnh chúng theo tin nhắn được truyền đi. Thiết bị phát sóng vô tuyến là một phần của tổ hợp vô tuyến, cũng chứa ăng-ten, máy thu sóng vô tuyến và các thiết bị phụ trợ khác nhau.

Một trong những xu hướng chính trong sự phát triển của công nghệ thiết bị truyền sóng vô tuyến là mong muốn chế tạo một máy phát sóng vô tuyến, nếu có thể, hoàn toàn trên các thiết bị bán dẫn và mạch tích hợp. Nếu công suất đầu ra cần thiết không thể được cung cấp bởi các thiết bị bán dẫn máy phát điện hiện có thì các giai đoạn đầu ra của máy phát được thực hiện bằng các thiết bị chân không: ống vô tuyến, klystron, ống sóng lan truyền, v.v.

Sự phát triển của một thiết bị truyền sóng vô tuyến là một giải pháp cho các vấn đề phức tạp về mạch điện và thiết kế. Thiết kế của bộ khuếch đại, khả năng sản xuất và độ ổn định theo thời gian phần lớn phụ thuộc vào mức độ chọn mạch hợp lý và chế độ hoạt động của các phần tử của nó được tính toán chính xác.

Máy phát vô tuyến được phân loại theo mục đích, điều kiện hoạt động, công suất đầu ra, tần số, loại điều chế, v.v. Dựa trên công suất đầu ra, máy phát vô tuyến trên thiết bị bán dẫn có thể được chia thành công suất thấp, công suất trung bình và công suất cao; theo tần số - tần số cao và tần số siêu cao.

Sự phát triển của băng tần VHF cho mục đích liên lạc và phát sóng vô tuyến bắt đầu muộn hơn băng tần HF. Điều này là do hai lý do: những khó khăn liên quan đến việc khuếch đại các rung động VHF và UHF và phạm vi truyền sóng hạn chế trong các phạm vi này. Những khó khăn liên quan đến khuếch đại tín hiệu đã được khắc phục bằng việc tạo ra các thiết bị và đèn phát điện bằng gốm kim loại, hoạt động của chúng dựa trên việc sử dụng quán tính của dòng điện tử. Phạm vi hoạt động tương đối ngắn của máy phát VHF trong nhiều trường hợp chuyển từ bất lợi thành lợi thế - có thể sử dụng nhiều lần cùng một tần số hoạt động ở các khu vực địa lý khác nhau người bạn đã bị xóa từ các điểm khác nhau.

1. Lựa chọn và tính toán sơ đồ khối

Hãy xem xét việc xây dựng và tính toán sơ đồ khối của RPDU như trong Hình 1. Tùy chọn này sơ đồ khối gồm:

ZG - bộ tạo dao động chính (bộ tạo tự động);

BU - tầng đệm;

Bộ nhân tần số;

PU - bộ khuếch đại tiền điện; bộ khuếch đại công suất cuối cùng;

M - thiết bị điều chế;

Lưu ý rằng trong các RPDU chuyên nghiệp phức tạp hơn, thay vì SG, bộ kích thích được sử dụng, dựa trên bộ tổng hợp tần số và bản thân sơ đồ khối có dạng hơi khác.

Nhiệm vụ tính toán sơ đồ khối là xác định số k tối ưu của các tầng tần số cao giữa bộ tạo dao động chính và bộ khuếch đại công suất cuối cùng.

Rõ ràng, giá trị công suất dao động cần thiết từ phần tử chủ động của giai đoạn dẫn động có thể được tính bằng công thức

;

công suất dao động của tầng thứ n ở đâu

Tăng sức mạnh của giai đoạn thứ n.

Sau khi hoàn thành giải pháp cho vấn đề phân phối hệ số khuếch đại trên tất cả các giai đoạn của thiết bị được thiết kế, bạn có thể xác định công suất cần thiết từ bộ tạo dao động chính:

;

trong đó i = n - 1 là số tầng khuếch đại.

Độ ổn định quy định của tần số hoạt động của RPDU chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các phần tử Q cao, ví dụ, bộ cộng hưởng thạch anh, trong bộ tạo dao động chính làm hệ thống dao động. Cần lưu ý rằng công suất của bộ tạo dao động chính không được vượt quá 20... 50 mW và tần số bộ cộng hưởng thạch anh- 10...15 MHz. Trong trường hợp này, bạn có thể gặp phải tình trạng mất ổn định tương đối<1...2∙10-5.

Hệ số nhân tần số ở các tầng trung gian (bộ nhân tần số) được định nghĩa là tỷ số giữa tần số của tầng đầu ra và bộ dao động chính.

Xét rằng hiệu suất năng lượng của bộ nhân tần kém hơn so với bộ khuếch đại công suất nên bộ nhân hai và ba thường được sử dụng.

Lưu ý rằng trong RPDU có điều chế tần số, việc nhân tần số cũng có thể làm tăng độ lệch tần số.

2. Tính toán khuếch đại công suất cao tần

.1 Tính toán PA sử dụng mạch có bộ phát chung

Dữ liệu ban đầu sau đây được yêu cầu để tính toán:

Công suất đầu ra của máy phát (90 W),

Tần số hoạt động của máy phát (103 MHz),

Khả năng chịu tải (50 Ohm).

Việc tính toán điện của chế độ hoạt động của phần tử hoạt động được thực hiện riêng cho mạch thu và mạch đầu vào.

Hãy xem xét việc tính toán mạch thu tầng:

1. Để đạt được mức công suất và hiệu suất tối đa, bóng bán dẫn phải hoạt động ở chế độ tới hạn với góc cắt. Chúng tôi tìm thấy các giá trị từ bảng hoặc biểu đồ.

Hãy tìm công suất đầu ra của bộ khuếch đại

; ,

đâu là hiệu suất của hệ thống dao động đầu ra.

Biên độ của điện áp hài thứ nhất tại bộ thu:

(điện áp cung cấp phải tương ứng với phạm vi giá trị tiêu chuẩn được đưa ra trong GOST 21128-83. Trong trường hợp của chúng tôi, Ep = 27 V)

Điện áp tối đa trên bộ thu không được vượt quá mức cho phép:

Đối với bóng bán dẫn của chúng tôi.

Nếu điều kiện này không được đáp ứng thì cần giảm Ep hoặc xem xét thay thế phần tử hoạt động.

Biên độ sóng hài đầu tiên của dòng thu

;

MỘT.

Khả năng chịu tải của bộ thu

Om.

Thành phần DC của dòng thu

;

mối quan hệ ở đâu - hệ số hình dạng dòng điện đầu ra cho sóng hài bậc 1.

Dòng thu tối đa (độ cao xung dòng đầu ra) bằng:

;

Điện năng tiêu thụ từ nguồn điện:

Hiệu suất của mạch thu ở một tải nhất định:

Tiêu tán điện năng ở bộ thu bóng bán dẫn

;

.

Tính toán điện của mạch đầu vào của bóng bán dẫn khi tính toán mạch đầu vào của bóng bán dẫn được kết nối theo mạch có OE giả định rằng điện trở Radd được kết nối giữa cực gốc và cực cực phát của nó, điện trở của nó có thể được xác định gần đúng theo công thức :

,

mức tăng hiện tại trong mạch với OE ở đâu;

Tần số cắt;

Se là điện dung của điểm nối bộ phát.

Giá trị biên độ của dòng cơ sở:

hệ số hiệu chỉnh ở đâu;

Sk là điện dung rào cản của điểm nối bộ thu.

,

trong đó: E'b - điện áp cắt dòng cực góp, bằng (modulo) 0,6 0,7 V đối với bóng bán dẫn silicon;

TRONG.

Các thành phần không đổi của dòng cơ sở và bộ phát:

4. Thành phần hoạt động của điện trở đầu vào của bóng bán dẫn ở tần số hoạt động:

,

trong đó: được tìm theo các công thức tương ứng với mạch tương đương của điện trở đầu vào bóng bán dẫn (Hình 2):

trong đó: Ska = (0,2) Ska =30 pf - điện dung rào cản của phần tích cực của đường nối bộ thu;

rb = 0,36 Ohm - điện trở của vật liệu nền.

Nếu rb không được cho trước thì có thể xác định gần đúng bằng công thức rb =

10,8 - hằng số thời gian của quá trình chuyển đổi bộ thu;

Điện trở tiếp giáp cực phát (nếu không cho trước thì có thể lấy = 0)


Lưu ý rằng các tham số và được sử dụng để xác định thành phần phản kháng của điện trở đầu vào của bóng bán dẫn.

Công suất kích thích ở tần số hoạt động không tính đến tổn hao trong mạch phối hợp đầu vào:

6. Độ tăng công suất của Transistor ở tần số hoạt động:

7. Tổng công suất tiêu tán của Transistor:


Giá trị Pras là tham số ban đầu để tính toán các điều kiện nhiệt của bóng bán dẫn và hệ thống làm mát của nó.

.2 Tính toán mạch phối hợp phần tử tích cực với tải

Mạch kết hợp thực hiện hai nhiệm vụ chính. Đầu tiên là chuyển đổi điện trở tải thành điện trở, thứ hai là lọc các sóng hài bên ngoài.


Trong các GVV bóng bán dẫn băng hẹp, đặc biệt là ở giai đoạn đầu ra của thiết bị phát vô tuyến, mạch hình chữ U, có sơ đồ như trong Hình 3, được sử dụng rộng rãi.

Do tính đối xứng hình học của sơ đồ, việc thực hiện nó có thể thực hiện được tại , kể cả tại . Rõ ràng, nếu các điện trở bằng nhau thì mục đích chính của mạch là lọc các sóng hài cao hơn của dòng điện đầu ra AE.


Ví dụ, trong một số trường hợp, nếu giá trị của độ tự cảm L quá nhỏ, khiến cho việc thực hiện nó trở nên khó khăn hoặc không thể thực hiện được, thì phản ứng cảm ứng tương đương được thực hiện dưới dạng nối nối tiếp giữa điện cảm LE và điện dung Se. . Sơ đồ mạch hình chữ U trong trường hợp này được biểu diễn dưới dạng mạch như trong Hình 4.

