Московский  Государственный Открытый Университет 
 

Факультет радиоэлектроники и телекоммуникаций 
 

Кафедра радиотехнических устройств и систем 
 
 

Курсовая  работа по дисциплине:

"Устройства  генерирования и формирования  радиосигналов"

Тема  курсовой работы:

"Радиотелефонный передатчик с анодно-экранной модуляцией"

(тема  №4) 
 
 
 

                                         Выполнил студент  гр. 

                                         Проверил преподаватель 
 
 
 
 
 
 

Москва 2011

 

Содержание 

 

Задание на курсовую работу

 

     Провести разработку многокаскадного одночастотного радиотелефонного передатчика с сеточной модуляцией.

     Модуляция анодно-экранная. Полоса частот модулирующего сигнала 100…6000 Гц, глубина модуляции m=1.

     Мощность  излучаемого сигнала Р₀=30 кВт, частота несущей f₀=2 МГц.

     Фидер несимметричный, с волновым сопротивлением W=75 Ом или W=250 Ом, КБВ=0,8.

 

1. Выбор и обоснование структурной схемы высокочастотного тракта и модулятора

 

      Особенностью  разрабатываемой схемы передатчика  является необходимость излучения высокой мощности. Это потребует использования в оконечном каскаде не транзисторов, а радиоламп. Первые каскады усилителя мощности (УМ) такого передатчика могут быть собраны на транзисторах.

      Рассмотрим  общую структурную схему передатчика, которая показана на рис. 1.1. 

 

Рис. 1.1. Структурная схема передатчика. 

      Схема, показанная на рис. 1.1, содержит следующие  узлы:

• возбудитель (АГ) – автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты, выходная частота f₀=2 МГц;
• тракт предварительного усиления мощности (ПУМ) – обеспечивающий усиление мощности до уровня, необходимого для возбуждения предоконечного каскада передатчика;
• предоконечный каскад (ПОК) усилителя мощности;
• оконечный каскад (ОК) усилителя мощности;
• УНЧ – усилитель мощности модулирующего сигнала;
• МУ – модуляционное устройство, которое обеспечивает анодно-экранную модуляцию лампы ОК;
• выходная колебательная система (ВКС).

     Передача  сигналов КВ диапазона в антенну возможна либо по двухпроводной линии связи, либо по коаксиальному кабелю. В техническом задании указано, что можно использовать как несимметричный фидер (коаксиальный кабель) так и симметричный фидер (двухпроводную линию передачи). Значит, выбор типа фидера можно провести по критерию близости сопротивления фидера W волновому сопротивлению передающей антенны. Как следует из литературных источников для передачи сигналов частотой 2 МГц используются полуволновые симметричные и несимметричные вибраторы с волновым сопротивлением 50…90 Ом, поэтому выбираем несимметричный фидер с волновым сопротивлением W=75 Ом.

      Структурная схема высокочастотного тракта передатчика  и модулятора показана на рис. 1.2. 

Рис. 1.2. Структурная схема ВЧ тракта передатчика и модулятора. 

      ВКС на выходе передатчика используется без перестройки, так как передатчик одночастотный.

 

2. Выбор и обоснование принципиальных схем оконечного и предоконечного каскадов и оконечного каскада модулятора передатчика

 

      Оконечный каскад передатчика построим по стандартной схеме генератора с внешним возбуждением (ГВВ) на тетроде, в схеме реализуется режим анодно-экранной модуляции. Схема каскада показана на рис. 2.1. 

Рис. 2.1. Схема оконечного каскада передатчика. 

      В схеме, показанной на рис. 2.1 в анодную цепь лампы и в цепь экранной сетки напряжение питания вводится через модуляционный трансформатор Тм. К выходу лампы – в анодную цепь подключается одноконтурная П-образная цепь (выходная колебательная система).

     В цепи управляющей сетки установлены элементы автосмещения – резистор Rg и конденсатор Сg.

      Схема выходного каскада модулятора показана на рис. 2.2. 

Рис. 2.2. Схема выходного каскада модулятора. 

      Модулятор построен по двухтактной схеме. Конденсаторы С₁ и С₂ представляют собой элементы ФВЧ.