Dưới đây là quy trình tính toán mạch phối hợp như trong Hình 4. Lưu ý rằng tất cả các phép tính được thực hiện theo đơn vị cơ bản (Ohm, Hn, V, A, F, v.v.).

Ta đặt giá trị trở kháng sóng của mạch:

trong đó f là tần số tín hiệu.

Hãy xác định độ tự cảm của mạch Le:

3. Ở tần số tín hiệu f, mạch phối hợp được tính toán rút gọn về dạng như hình 3 và các phần tử L, Le, Ce có tỷ lệ:


Giá trị L phải được xác định theo công thức:

4. Xác định giá trị điện dung của tụ Se:

5. Xác định giá trị điện dung của tụ C1 và C2:


C1=1010 pF, (1000 pF là giá trị tiêu chuẩn);

pF.

C2=146 pF, (150 pF là giá trị tiêu chuẩn).

Điện trở đưa vào mạch sẽ bằng:

Rin = 2,323 Ôm.

Hệ số chất lượng của mạch tải

đâu là điện trở tổn thất nội tại của điện cảm vòng lặp, được xác định trong quá trình tính toán cấu trúc của nó. Để tính toán gần đúng, bạn có thể lấy (Ohm).

8. Điều đặc biệt quan tâm là việc tính toán hệ số lọc sóng hài cao hơn cho giai đoạn đầu ra.

Trong trường hợp cụ thể, khi bạn có thể sử dụng biểu thức

trong đó: n=2 - mạch một chu kỳ.

Tiếp theo, cần so sánh giá trị thu được của hệ số lọc với giá trị yêu cầu của hệ số Ft này, được tính toán từ tài liệu. Nếu F< Фт следует переходить к двух или трехконтурной схеме согласующей цепи.

Xét thấy trong máy phát nhiều tầng, tất cả các tầng sau tầng điều chế đều hoạt động ở chế độ khuếch đại dao động điều chế nên cần kiểm tra hệ thống tải để đảm bảo băng thông yêu cầu:

2.3 Lựa chọn và tính toán thiết kế tản nhiệt

Để loại bỏ nhiệt khỏi các thiết bị bán dẫn, bộ tản nhiệt được sử dụng, hoạt động của nó dựa trên các phương pháp tiêu tán năng lượng nhiệt khác nhau: độ dẫn nhiệt, đối lưu cưỡng bức tự nhiên của không khí và chất lỏng, cũng như thay đổi trạng thái kết tụ của một chất.

Có hai cách tính điều kiện nhiệt thiết bị bán dẫn với tản nhiệt:

tại các giá trị cho trước của công suất P mà thiết bị bán dẫn tiêu tán, nhiệt độ của thân thiết bị và nhiệt độ của điểm nối pn và nhiệt độ môi trường Sau đó tính toán kích thước hình học của tản nhiệt;

đối với các kích thước hình học cho trước của bộ tản nhiệt, nhiệt độ môi trường Tc, nhiệt độ tiếp giáp p-n hoặc nhiệt độ thân thiết bị, tính công suất tiêu tán bởi thiết bị bán dẫn có bộ tản nhiệt.

Đặc biệt, các tham số sau đây được yêu cầu để tính toán:

P - công suất tiêu tán của thiết bị, W.

Nhiệt độ môi trường xung quanh, .

Nhiệt độ tiếp giáp tối đa, .

Quá trình chuyển đổi điện trở nhiệt - nhà ở, .

Điện trở tiếp xúc nhiệt, .

1. Để làm mát bóng bán dẫn, cần có bộ tản nhiệt; điện trở nhiệt của nó được tính theo công thức:

2. Nhiệt độ bề mặt trung bình của tản nhiệt:

Tsr= P∙Kt-s.out.d+ To.s=75,8° C.

Chiều dài sườn tối thiểu:

Độ dày vây:

d=0,003 m=3 mm.

Độ dày tấm tản nhiệt:

q=0,003 m=3 mm.

Khoảng cách giữa các xương sườn:

b=0,012 m=12 mm.

Chiều cao sườn:

h=0,025 m=25 mm.

Chiều dài sườn:

L=0,13m=130mm.

Số miếng sườn:

n=(l+b)/(b+d)=10.

Chiều dài của tấm tản nhiệt nơi phát triển các cánh tản nhiệt:

l=b(n-l)+2d=0,11 m=110 mm.

Diện tích bề mặt nhẵn của tản nhiệt:

Sgl=L∙L=0,016 m2=16 mm2.

Diện tích bề mặt vây tản nhiệt:

Sop=S1+ S2 +S3 =0,08 m2=80 mm2.

13. Hệ số truyền nhiệt bức xạ:

αl=εφf(Тср+ Т.с)=8,1 W/(m∙С).

Hệ số truyền nhiệt đối lưu:

αк=А1*Тм[(Тср- To.c)/L]=3,96 W/(m∙С).

Hệ số truyền nhiệt của bề mặt nhẵn:

αhl= αl + αk = 12,06 W/(m∙C).

Công suất tiêu tán bởi bề mặt nhẵn:

Rgl = αgl ∙ Sgl ∙ (Tsr-To.s) = 40 W.

Khả năng chịu nhiệt của bề mặt nhẵn:

Rt.hl=1/(αhl ∙ Shl)= 4,98 C/W.

Nhiệt độ môi trường giữa các vây:

To.c1= Тср-Н∙ (Тср - Т.с)=61° С,

Тм1=0,5(Тср + To.с1)= 66° С.

Hệ số truyền nhiệt đối lưu:

20. Hệ số truyền nhiệt bức xạ:

αl.or = εφf(Tsr+ To.s) = 1,6 W/(m∙C).

Năng lượng tiêu tán bởi bề mặt vây của tản nhiệt

RT.or=[ αk (Tsr- To.s) + αl (Tsr- To.s)] *S= 5 W.

Khả năng chịu nhiệt của bề mặt vây của tản nhiệt

Rt.or=(Ts-To.s)/ Rt.or= 21 C/W.

Tổng trở nhiệt của tản nhiệt

Rt.calc= (Rt.hl∙ RT.op)/ (Rt.hl+RT.op)= 18 C/W.

Năng lượng tiêu tán bởi bề mặt tản nhiệt mịn và có vây

RT=Hg.gl+Hg.or= 58 W.

2.4 Lựa chọn và tính toán cuộn cảm

Sau khi hoàn thành việc tính toán điện, bạn cần chọn loại tụ điện. Trong trường hợp này, tụ điện phải được chọn từ các nhóm TKE tương ứng, có giá trị điện dung yêu cầu (tốt nhất là từ dòng E12), chịu được điện áp tác dụng lên chúng và truyền dòng điện tương ứng qua chúng.

Để đáp ứng yêu cầu về độ tin cậy, phải có một mức điện áp và dòng điện nhất định. Nếu, thay vì dòng điện và điện áp cho phép, công suất phản kháng cho phép được chỉ ra trong dữ liệu tham chiếu thì việc lựa chọn thiết kế được thực hiện có tính đến giá trị của tham số này.

Bộ dao động tần số công suất khuếch đại


Cuộn cảm không được sản xuất theo tiêu chuẩn và dữ liệu tìm thấy từ tính toán mạch điện được sử dụng khi phát triển thiết kế cuộn dây. Cuộn cảm thường có dạng hình trụ và được chế tạo dưới dạng một lớp hoặc nhiều lớp. Dưới đây chúng ta sẽ xem xét quy trình tính toán cuộn dây một lớp, bản phác thảo của nó được hiển thị trong Hình 5.

Chúng tôi đặt tỷ lệ chiều dài của cuộn dây với đường kính của nó trong

.

2. Xác định diện tích mặt cắt dọc của cuộn dây S = lD theo công thức

trong đó là hệ số đặc trưng cho tải nhiệt riêng trên 1 cm2 mặt cắt ngang của cuộn dây. Giá trị điển hình của hệ số này:

3. Xác định kích thước của cuộn dây tính bằng centimét:

4. Số vòng dây W có thể được xác định theo công thức nổi tiếng

trong đó LE là độ tự cảm, μH.

5. Đường kính d của cuộn dây (mm) được tính theo công thức:

trong đó Ik là biên độ của dòng điện vòng, A,

f - tần số hoạt động, MHz.

Chúng tôi xác định (làm rõ) điện trở tổn thất nội tại của cuộn dây ở tần số hoạt động.

trong đó f là tần số hoạt động, MHz, d là đường kính dây, mm, D là đường kính cuộn dây, mm.

Hiệu suất mạch

3. Bộ nhân tần

Các bộ nhân tần số (MF) được gọi là GVV, tần số dao động có đầu ra cao hơn 2, 3..., n lần so với đầu ra. Bộ khuếch đại khác với bộ khuếch đại công suất ở chỗ mạch đầu ra của nó được điều chỉnh theo sóng hài thứ hai, thứ ba hoặc thứ n của điện áp đầu vào. Cần lưu ý rằng các chỉ số năng lượng của bộ khuếch đại thấp hơn so với chỉ số năng lượng của bộ khuếch đại công suất, nguyên nhân là do biên độ của các thành phần hài trong xung dòng thu của bộ thu giảm khi hệ số nhân tăng.

Khi xây dựng HF, nên chọn một bóng bán dẫn có tần số cắt cao (), vì khi tăng tần số hoạt động (), xung dòng thu sẽ mở rộng và hàm lượng sóng hài cao hơn trong đó giảm mạnh. Tùy chọn tính toán được đưa ra dưới đây giả định rằng mối quan hệ được thỏa mãn, tức là. phần tử hoạt động được coi là không có quán tính.

Dữ liệu ban đầu sau đây được yêu cầu để tính toán:

Công suất ra,

Tần số đầu ra,

N là hệ số nhân.

Loại phần tử hoạt động được chọn dựa trên công suất đầu ra được tính toán và tần số dao động đầu ra.

Hãy xem xét việc tính toán mạch thu tầng.

1. Góc cắt tối ưu để thu được giá trị lớn nhất được xác định theo công thức

2. Tìm biên độ của điện áp hài N ở đầu ra của phần tử tích cực làm việc ở chế độ biên ( tới hạn):


điện áp nguồn của thiết bị phát sóng vô tuyến ở đâu,

Độ dốc của đường chế độ ranh giới.

Xác định biên độ hài bậc N của dòng thu

4. Giá trị lớn nhất của dòng cực góp là

5. Thành phần DC của dòng thu

6. Điện năng tiêu thụ từ nguồn điện

7. Điện năng tiêu tán ở bộ thu

8. Hiệu quả

Chúng tôi tính toán mạch đầu vào

Xác định biên độ của điện áp xoay chiều trên đế

trong đó = 4.1 là độ dốc của đặc tính đoạn văn.


3. Xác định công suất kích thích cần thiết

4. Tăng sức mạnh

5. Trở kháng đầu vào giai đoạn

Tính giá trị các phần tử mạch nhân

Thành phần DC của dòng cơ sở


Chúng tôi tìm thấy từ điều kiện


Độ tự cảm Lr được tìm thấy từ điều kiện:

lb chúng tôi tìm thấy từ mối quan hệ do đó

sbl chúng tôi tìm thấy từ điều kiện do đó

4. Máy dao động thạch anh

Độ ổn định cao của tần số hoạt động trong các thiết bị phát vô tuyến nhiều tầng được đảm bảo bởi bộ tạo dao động chính. Việc sử dụng các máy phát LC thông thường làm bộ tạo dao động chính hiện nay, ngay cả khi các biện pháp đặc biệt đã được thực hiện để bảo vệ chúng khỏi các tác động bên ngoài, vẫn không đáp ứng đầy đủ các yêu cầu ngày càng tăng về độ ổn định của dao động tần số cao.

Việc sử dụng bộ cộng hưởng thạch anh trong bộ tự dao động như một phần của hệ thống dao động giúp có thể chế tạo các bộ dao động chính có đặc tính kỹ thuật khá cao. Với việc lựa chọn và tính toán tối ưu các thông số của các phần tử mạch và chế độ hoạt động của chúng, độ ổn định tần số của CG mà không sử dụng bù nhiệt và điều nhiệt được xác định chủ yếu bởi độ ổn định của tần số cộng hưởng. Độ ổn định của tần số CG thường được đánh giá bằng những thay đổi về tần số do thay đổi nhiệt độ môi trường, ảnh hưởng của các yếu tố gây mất ổn định cơ học và khí hậu, cũng như sự lão hóa.

Có rất nhiều loại chương trình CG. Mạch dao động được sử dụng rộng rãi, thu được bằng cách thay thế một trong các cuộn cảm của mạch tự dao động ba điểm bằng bộ cộng hưởng thạch anh. Đặc biệt, ở dải tần trung, ba điểm điện dung được sử dụng nhiều nhất, cho phép ổn định tần số cao. Một đặc điểm khác biệt của mạch dao động là chúng chỉ hoạt động ở tần số thạch anh. Nếu bộ cộng hưởng thạch anh gặp trục trặc, dao động sẽ xảy ra trong bộ tự dao động.

Lên đến 15...20 MHz, bộ cộng hưởng thạch anh hoạt động theo sóng hài (cơ bản) thứ nhất; ở tần số cao hơn, các dao động của sóng hài cơ học lẻ được sử dụng. Bộ cộng hưởng thạch anh và phần tử hoạt động (bóng bán dẫn) được lựa chọn dựa trên các thông số điện, cũng như điều kiện vận hành, kích thước và giá thành.

Giá trị gần đúng của độ không ổn định tương đối của tần số CG, ví dụ, trong phạm vi nhiệt độ -10 °C đến +50 °C có thể là 2...5∙10-5. Biết giá trị này là cần thiết khi vẽ sơ đồ khối và chọn loại bộ dao động chính.

5. Thiết kế bộ dao động tinh thể điều chế tần số trực tiếp

.1 Đặc điểm kết cấu máy phát điện điều khiển bằng điện áp

Khi phát triển CG điều khiển tần số, cần phải chọn chính xác tần số của bộ tạo, bộ cộng hưởng và các phần tử điều khiển tần số để đảm bảo các giới hạn điều chỉnh cần thiết với độ ổn định tần số cao bằng các giải pháp mạch đơn giản nhất. Ngoài việc đảm bảo độ lệch tần số nhất định đối với CG khi tạo dao động FM bằng phương pháp trực tiếp, còn có yêu cầu về độ méo phi tuyến tối thiểu của kênh điều chế, nguyên nhân là do tính phi tuyến của các đặc tính của bộ biến tần và bộ cộng hưởng. Cách hiệu quả nhất để giảm chúng là nối một cuộn cảm song song với bộ cộng hưởng.

Vì một số lý do khách quan, CG điều khiển tần số được sử dụng rộng rãi nhất ở dải tần 5..20 MHz. Trong phạm vi này, các bộ cộng hưởng thạch anh thường hoạt động ở tần số cơ bản, bản thân các phần tử áp điện là các tấm phẳng và các giá trị của m và Co giúp điều chỉnh tần số theo thứ tự ±1000∙10-6 với mức tương đối cao. ổn định tần số. Ở tần số thấp hơn, các phần tử áp điện của bộ cộng hưởng cắt chữ T có dạng thấu kính hai mặt lồi, làm giảm m và gây khó khăn cho việc đạt được giới hạn điều chỉnh tần số lớn.

5.2 Thiết kế CG điều khiển bằng điện áp có điều chế tần số

Việc biên soạn và tính toán sơ đồ cấu trúc theo Chương 2 của các hướng dẫn này phải được thực hiện có tính đến khả năng thực tế của việc chế tạo bộ tạo dao động thạch anh chính. Sử dụng kết quả tính toán này, chúng tôi làm rõ dữ liệu ban đầu cần thiết.

Hình.6. Bộ dao động thạch anh điều chế tần số.

Dựa trên dữ liệu tham khảo, chúng tôi chọn bộ cộng hưởng AT - phương tiện hoạt động ở tần số cơ bản. Chúng ta ghi các thông số của bộ cộng hưởng: Rkv, m, C0.

Chọn phần tử hoạt động. Ví dụ, bóng bán dẫn KT324, độ dốc của đặc tính tĩnh ở dòng cực góp 1...2 mA là 35...50 mA/V. (Đương nhiên, có tính đến đặc thù của một nhiệm vụ cụ thể, nên chọn một bóng bán dẫn có các thông số phù hợp).

Chúng tôi xác định điện trở điều khiển của bộ tự dao động:

,

Lưu ý cần tính giá trị nhỏ nhất của độ dốc S và = 0,2 (hệ số an toàn kích thích Кз = 5).

Hãy tìm giá trị điện dung phản hồi (C3 và C4) của máy phát.

Điều cần thiết để ngăn chặn varicap mở bằng cách điều chỉnh điện áp và điện áp tần số cao;


giá trị biên độ của điện áp điều chế.

Chúng tôi xác định giá trị giảm của Xrn bằng công thức:


8. Ta tính điện dung của biến thiên ở điện áp phân cực Evn - 4 V:


trong đó: 1/2 - hệ số chuyển tiếp mạnh.

Từ các biến thể được sản xuất thương mại, chúng tôi chọn một biến thể sao cho kết nối nối tiếp của hai biến thể cho công suất xấp xỉ bằng St. Hãy lấy biến thể KV110B.

Để cho phép hoạt động gần tần số cộng hưởng nối tiếp của bộ cộng hưởng thạch anh, cuộn cảm L2 được mắc nối tiếp với nó.

Chúng tôi xác định giá trị của độ tự cảm điều chỉnh cho hai giá trị biên của điện dung của các biến thể đã chọn:

,

trong đó SVN là điện dung của varicap khi xây dựng độ lệch 4V. Hơn nữa, ở phần dưới cùng của dải thông số của thiết bị bán dẫn, hãy thay thế giá trị dưới và trên của điện dung trong công thức xác định giới hạn thay đổi độ tự cảm thay cho EHV.

Sau khi xác định giá trị trên và dưới của L2, ta tìm giá trị trung bình của độ tự cảm Lav.

Chúng tôi xác định hệ số biến dạng phi tuyến:

11. Do hệ số méo phi tuyến trong dữ liệu nguồn (Kf = 5%), để giảm hệ số này chúng ta nối cuộn cảm L1 song song với bộ cộng hưởng. Giá trị của điện cảm này được xác định theo công thức:


Ở đâu - Giảm điện trở tự cảm.

Chúng tôi tính hệ số biến dạng phi tuyến có tính đến việc đưa cuộn cảm L1 song song với bộ cộng hưởng:

Phần kết luận

Thiết bị phát sóng vô tuyến đã được tính toán theo các thông số kỹ thuật. Nhờ có tài liệu đầy đủ về các thiết bị tương tự và cơ sở cơ bản hiện đại, việc triển khai đơn giản một máy phát vô tuyến đã trở nên khả thi. Một biến thể của thiết kế của nó đã được xem xét.

Một tính toán được thực hiện với bộ khuếch đại công suất, bộ nhân tần và bộ tự dao động thạch anh của máy phát vô tuyến phát sóng ở băng tần VHF ở tần số 103 MHz, cung cấp công suất đầu ra 90 W. Để cấp nguồn cho thiết bị, cần có nguồn DC 27V.

Lưu ý: việc cấu hình và lựa chọn cuối cùng các phần tử mạch được thực hiện trong quá trình sản xuất mô hình thiết bị phát vô tuyến.

Văn học

1. Thiết kế máy phát vô tuyến điện: Sách giáo khoa. cẩm nang dành cho đại học / Biên tập bởi V.V. Shahgildyan. - tái bản lần thứ 4, có sửa đổi. và bổ sung - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 2000 - 656 tr.

2. Thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến: Sách giáo khoa đại học / Ed. V.V. Shakhgildyan. - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1993. -512 tr.

Thiết kế máy phát vô tuyến: Sách giáo khoa cho trường đại học / Ed. V.V.Shahgildyan. - Tái bản lần thứ 4, có sửa đổi. và bổ sung - M.: Đài phát thanh và Truyền thông, 2000. - 656 tr.

Thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến vi sóng / Ed. G. M. Utkina.-M.: Sov. đài phát thanh, 1979.-320p.

Thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến sử dụng bóng bán dẫn. Hướng dẫn thiết kế khóa học. - Rotoprit TIASUR. - Tomsk, 1987. - 79 tr.

Cung cấp điều kiện nhiệt cho các sản phẩm điện tử./ A. A. Chernyshev, V. I. Ivanov, A. I. Aksenov, D. N. Glushkova. - M.: Năng lượng, 1980 - 216 tr.

GOST 21128-83. Hệ thống cung cấp điện, mạng lưới, nguồn, bộ chuyển đổi và máy thu năng lượng điện. Điện áp định mức đến 1000 V. - M.: Nhà xuất bản Tiêu chuẩn, 1983.

GOST 22579-86. Các đài vô tuyến có điều chế đơn băng tần của dịch vụ di động mặt đất. - M.: Nhà xuất bản Tiêu chuẩn, 1986

GOST 12252-86. Các đài vô tuyến VHF thuộc nghiệp vụ lưu động mặt đất. - M.: Nhà xuất bản Tiêu chuẩn, 1986

Thiết kế khóa học và bằng tốt nghiệp. Hướng dẫn dành cho sinh viên chuyên ngành 190200 và 200700. Omsk. - Nhà xuất bản Đại học Kỹ thuật Bang Omsk, 1997. - 44 tr.

Thiết bị truyền sóng vô tuyến. Hướng dẫn thiết kế khóa học. - Ompi. - Omsk, 1985. - 27 tr.

Altshuller G. B., Elfimov N. N., Shakulin V. G. Bộ dao động thạch anh: Tài liệu tham khảo. trợ cấp. M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1984. - 232 tr.

Bộ cộng hưởng Piezoquartz: Sổ tay / Ed. THỂ DỤC. Kandyba và G.P. Pozdnykova. - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1992 - 392 tr.

Những thiết bị bán dẫn. Bóng bán dẫn công suất trung bình và cao: Sổ tay / Ed. A.V. Golomedova. - M.: Đài phát thanh và truyền thông, 1989 - 640 tr.

17. Sách tham khảo điện tử về thiết bị bán dẫn. Shulgin O.A. v.1.02


1 . Nhiệm vụ kỹ thuật

Thiết kế máy phát quảng bá AM (PRVAM) với các thông số sau:

· Công suất anten (tải) P ~ =100 kW;

· Trở kháng đặc trưng của đường dây Ф = 150 Ohm;

· Hiệu suất cấp liệu z f = 0,80;

· Hệ số sóng lan truyền KBB = 0,8;

· Chỉ số điều chế tối đa m = 1;

· Dải tần hoạt động f min - f max, 0,1 - 0,3 MHz;

· Dải tần điều chế DF = 50 10000 Hz;

· tần số sóng mang f 0 = 200 kHz.

Phân tích thông số kỹ thuật:

Máy phát sóng vô tuyến (PRB) có AM được sử dụng trong dải sóng dài, trung bình và ngắn phải tuân thủ các thông số của chúng với GOST 1392468. Trong các phiên bản ống của máy phát để nhận tín hiệu AM có công suất nhất định, phổ biến nhất là cực dương, cực dương- điều chế màn hình hoặc kết hợp (trên một số điện cực) ở giai đoạn cuối, khuếch đại dao động điều chế (UMO) ít được sử dụng hơn.

Là một phần của công việc này, các tính toán sau đã được thực hiện:

· Giai đoạn cuối cùng ở các điểm cao nhất, tối thiểu và điện thoại, cũng như ở độ sâu điều chế 100%;

· thiết bị điều chế và các thông số điện của các phần tử của nó; máy biến áp, cuộn cảm, tụ điện chặn;

· Hệ thống dao động đầu ra;

2. Lựa chọn phương pháp thi công thiết kế của thiết bị được thiết kế

Để thực hiện của thiết bị này Phương án triển khai với điều chế cực dương đã được chọn do hiệu suất năng lượng cao, độ tuyến tính tốt và được sử dụng rộng rãi trong các máy phát sóng vô tuyến. Sơ đồ khối của thiết bị được thiết kế được thể hiện trong Hình 1.

Hình 2.1. Sơ đồ khối dự kiến máy phát sóng riêng tôi.

Tính toán gần đúng máy phát vô tuyến có AM theo sơ đồ khối

Theo thông số kỹ thuật, máy phát phải có các thông số sau: P ~ = 100 kW;

chỉ số điều chế m = 1;

dải tần hoạt động f min f max = 0,1 0,3 MHz.

Dựa vào các thông số đã chỉ định ở trên, chúng ta sẽ tính toán gần đúng các phần tử của máy phát vô tuyến.

Công suất cực đại của anten sẽ là:

Công suất P 1 T và P 1 max do thiết bị OK cung cấp được xác định theo công thức:

đâu là hiệu suất gần đúng của hệ thống dao động đầu ra. được chọn từ bảng cho trong và , hiệu suất của bộ cấp liệu.

Khi đó P 1 T = 136 kW, P 1 max = 544 kW.

Do thực hiện điều chế anode ở OK nên công suất định mức của máy phát điện được chọn theo quy tắc P 1nom? 2P 1 T = 272 kW (công suất định mức của đèn máy phát).

Bởi vì Khi phát triển OK người ta sử dụng mạch kéo đẩy thì P 1nom của đèn = .

Việc lựa chọn loại đèn được thực hiện theo các thông số như P 1nom của đèn và tần số hoạt động tối đa f max.

Theo các bảng tham chiếu được trình bày trong và trên, đèn GU 66 B đã được chọn, có các thông số sau: E a nom = 10 kV; S = 0,16 A/V, tham chiếu P nom = 150 kW.

Mô tả về đèn GU 66 B được nêu trong Phụ lục 1.

Sơ đồ của máy phát sóng vô tuyến được thiết kế được thể hiện trong Hình 2.2.

Hình 2.2 - Sơ đồ thiết kế máy phát AM.

3 . Tính toán giai đoạn cuối (OK)

Tại thời điểm này, phép tính OK được thực hiện theo các chế độ sau:

· tại điểm cao nhất;

· tại điểm tối thiểu;

· tại điểm điện thoại;

· ở độ sâu điều chế 100%.

Độ sâu điều chế điện áp anode m = 1 theo quy định điều khoản tham chiếu.

Sơ đồ nguyên lý của giai đoạn cuối được thể hiện trên Hình 3.1.

Hình 3.1 Sơ đồ giai đoạn cuối.

Điện áp cấp anode cho chế độ điểm điện thoại thường được chọn là:

Góc cắt được chọn trong phạm vi và = 80? - 90?. Trong trường hợp này, chúng ta lấy góc cắt bằng 90?.

3 .1 Tính toán giai đoạn cuối (OK) trong tối đa điểm

Việc tính toán giai đoạn cuối tại điểm cực đại được thực hiện theo phương pháp đã nêu ở phần và.

Nguồn cung cấp anode và điện áp cung cấp lưới che chắn:

E a max = E a . t (1+m)=16 kV

Hệ số sử dụng điện áp anode ở chế độ biên

Biên độ điện áp ở anot:

U a max = E amax o max = 15,7 kV

Biên độ sóng hài thứ nhất của dòng điện anode:

I a 1 tối đa =2=69,2 A

Biên độ xung dòng điện anode

Tôi là == 138,4 A

Điện trở tải anode tương đương:

Góc cắt trên được xác định từ phương trình

Ở đâu chúng ta nhận được = 0,31 rad = 18 0

Thành phần DC của dòng điện anode có tính đến đỉnh xung bị cắt cụt

Công suất tiêu thụ của mạch anode

Công suất tiêu tán ở anot

Hiệu suất của mạch anode ở chế độ tối đa

Biên độ điện áp kích thích trong mạch lưới điều khiển và điện áp phân cực

Tự động kháng thiên vị

ở đâu, = 71,2 0, ? 0,66

Các thành phần dòng điện lưới

các hệ số ở đâu và, có tính đến tính chất không hình sin của xung hiện tại, được coi là bằng nhau? 0,66, ? 0,75

Tiêu thụ điện năng từ giai đoạn PC trước và nguồn thiên vị

Công suất tiêu tán trên lưới điều khiển

3 .2 Tính toán cuối cùng tầng(OK) tại điểm tối thiểu

Việc tính toán chế độ điểm tối thiểu được thực hiện theo các phương pháp nêu trong -. Chế độ điểm tối thiểu được đặc trưng bởi điện áp thấp ở cực dương. Trong vùng e a > 0, cường độ chế độ tăng và MX hơi cong. Để giảm thiểu những hiện tượng này, điện trở phân cực tự động R c .. được đưa vào mạch dòng điện.

Các thông số chế độ tối thiểu chỉ được tính cho mạch lưới điều khiển,... Dữ liệu ban đầu cho phép tính này là U c max, E c 0, S, R c. .

Để tìm các tham số của dòng điện lưới, sử dụng phương pháp mô tả ở trên, chúng ta tìm được từ phương trình

Tiêu thụ điện năng từ nguồn thiên vị và từ PC.

3 .3 Tính toán cuối cùng tầng(OK) tại điểm điện thoại

Việc tính toán chế độ điểm điện thoại được thực hiện theo các phương pháp được nêu trong và.

Thành phần dòng điện anode

Điện áp anode và biên độ điện áp tải

Tiêu thụ điện năng và sản lượng

3.4 Tính toán cuối cùng tầng (OK) ở chế độ điều chế

Việc tính toán OC ở chế độ điều chế được thực hiện theo phương pháp được mô tả ở và.

Công suất tiêu thụ trung bình của mạch anode

Công suất được cung cấp bởi thiết bị điều chế

Công suất trung bình của đèn OK

Công suất trung bình tiêu tán ở cực dương.

Công suất tiêu tán trung bình trên lưới điều khiển

4 . Tính toán tầng trước thiết bị đầu cuối

EP cho giai đoạn tiền chung kết được chọn theo nguyên tắc sau: theo bảng tham chiếu cho ở hệ số khuếch đại công suất N p = 30..50 ta lấy N p = 50. Khi đó công suất của mạch khuếch đại là N p = 30..50. giai đoạn trước cần thiết để kích thích OK là

Đối với công suất này, đèn GU-39 B là phù hợp, có P nom = 13 kW. Đặc điểm của GU 39 B được nêu tại Phụ lục 2.

Chuỗi P có thể được sử dụng làm chuỗi phối hợp cho QAP và OK.

5 . R Tính toán thiết bị điều chế

MMU được triển khai bằng bộ khuếch đại lớp D. Nguyên lý hoạt động của MMU này được mô tả chi tiết trong phần sau. Bộ khuếch đại loại D kéo đẩy được thiết kế để khuếch đại tín hiệu điều chế. Để cung cấp thành phần không đổi I a 0t đến OK, một nguồn điện riêng biệt có điện áp E at và cuộn cảm L d 4 được sử dụng. Điện áp điều chế U Ш được cung cấp cho vĩ độ bộ điều biến xung và sau đó bộ khuếch đại chuyển mạch rồi đến đèn V 2. Đèn thứ hai V 1 được điều khiển bằng điện áp rơi trên điện trở R 1 từ dòng điện anốt của đèn V 2 .

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị này được thể hiện trong Hình 5.1.

Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý của MMU với bộ khuếch đại lớp D kéo đẩy.

Ưu điểm của sơ đồ này bao gồm:

· Hiệu suất của bộ khuếch đại tăng đáng kể do đèn xếp tầng hoạt động ở chế độ phím và thành phần dòng điện một chiều I a 0 t OK đi qua cuộn cảm có điện trở cuộn dây thấp;

hiệu suất khuếch đại không đổi tại cấp độ khác nhau tín hiệu khuếch đại (với sự lựa chọn đèn hợp lý, hiệu suất trong bộ khuếch đại như vậy có thể đạt 95% - 97%);

· Không có máy biến áp điều chế nặng nề, cồng kềnh và đắt tiền.

Những nhược điểm của sơ đồ này bao gồm:

· sự cần thiết phải điều chỉnh cẩn thận việc điều khiển đèn để ngăn chặn việc chúng mở đồng thời, điều này có thể dẫn đến đoản mạch nguồn điện 2E.

Điốt VD 1 và VD 2 được thiết kế để ngăn chặn sự gián đoạn dòng điện trong cuộn dây L d 2 khi bật đèn.

Vì việc tính toán các tham số chế độ OK đã được hoàn thành nên xác định được

Dựa trên các thông số tính toán, đèn GU-66 B được chọn.

Điốt VD1 và VD2 được chọn theo thông số sau:

Điện áp ngược E vòng E p,

Tối đa dòng điện xung I D tối đa = 38 A

Điện trở thuận của diode mở r D tốt nhất là càng thấp càng tốt. Xếp hạng độ tự cảm của cuộn cảm bộ lọc L d 1 được chọn trong một số Henry. L d 1 = 5 Gn.

Tụ C 1 được chọn từ điều kiện thì C 1 = 253 pF

Bộ lọc Ld 2, Ld 3, C 2, C 3 được chế tạo dưới dạng nửa liên kết L d 2 C 2 theo Butterworth. Kể từ đây

Tụ ghép C 4 được chọn từ điều kiện

Khi đó C 4 = 688 nF.

được chọn từ điều kiện Sau đó chúng ta có thể đặt

Điện trở R 1 được chọn sao cho thỏa mãn bất đẳng thức

trong đó là điện áp cắt của dòng điện anốt của đèn VL1 và VL2.

Do đó R1 = 150 Ohm.

Tần số đồng hồ f t được chọn từ điều kiện f t = (5..8) F c. Chọn f t = 70 kHz.

6 . Ra tài khoản hệ thống vòng lặp đầu ra

Việc tính toán hệ dao động đầu ra được thực hiện theo phương pháp nêu ở phần và.

Mục đích của hệ thống dao động đầu ra trong máy phát vô tuyến là thực hiện các chức năng sau:

· sự chấp thuận sức đề kháng tích cực R Bộ tiếp sóng ăng-ten với các thiết bị cần thiết để hoạt động binh thương tầng ra có điện trở tải tương đương R e trong mạch anode;

· đền bù phản ứng X A của ăng-ten hoặc bộ cấp nguồn để VCS hoạt động ở chế độ tải hoạt động và gửi nó đến ăng-ten quyền lực cao nhất;

· lọc các sóng hài được tạo ra các thiết bị điện tửở các công đoạn đầu ra.

Để chọn thiết kế hội nghị truyền hình, hãy tính toán mức lọc cần thiết

Dựa vào đồ thị phụ thuộc s VKS (yêu cầu F) xác định được thiết kế của hệ dao động đầu ra. Với z VKS =0,92 và Ф yêu cầu =2,1 10 3 trong thiết kế VKS sẽ như sau (Hình 6.1):

Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống dao động đầu ra.

Trở kháng đầu vào trung chuyển tối đa và tối thiểu

Việc tính toán các phần tử VKS được thực hiện theo phương pháp được nêu ở phần 1.

Sau đó đối với chuỗi P đầu tiên chúng ta có

Đối với chuỗi P thứ hai

Sau đó, xếp hạng của các phần tử VKS sẽ thay đổi trong khoảng

7 . Phần kết luận

Kết quả của công việc đã hoàn thành, một máy phát sóng vô tuyến có điều chế biên độ đã được thiết kế phù hợp với các thông số kỹ thuật. OK, thiết bị điều chế và hệ thống vòng lặp đầu ra đã được tính toán và các phần tử để xây dựng các thiết bị này đã được chọn. MMU được chế tạo theo mạch với bộ khuếch đại loại D kéo đẩy, giúp tăng hiệu suất của bộ khuếch đại và đơn giản hóa mạch của nó. Để phù hợp với điện trở hoạt động của bộ cấp nguồn ăng-ten với điện trở tải tương đương trong mạch anode cần thiết cho hoạt động bình thường của tầng đầu ra, cũng như để bù cho điện kháng của bộ cấp nguồn và để lọc sóng hài do các thiết bị điện tử tạo ra ở tầng đầu ra , một đầu ra hệ thống đường viền với đường viền hình chữ U đôi.

phụ lục 1

Đặc điểm của máy phát điện triode GU 66 B

Triode máy phát GU-66B được thiết kế để khuếch đại công suất ở tần số lên đến 30 MHz trong các thiết bị vô tuyến phát cố định, cả trong các mạch có lưới chung và trong các mạch có cực âm chung.

Thông tin chung

Cực âm là vonfram cacbua thorated, được nung nóng trực tiếp. Thiết kế bằng gốm kim loại với các dây dẫn vòng của cực âm và lưới điện. Làm mát - cưỡng bức: anode - nước; chân - không khí. Chiều cao không quá 420 mm. Đường kính không quá 211 mm. Trọng lượng không quá 23kg.

Thông số điện

Điện áp dây tóc, V

Dòng điện dây tóc, A

Độ dốc đặc trưng, ​​mA/V

Tăng (ở điện áp anode 4 kV, dòng anode 8 A)

Điện dung giữa các điện cực, pF, không hơn

ngày nghỉ

trạm kiểm soát,

Điện áp dây tóc cao nhất

Dòng khởi động lớn nhất của dây tóc, A

Công suất tiêu tán tối đa, kW

Nhiệt độ cao nhất của chân và điểm nối gốm-kim loại, °C

biến áp điều chế biên độ máy phát sóng

Phụ lục 2

Đặc điểm của GU - 39 B

Các yếu tố ảnh hưởng cho phép trong quá trình vận hành

Nhiệt độ môi trường xung quanh, C 0

Độ ẩm không khí tương đối ở nhiệt độ lên tới 25 °C, %

Thông số điện

Điện áp dây tóc, V

Dòng điện dây tóc, A

Độ dốc đặc trưng, ​​mA/V

Công suất đầu ra kW, không ít

Dữ liệu vận hành tối đa cho phép

Điện áp anode cao nhất (không đổi), kV

Tần số hoạt động cao nhất, MHz

Tài liệu tương tự

    Sơ đồ khối máy phát, tính toán giai đoạn cuối. Mạch tương đươngđiện trở đầu vào của bóng bán dẫn trong mạch có OE. Tính toán thiết bị phù hợp, bộ lọc đầu ra. Tính toán kết cấu của cuộn cảm. Tính toán các phần tử chặn.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 09/05/2012

    Phát triển thiết bị phát sóng vô tuyến để phát sóng vô tuyến trên sóng siêu ngắn(VHF) với điều chế tần số (FM). Lựa chọn một máy phát nguyên mẫu. Tính toán sơ đồ kết cấu. Tính toán điện hệ thống phụ tải máy phát, chế độ giai đoạn tiền đầu cuối trên máy tính.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 12/10/2014

    Thiết kế thiết bị phát sóng vô tuyến truyền thông điều chế tần số (FM). Sơ đồ khối của máy phát FM trực tiếp và gián tiếp. Tính toán giai đoạn cuối, mạch thu và mạch đầu vào. Tính toán mạch phối hợp giai đoạn cuối với tải.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 21/07/2010

    Cơ sở lý luận sơ đồ chức năng hệ thống điều khiển. Tính toán và xác định Transistor cho giai đoạn cuối của máy phát. Tính toán giai đoạn cuối, trở kháng đầu vào anten, mạch phối hợp. Xác định mạch thu của máy phát ở chế độ tới hạn.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 14/04/2011

    Đặc điểm và mục đích phát sóng thu tín hiệu điều chế biên độ, sơ đồ khối. Các tính năng của cài đặt máy thu, sử dụng varicaps. Phương pháp tính toán điện áp nhiễu máy thu. Phân tích và tính toán máy dò tín hiệu vô tuyến.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 21/04/2012

    Sự biện minh của sơ đồ cấu trúc. Tính toán điện. Lựa chọn thiết bị bán dẫn khuếch đại. Tính toán bộ lọc đầu ra. Lựa chọn các mệnh giá tiêu chuẩn. Sơ đồ mạch điện giai đoạn mạnh mẽ cuối cùng của một máy phát truyền thông có điều chế tần số.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 14/11/2008

    kênh rò rỉ thông tin lời nói. Các phương pháp tạo và chuyển đổi tín hiệu. Đặc điểm của micro vô tuyến có điều chế biên độ. Dấu hiệu và phân loại thiết bị thế chấp. Bản chất và nguyên lý hoạt động điều chế biên độ của sóng hài.

    tóm tắt, được thêm vào ngày 21/01/2013

    Xây dựng sơ đồ khối của máy phát điều chế cơ bản, số tầng khuếch đại công suất, tầng cuối, mạch vào tranzito, bộ dao động tự thạch anh, bộ phát. Điện trở đầu vào tương đương và điện dung của bóng bán dẫn.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 17/07/2010

    Lựa chọn phương pháp điều chế tần số. Tính toán bộ dao động bán dẫn dựa trên điểm ba điểm. Lựa chọn sơ đồ khối máy kích thích. Tính toán điện của các chế độ xếp tầng đường dẫn máy phát. Thiết kế mạch truyền thông đầu ra phạm vi rộng.

    bài tập khóa học, được thêm vào ngày 29/03/2014

    Tính toán mạch phân cực và mạch cấp nguồn của Transistor. Lựa chọn linh kiện vô tuyến cho mạch truyền thông, lọc, cấp nguồn cho mạch giai đoạn cuối. Phép tính sơ đồ hệ thống điều khiển. Tính toán điện của máy phát điện điều khiển điện áp với điều chế tần số.

Máy phát điều chế biên độ

Mạch phát đơn giản nhất với điều chế biên độ của sóng mang (Hình 8.1) chứa một bộ kích thích, các tầng nhân tần số (MF), khuếch đại công suất (PA) và bộ khuếch đại tần số thấp (LF), nơi cung cấp tín hiệu truyền đi bạnđầu vào) và bộ điều biến biên độ (AM).

Cơm. 8.1. Sơ đồ khối của máy phát điều chế biên độ

mầm bệnh là bộ tạo dao động chính công suất thấp được ổn định bằng bộ cộng hưởng thạch anh. Công suất thấp của bộ tạo dao động chính cho phép sử dụng để phát triển các thiết bị bán dẫn tần số cao hơn, có ít quán tính hơn, cung cấp chế độ nhiệt nhẹ hơn cho hoạt động của thiết bị khuếch đại và bộ cộng hưởng thạch anh, giúp tăng độ ổn định tần số. Bộ tự dao động thạch anh vẫn hoạt động ở tần số tương đối thấp (lên tới hàng trăm MHz ở sóng hài thạch anh). Do đó, sau bộ tạo dao động chính, các tầng được bật nhân tần số, làm tăng tần số dao động đến giá trị của sóng mang. Bộ nhân tần số cũng thường làm tăng công suất dao động. Để tạo ra công suất cần thiết ở đầu ra máy phát, mạch sử dụng các bộ khuếch đại công suất. Theo quy định, các bộ khuếch đại công suất tín hiệu vô tuyến được kết nối giữa các tầng nhân tần và toàn bộ đường dẫn này được gọi là mạch khuếch đại và nhân. Bộ khuếch đại công suất đầu ra của máy phát được tải vào bộ cấp nguồn (ống dẫn sóng, cáp, v.v.) được kết nối với ăng-ten.

Điều chế biên độ thường được thực hiện trong bộ khuếch đại công suất đầu ra. Thông thường bộ khuếch đại công suất như vậy là giai đoạn cuối cùng của máy phát.

Văn học: TRONG VA. Nefedov, “Cơ sở cơ bản về điện tử vô tuyến và truyền thông”, Nhà xuất bản “Trường trung học”, Moscow, 2002.

MÁY PHÁT ĐIỀU CHỈNH BIÊN ĐỘ

6.1. THÔNG TIN CHUNG

Như đã biết, theo GOST về các thuật ngữ liên lạc vô tuyến điều chế là quá trình thay đổi một hoặc nhiều tham số của sóng tần số vô tuyến mang phù hợp với sự thay đổi các tham số của tín hiệu (điều chế) truyền đi. Vận chuyển hoặc sóng mang - sóng điện hoặc điện từ được thiết kế để tạo ra tín hiệu tần số vô tuyến thông qua điều chế. Tín hiệu điều chế chứa thông tin được truyền đi. Trong trường hợp điều chế biên độ (AM), tham số biến đổi (đã điều chế) của sóng hài là biên độ của dao động TÔI=TÔI(t), thay đổi tỷ lệ với tín hiệu được truyền đi bạn Ω ( t); Kết quả của việc điều chế là thu được một dao động không điều hòa phức tạp.

Hiện nay, các lĩnh vực ứng dụng chính của AM là: phát sóng âm thanh trên các sóng “dài”, “trung bình” và “ngắn” (dải tần số LF, MF và HF) và phát sóng truyền hình ở dải mét và decimet (VHF và UHF) - máy phát hình ảnh (xem bảng 1.1). Đối với mục đích liên lạc vô tuyến, AM được sử dụng trong ngành hàng không ở dải tần 118... 136 MHz (liên lạc vô tuyến tầm ngắn). Trong thực tế trong nước, AM cũng được sử dụng trong phát sóng hữu tuyến ba chương trình.

Hiện đang có xu hướng chuyển đổi dần dần việc phát sóng vô tuyến từ AM sang dải tần đơn (xem Chương 7). Trước hết, nó được lên kế hoạch chuyển phát sóng ở dải tần HF sang hệ thống điều chế dải biên đơn (SM). Việc sử dụng một biến thể của OM tương thích với AM hiện đang được sử dụng và bảo tồn trong tương lai gần đang được khám phá.

Để tạo ra các chương trình thông tin và nghệ thuật cho phát thanh phát thanh, có các doanh nghiệp đặc biệt - studio phát sóng, nhà phát thanh. Các studio phát sóng trung tâm được đặt tại Moscow. Nhiều thành phố lớn có các đài phát thanh địa phương.

Thông điệp được truyền dưới dạng lời nói, âm nhạc của con người, v.v. được chuyển đổi bằng micrô thành tín hiệu điện có phổ phức tạp trong vùng tần số âm (âm thanh). Tín hiệu này được truyền qua các kênh viễn thông đặc biệt (cáp, rơle vô tuyến, v.v.) đến các máy phát sóng vô tuyến, thường được đặt bên ngoài thành phố trên cái gọi là trung tâm phát sóng vô tuyến (trạm).

Tín hiệu âm thanh được đặc trưng bởi độ rộng của dải tần chiếm dụng (Ω min ... Ω max) và cường độ (điện áp bạnΩ). Theo lời nói, âm nhạc được truyền đi hoặc sự kết hợp của chúng, các thành phần của phổ và giá trị của chúng thay đổi; phát sóng âm thanh là một quá trình ngẫu nhiên. Đối với máy phát, tín hiệu này đang được điều chế.

Sự phân bố công suất tín hiệu trong dải tần số âm thanh được đặc trưng bởi mật độ phổ S(Ω) [hoặc S(F)]. Trong bộ lễ phục. Hình 6.1 cho thấy mật độ phổ của tiếng nói tiếng Nga, liên quan đến mật độ phổ tối đa quan sát được ở tần số gần F= 300Hz. Có thể thấy, mật độ quang phổ rất không đồng đều. Toàn bộ phổ rung động âm thanh mà tai người cảm nhận được chiếm một dải tần số rộng - khoảng 20...20.000 Hz; độ nhạy tối đa của tai là khoảng 1000 Hz. Các thành phần quang phổ “mạnh mẽ” nhất của giọng nói con người tập trung ở dải tần hẹp 200…600 Hz.

Để đảm bảo khả năng nhận biết giọng nói dễ hiểu trong quá trình liên lạc qua điện thoại vô tuyến (được gọi là vô tuyến điện thoại thương mại) chỉ cần truyền đồng đều qua máy phát dải tần cơ sở 300...3400 Hz (trong một số trường hợp là 300...3000 hoặc các trường hợp khác) với độ không đồng đều có thể chấp nhận được trong dải tần này là khoảng ±(2...3) dB. Để đảm bảo nhận thức thẩm mỹ trong phát sóng vô tuyến, cần truyền dải tần rộng hơn đáng kể với độ không đồng đều cho phép nhất định: đối với loại cao nhất (phát sóng MB FM, xem Chương 8) 30... 15.000 Hz, đối với loại đầu tiên (truyền hình) âm thanh) 50. ..10.000 Hz, đối với loại thứ hai (phát từ AM trên sóng dài, trung bình và ngắn) 100...6300 Hz với độ không đồng đều cho phép khoảng ±(0,7...1,5) dB. Các yêu cầu về chỉ số chất lượng của máy phát cho một mục đích cụ thể được nêu trong GOST liên quan.

Cơm. 6.1. Phổ tín hiệu giọng nói

Hầu hết các tín hiệu được truyền qua các kênh vô tuyến bạn(t) (lời nói, âm nhạc, v.v.) có giá trị trung bình bạn 0 = 0. Một ngoại lệ là tín hiệu hình ảnh truyền hình, chứa thông tin về độ sáng trung bình của hình ảnh được truyền đi (để biết thêm chi tiết, xem Chương 9).

Các tiêu chuẩn cung cấp các chỉ số năng lượng và chất lượng nhất định (thông số chất lượng) của máy phát, được đo khi gửi tín hiệu thử nghiệm ở dạng sóng hài tín hiệu âm thanh. Việc phân tích chế độ hoạt động của tầng máy phát trong quá trình điều chế ở phép tính gần đúng đầu tiên cũng được thực hiện tốt hơn (rõ ràng hơn) với giả định về tín hiệu điều chế hài. Do đó, trong tương lai chúng ta sẽ xác định mối quan hệ chính của AM với tín hiệu điều chế hài (cosine)

. (6.3)

Trong một số trường hợp, chúng tôi cũng sẽ tính đến số liệu thống kê của tín hiệu âm thanh thực.

Với sự điều chế biên độ, tức là với sự ảnh hưởng của điện áp điều chế (âm thanh) dạng (6.3) lên dòng điện cực dương của nguồn nước nóng, các thành phần của phổ dòng điện gần sóng hài thứ nhất thay đổi theo định luật

Trong bộ lễ phục. Hình 6.2 cho thấy một dao động điều chế có dạng (6.4). Đường bao của dao động điều chế tái tạo dạng sóng điện áp của tần số âm thanh. Dao động (6.4) có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của ba dao động hình sin:

. (6.5)

Hình 6.2. Sơ đồ định thời tín hiệu AM

Cơm. 6.3. Phổ dao động AM khi được điều chế bởi một (a) và

ba ( b) dao động điều hòa

Cơm. 6.4. Đồ thị vector dao động AM tại

điều chế bằng một dao động điều hòa

Công suất trung bình của một dao động điều chế biên độ thường được xác định cho các giá trị thống kê trung bình của các hệ số điều chế:

Ở đâu tôi av là giá trị trung bình của hệ số điều chế trong một khoảng thời gian dài.

Để có được phạm vi liên lạc dài hơn và (hoặc) cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tại vị trí thu, cần phải tăng công suất của các thành phần bên của dao động AM. Vì vậy, chúng ta cần cố gắng đạt được độ sâu điều chế lớn hơn t → tôi tối đa → 1, tức là dòng điện anten TÔI Mạch A và anode TÔI a1 của đèn (bóng bán dẫn) phải thay đổi tuyến tính từ mức tối đa nhất định đến 0. Xem xét rằng
, chúng ta có
.

Máy phát AM được thiết kế như T à = 1. Giả sử p = 3,5...4, ta được T Thứ Tư = 0,35...0,4. Điều này có nghĩa là tỷ lệ dải biên trong quá trình điều chế là 1,5...2,2% R tối đa 1 và công suất định mức của đèn (hoặc bóng bán dẫn) được sử dụng cực kỳ ít. Thông tin được chứa trong các dải bên. Do đó, một đặc điểm năng lượng quan trọng của AM (bất kể phương pháp triển khai) là như sau: nó yêu cầu công suất phát cực đại để truyền công suất dải biên tương đối thấp R tối đa 1 . Điều này bất chấp thực tế là các giá trị đỉnh của tín hiệu điều chế tương đối hiếm khi xuất hiện. Việc chuyển giao mang tính nghệ thuật cao có những yêu cầu rất nghiêm ngặt về biến dạng phi tuyến và do đó phải chịu đựng việc sử dụng đèn kém.

Khi truyền tín hiệu giọng nói, tín hiệu âm thanh có biên độ giới hạn được cung cấp cho đầu vào của thiết bị điều chế máy phát; mức độ biến dạng cho phép đạt được bằng cách sử dụng các thiết bị hạn chế phức tạp. Mức độ giới hạn thường không vượt quá 12 dB: C yêu tinh = 20 log( bạn tôi /bạn giới hạn) ≤ 12 dB, trong đó bạn yêu tinh - điện áp tương ứng với điểm bắt đầu giới hạn; bạn tôi - giá trị biên độ của điện áp cung cấp cho bộ giới hạn. Điều này làm giảm hệ số đỉnh (khi giá trị trung bình của tín hiệu tăng lên), tăng âm lượng và do đó làm tăng công suất của các dải biên. Sự điều chế này được gọi là hình thang, vì hình dạng của đường bao giống hình thang (Hình 6.5). Hệ số trung bìnhđiều chế bằng 0,7...0,8. Tuy nhiên, việc tăng mức cắt hơn 12 dB là điều không mong muốn do độ méo tăng lên.

Cơm. 6.5. Sơ đồ thời gian trong quá trình điều chế

tín hiệu thực có tính đến giới hạn

Có nhiều phương pháp khác nhau để có được AM. Trong phần lớn các trường hợp, việc điều chế đạt được bằng cách thay đổi (điều chế) điện áp trên một số điện cực của đèn hoặc bóng bán dẫn; đôi khi hai hoặc ba điện áp thay đổi đồng thời - cái gọi là điều chế kết hợp. Sự phụ thuộc của chế độ cấp nước nóng vào điện áp cung cấp được nêu trong § 2.12.

Cơm. 6.6. Đồ thị sự phụ thuộc của hệ số độ sâu biên độ

điều chế và tỷ lệ biến dạng phi tuyến từ điện áp

tín hiệu điều chế hài hòa

Sự phù hợp của máy phát điện cho AM có thể được đánh giá bằng cái gọi là đặc tính điều chế tĩnh(SMX), tức là theo sự phụ thuộc TÔI a1, TÔI a0, TÔI MỘT, R 1 , R 0 , η từ bất kỳ một điện áp cung cấp nào E MỘT, E Với, E c1, bạn c với AM đơn giản hoặc từ sự thay đổi đồng thời chung của hai hoặc ba điện áp với AM kết hợp. Những đặc tính này được gọi là tĩnh vì chúng bị loại bỏ bằng cách thay đổi điện áp không đổi (hoặc E một, hoặc Eс1 ,) hoặc bằng cách thay đổi biên độ điện áp kích thích của nguồn cấp nước nóng bạn Với; Không có điện áp tần số âm thanh điều chế: bạn Ω = 0.

Đặc tính điều chế tĩnh của tầng GWW với AM không tính đến sự phụ thuộc của các chỉ số chất lượng và năng lượng của nó vào tính phi tuyến của điện trở đầu vào của GWW được điều chế và tần số của tín hiệu điều chế Ω. Để xác định những phụ thuộc quan trọng này, chúng tôi kiểm tra đáp ứng điều chế động GVW điều chế, tức là sự phụ thuộc của hệ số độ sâu điều chế biên độ và các chỉ báo chế độ khác vào biên độ của điện áp điều chế (âm thanh) bạnΩ. Các phép đo được thực hiện ở tần số do GOST cung cấp; trong trường hợp đơn giản nhất là 400 hoặc 1000 Hz. Sử dụng các dụng cụ đo đặc biệt (hoặc gần như sử dụng máy hiện sóng), độ sâu điều chế được đo cho nửa chu kỳ dương và âm của đường bao dao động AM:

Và
,

Ở đâu ; (xem hình 6.2 và 6.6). Sự trùng hợp của các phụ thuộc này (
) và tính tuyến tính của chúng biểu thị tính đối xứng của điều chế và các biến dạng phi tuyến nhỏ, được đặc trưng bởi độ méo hài.

Đối với máy phát quảng bá có AM theo GOST ở dải tần 100...4000 Hz và ở độ sâu điều chế t ≈Độ méo sóng hài 50% K G ≤ 1% và tại T= 90 % K G ≤ 2 %.

Dải tần điều chế Ω min … Ω điều chế không đồng đều tối đa và cho phép T= f(Ω) tại bạnΩ = 0,5 · bạn MỘT. max = const đặc trưng đáp ứng biên độ-tần số máy phát (đáp ứng tần số), hay nói cách khác - méo tần số (Hình 6.7).

Phù hợp với “Quy định liên lạc vô tuyến” quốc tế (M.: Radio and Communications, 1985) AM cho mục đích phát sóng âm thanh hoặc cho liên lạc vô tuyến điện thoại có ký hiệu AZE (ký hiệu A3 đã lỗi thời và bị hủy bỏ).

Bộ điều biến(tầng điều chế) của máy phát vô tuyến là thiết bị (tầng) trong đó quá trình điều chế được thực hiện (GOST 24375-80). Đây là giai đoạn khuếch đại tần số vô tuyến (xem Hình 1.2) giữa bộ kích thích và đầu ra máy phát (ăng-ten), tức là giai đoạn đầu ra (cuối cùng) hoặc một loại giai đoạn trung gian nào đó.

Điện áp (tín hiệu) điều chế (âm thanh) được cung cấp cho máy phát từ nguồn thông tin, ví dụ như từ micrô trong phòng thu phát sóng. Để đảm bảo hoạt động của bộ điều biến, theo quy định, việc khuếch đại sơ bộ tín hiệu điều chế là cần thiết. Với mục đích này, bộ phát cung cấp đường khuếch đại tần số âm thanh (thiết bị điều chế), giai đoạn đầu ra của nó thường được gọi là bộ khuếch đại tần số âm thanh mạnh mẽ (MUFA) - giai đoạn điều chế. Sơ đồ khối của máy phát AM được thể hiện trong hình. 6.8.

Cơm. 6.7. Đáp ứng biên độ-tần số

Cơm. 6.8. Sơ đồ khối máy phát có biên độ

điều chế ở giai đoạn đầu ra ( MỘT), tầng trung gian ( b)

và khi sử dụng nguồn bổ sung ( V.)

Như đã đề cập ở Chap. 1, Khả năng tương thích điện từ (EMC) là điều kiện quan trọng nhất đối với các thiết bị vô tuyến điện tử hiện đại, bao gồm cả máy phát vô tuyến.

Cùng với sự mất ổn định cho phép của tần số hoạt động, mức phát xạ giả và tiếng ồn, máy phát phải tuân theo yêu cầu về mức bức xạ ngoài băng tần có thể chấp nhận được.

Phổ tần số của bức xạ của máy phát ở tần số (hoạt động) được chỉ định, được hình thành trong quá trình điều chế (thao tác), bao gồm bức xạ cơ bản và bức xạ ngoài băng tần.

Cơm. 6.9. Mẫu yêu cầu cấp độ ngăn chặn

phát xạ ngoài băng tần của máy phát

Bức xạ cơ bản chứa thông tin hữu ích và chiếm cái gọi là băng thông cần thiết, tức là dải tần đủ cho một loại bức xạ nhất định (loại điều chế, mục đích) để đảm bảo truyền tải các thông điệp với tốc độ và chất lượng cần thiết trong những điều kiện nhất định.

Ngoài ban nhạc là sự phát xạ của máy phát ở các tần số liền kề với băng thông yêu cầu và là kết quả của quá trình điều chế. (Quy định vô tuyến, GOST “Khả năng tương thích điện từ của thiết bị điện tử vô tuyến. Thuật ngữ và định nghĩa.”) Bức xạ ngoài băng tần không cần thiết cho hoạt động của máy phát này và gây nhiễu cho các hệ thống liên lạc hoạt động ở tần số liền kề với tần số yêu cầu băng tần của máy phát này.

Phát xạ ngoài băng phát sinh khi máy phát được điều chế với phổ quá rộng, do độ hài của tín hiệu điều chế cao hơn, phát sinh cả trong quá trình khuếch đại tín hiệu điều chế và trong quá trình điều chế, điều chế lại, v.v.

Phát xạ ngoài băng tần cũng xảy ra khi tín hiệu truyền bị lượng tử hóa, chẳng hạn như trong các bộ khuếch đại lớp D (xem § 6.8).

Trong phát sóng vô tuyến AM có dải tần điều chế danh nghĩa là 50... 10.000 Hz, mức độ ngăn chặn đủ phát xạ ngoài băng tần được đảm bảo bởi:

    giới hạn phổ tần số âm thanhở đầu ra của thiết bị điều chế (ở đầu ra MUZCH) với các bộ hạn chế thông cao đặc biệt, hay nói cách khác là các bộ lọc thông thấp;

    mức độ méo phi tuyến cho phép thấp của máy phát, tức là độ tuyến tính cao của thiết bị điều chế và điều chế (xem § 6.2 và 6.3).

Trong GOST, mức phát thải ngoài băng tần cho phép được thiết lập bằng cách chỉ ra mức triệt tiêu tối thiểu cần thiết của mức bức xạ ở các cạnh của một dải tần số nhất định (Hình 6.9):

    triệt tiêu bức xạ ngoài băng tần 40 dB so với công suất sóng mang ở rìa của băng tần 27 kHz, tức là khi lệch khỏi tần số sóng mangở mức ±13,5 kHz;

    Loại bỏ 45 dB ở biên dải tần 28 kHz (±14 kHz);

    Loại bỏ 50 dB đối với băng tần 38 kHz;

    Loại bỏ 60 dB đối với băng tần 66 kHz.

    Trong các HVV dạng ống và bóng bán dẫn, có thể thực hiện các phương pháp sau để thu được AM:

    tới điện cực đầu vào (lưới, đế) bằng cách thay đổi điện áp phân cực ( E c , E b) hoặc sự phấn khích ( bạn c , bạn b);

    tới điện cực đầu ra (cực dương, cực thu) bằng cách thay đổi điện áp cung cấp ( E MỘT, EĐẾN);

    các phương pháp kết hợp.

Văn học: V.V. Shakhgildyan, “Thiết bị truyền vô tuyến”, Nhà xuất bản “Radio và Truyền thông”, Moscow, 2003.

Máy kích thích máy phát là thiết bị khá phức tạp. Chúng có thể bao gồm bộ tổng hợp tần số, bộ phận tạo ra các loại công việc, bộ phận truyền tải, bộ khuếch đại đệm. Trong bộ lễ phục. Hình 2.1 thể hiện sơ đồ khối tổng quát của máy kích thích, bao gồm tất cả các khối được liệt kê.

Nhiệm vụ của bộ kích thích bao gồm hình thành tín hiệu tần số cao trong một dải tần số nhất định, đảm bảo tính chất cần thiết của việc điều chỉnh tần số trên toàn dải hoạt động, độ ổn định cần thiết của tần số dao động và hình thành các loại công việc khác nhau. Trong thực tế, có rất nhiều cách khác nhau để tạo ra mầm bệnh. Việc lựa chọn phương pháp thi công máy kích thích có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi các yêu cầu về tốc độ chuyển đổi tần số làm việc, mức sản phẩm phụ trong phổ của tín hiệu đầu ra, các loại công được hình thành trong bộ kích thích.

Cơm. 2.1. Sơ đồ khối máy kích thích

Các loại công hình thành trong máy kích thích có nghĩa là các loại khác nhauđiều chế (thao tác) tín hiệu tần số cao. Có khá nhiều trong số họ. Trước hết, đó là điều chế góc, điều chế dải biên đơn, điều chế biên độ và những thứ khác. Một số trong số đó là cơ bản, một số khác là phụ trợ cho một số loại máy phát sóng vô tuyến. Việc điều chế được thực hiện ở tần số sóng mang con cố định trong một khối đặc biệt có trong bộ kích thích, được gọi là khối tạo ra các loại công việc (BFVR). Tín hiệu tần số cao được tạo ra trên các sóng mang con cố định được chuyển đến khu vực làm việc Tính thường xuyên

Thiết bị đầu ra của máy kích thích là bộ khuếch đại đệm (BU). Tính năng đặc biệt Bộ điều khiển từ các loại bộ khuếch đại khác có trở kháng đầu vào cao. Trở kháng đầu vào cao của bộ điều khiển đảm bảo tách bộ kích thích khỏi đường khuếch đại tiếp theo của tín hiệu RF.

Bộ phận chính của bộ kích thích trong các máy phát hiện đại là bộ tổng hợp tần số. Bộ tổng hợp tần số tạo ra một lưới tần số có độ ổn định cao. Lưới tần số thay thế dải tần số hoạt động liên tục bằng các tần số riêng biệt theo gia số F, được gọi là khoảng cách lưới. Bước lưới có thể từ phân số Hz đến hàng chục MHz. Trong một số hệ thống thông tin liên lạc VHF, bước lưới được lấy là 25 kHz. Bước này cho phép bạn tổ chức các kênh liên lạc độc lập ở tần số lưới liền kề mà không gây nhiễu lẫn nhau (nguyên tắc phân chia tần số của các kênh).

Bất kỳ tần số lưới nào cũng có thể được biểu diễn dưới dạng

đâu là hệ số có thể thay đổi được. Tần số lưới yêu cầu được đặt bằng lệnh điều khiển (CU) đến từ thiết bị bên ngoài, lệnh này đặt giá trị hệ số được yêu cầu.

Ngoài ra, bộ tổng hợp có thể tạo thêm một hoặc nhiều tần số sóng mang phụ cố định cho BFVR, trên đó việc điều chế được thực hiện.

Tần số hoạt động được tạo ra ở đầu ra của bộ truyền động kích thích. Trong máy phát, bộ truyền là một bộ trộn được trang bị bộ lọc thông dải. Máy trộn là một thiết bị phi tuyến. Khi tín hiệu đến đầu vào của bộ trộn với tần số khác nhau và ở đầu ra của nó xuất hiện một tín hiệu, phổ của nó chứa các sóng hài có dạng

ở đâu và là các số nguyên tùy ý. Các tần số kết hợp chính là các tần số khi và: - khi truyền tín hiệu lên và - khi truyền tín hiệu xuống. Trong máy phát, tùy chọn đầu tiên thường được sử dụng hơn, trong máy thu - tùy chọn thứ hai. Tần số hoạt động của máy phát được hình thành bằng cách tổng hợp tín hiệu với tần số lưới và tín hiệu có một trong các tần số cố định đến từ BFVR:

Bộ lọc thông dải của khối truyền sẽ xóa tín hiệu đầu ra của sóng hài và các thành phần quang phổ tổ hợp khác. Tín hiệu đã lọc được cung cấp cho đầu vào của bộ điều khiển và sau đó đến đầu vào của bộ khuếch đại công suất tín hiệu RF.

Máy phát trong các hệ thống truyền thông công suất tương đối thấp thường sử dụng một loại điều chế, chẳng hạn như điều chế góc. Trong trường hợp này, BFVR tỏ ra khá đơn giản. Đối với hoạt động của nó, chỉ có một tần số sóng mang phụ bổ sung được hình thành trong bộ tổng hợp. Chỉ cần một trường hợp như vậy được xem xét dưới đây. Tuy nhiên, nhìn chung, phương pháp đề xuất để phát triển bộ kích thích có thể chấp nhận được đối với bất kỳ máy phát nào.


Sự phát triển của máy kích thích bao gồm việc lựa chọn và tính toán các thành phần riêng lẻ của nó.

2.1. Bộ tổng hợp tần số

Nếu máy phát được thiết kế để hoạt động trong dải tần và giá trị không ổn định cần thiết của tần số hoạt động ở mức của bộ tự dao động thạch anh (AG), thì tốt nhất nên sử dụng bộ tổng hợp tần số trong máy kích thích máy phát.

Các thông số cơ bản của bộ tổng hợp

1. Dải tần hoạt động của bộ tổng hợp………….. .

2. Tổng số tần số được tạo ra bởi bộ tổng hợp…………..

3. Số tần số cố định bổ sung

Công suất dao động ở đầu ra bộ tổng hợp thường là một phần của mW. Hiện nay, việc hình thành lưới tần số trong các bộ tổng hợp được thực hiện bằng hai phương pháp chính:

1. Phương pháp tổng hợp trực tiếp.

2. Bằng phương pháp tổng hợp ngược (gián tiếp).

Phương pháp tổng hợp trực tiếp

Phương pháp tổng hợp trực tiếp dựa trên việc hình thành lưới tần số thông qua việc sử dụng phương pháp đơn giản nhất các phép tính toán học- nhân, chia, cộng, trừ. Theo loại phần tử cơ sở được sử dụng, bộ tổng hợp phương pháp trực tiếp tổng hợp có thể là tương tự, kỹ thuật số và kết hợp.