      Ввод  сигнала на сетки ламп происходит через входной трансформатор, благодаря  чему сетки ламп возбуждаются противофазно. Через дроссель Lс вводится напряжение смещения, а конденсатор Сс служит для замыкания на корпус переменной составляющей сеточного тока.

 

3. Расчет режимов работы лампы оконечного каскада усилителя мощности и оконечного каскада модулятора передатчика

      3.1. Расчет режима работы лампы оконечного каскада усилителя мощности передатчика

 

     Принимаем КПД колебательной системы передатчика h_КС»0,85. Находим мощность, которую оконечный каскад в режиме несущей частоты должен отдать в антенну: 

           (3.1.1.) 

     Определяем  мощность, отдаваемую оконечным каскадом в максимальном режиме: (Л1 стр.195) 

          (3.1.2.) 

     Подходящей  для работы в оконечном каскаде  передатчика является лампа типа ГУ-94П . (Л3 стр.49), которая представляет собой генераторный тетрод и способна отдавать в линейном режиме мощность до 100 кВт при частоте до 30 МГц. Основные технические характеристики выбранной лампы представлены в табл. 3.1.1.

     Выбираем  напряжение на аноде равным номинальному Е_а=12,5 кВ. Напряжение на экранной сетке в режиме несущей частота принимаем равным:

           (3.1.3.)

     где:

     E_g2ном=900 В – номинальное напряжение на экранной сетке (табл. 3.1.1). 

Таблица 3.1.1.

Основные  характеристики ГУ-94П 

 

      Угол  отсечки анодного тока в максимальном режиме выбираем равным q=90°. Для данного угла отсечки находим:

• a₀(q)=0,32;
• a₁(q)=0,5;
• cosq=0.

      Проводим  расчет лампы в максимальном режиме.

     Определяем  напряжение на аноде в максимальном режиме: 

           (3.1.4.) 

      Определяем  напряжение на экранной сетке в максимальном режиме: 

          (3.1.5.)

      Определяем  коэффициент использования в критическом режиме: 

            (3.1.6.) 

      Амплитуда переменного напряжения на контуре  составит: 

            (3.1.7.) 

     Амплитуда первой гармоники тока анода составит: 

            (3.1.8.) 

     Величина  импульса анодного тока при этом равна: 

             (3.1.9.) 

      Рассчитываем  постоянную составляющую тока анода: 

            (3.1.10.) 

      Вычисляем потребляемую от источника питания  мощность: 

           (3.1.11.) 

      Эквивалентное сопротивление колебательного контура в анодной цепи: 

             (3.1.12.) 

      Находим потери на аноде лампы и сравниваем их с предельной мощностью, указанной в табл. 3.1.1: 

          (3.1.13.) 

      Находим КПД анодной цепи: 

             (3.1.14.) 

      Рассчитываем  сеточную цепь. Амплитуда напряжения возбуждения, действующего в сеточной цепи, равна: 

         (3.1.15.) 

      Находим напряжение смещения на управляющей сетке: 

      

     (3.1.16.) 

      Определяем  угол отсечки сеточного тока: 

            (3.1.17.) 

      Для данного угла отсечки находим:

• a₀(q_gm)=0,26;
• a₁(q_gm)=0,44.

      Определяем величину импульса сеточного тока. Так как ВАХ тетрода ГУ-94П отсутствуют, то оцениваем импульс сеточного тока по приближенной формуле (Л1 стр.101) 

           (3.1.18.) 

      Находим значение первой гармоники и постоянной составляющей сеточного тока: 

         (3.1.19.) 

         (3.1.20.) 

      Мощность возбуждения лампы равна: 

           (3.1.21.) 

      Мощность, рассеиваемая в источнике сеточного смещения, равна: 

            (3.1.22.) 

      Находим мощность, рассеиваемую на управляющей сетке: 

            (3.1.23.) 

      Определяем  величину импульса тока экранной сетки. Так как ВАХ тетрода ГУ-94П отсутствуют, то оцениваем импульс тока экранной сетки по приближенной формуле: 

           (3.1.24.) 

      Определяем  угол отсечки экранного тока: 

          (3.1.25.) 

      Для данного угла отсечки находим:

• a₀(q_g2m)=0,22;
• a₁(q_g2m)=0,4.

      Находим значение первой гармоники и постоянной составляющей экранного тока: