Курсовая работа
Дисциплина: «Устройства генерирования и формирования сигналов»
Тема: «Передатчик радиовещательный с амплитудной модуляцией »
Выполнил студент гр. 3092/1: Гоенко М.В.
Руководитель, к.т.н, доц.: Сергеев А.Я.
Санкт – Петербург
Техническое задание
1.Передатчик радиовещательный с амплитудной модуляцией
2.f = 450кГц
3. P~ =50кВт
4. ρф=150 Ом, симметричная.
5.КБВ=0,95
6. ηф =0,9
7. ∆F=50Гц…15кГц (мощность внеполосного излучения < 50мВт)
8. ∆f/f=10-6
9.Кни=1,5%
10.m=1
Анализ подходов к проектированию
Модуляция – процесс изменения оного или нескольких параметров несущего радиочастотного колебания в соответствии с изменением параметров передаваемого сигнала. Несущей называют электрическое или электромагнитное колебание, предназначенное для образования радиочастотного сигнала путем модуляции. Модулирующий сигнал содержит в себе подлежащую передаче информацию. В случае амплитудной модуляции (АМ) изменяемым (модулируемым) параметром гармонической несущей является амплитуда колебаний I=I(t), изменяющаяся пропорционально подлежащему передаче сигналу UΩ(t). На Рис. 1 представлена временная диаграмма амплитудно-модулированного сигнала и спектр АМ сигнала, модулированного одним тоном.
Рис1.
Схемы мощных генераторов с АМ можно реализовать несколькими способами: сеточная модуляция, анодная модуляция, анодно-экранная модуляция (для тетродов). Виды модуляции имеют такие названия в силу того, что модулирующее напряжение подается на соответствующий электрод. В данной работе было решено использовать анодную модуляцию. Преимущество анодной модуляции перед сеточной заключается в том, что при анодной активный элемент (АЭ) выбирается на удвоенную мощность, которую необходимо передать в нагрузку (антенну), тогда так при реализации сеточной модуляции активный элемент должен выдерживать учетверенную мощность.
Модуляция осуществляется в ОК. Структурная схема передатчика с АМ в данной работе представлена на Рис.2.
Рис.2
АГ – автогенератор
ПУ – предусилитель
ПОК- предоконечный каскад
ОК – оконечный каскад
Вх. СЦ – входная согласующая цепь
АЭ – активный элемент
Вых. СЦ – выходная согласующая цепь. Данное устройство можно установить для снижения уровня внеполосного излучения.
ММУ – мощное модулирующее устройство
Как говорилось ранее, анодная модуляция осуществляется путем подачи модулирующего сигнала на анод. В данной работе анодная модуляция осуществляется при постоянных значениях питающих напряжений Ec, Uc, и сопротивлении нагрузки. Фиксированным остается и напряжение смещения, когда под действием модулирующего напряжения меняется только анодное напряжение Ea(t)=Ea.т.+UaΩcos(Ωt). Временные диаграммы анодных напряжений и тока представлены на Рис.3 [1 стр.302].
Рис.3
Проектирование оконечного каскада (ОК)
Для начала нужно определится с мощностями, а именно с потерями обусловленными выходным фильтром:
PmaxА = P~(1+m)2= 4* P~=200кВт
Получается P1max=234кВт и P1T=58,5кВт, из-за симметричной нагрузки было принято решение использовать двухтактную схему с углом отсечки ϴ=900, В связи с тем, что в ОК реализована анодная модуляция то номинальная мощность АЭ выбирается по правилу P1max⋍2*P1T= 117 кВт (пиковая мощность на каждую из двух генераторных ламп) [3]. А АЭ выбираем на половину от мощности Pаэ=58.5кВт.
На роль АЭ была выбрана радиолампа(тетрод) ГУ-53А с параметрами P1лин=50кВт, P1max=80кВт, fmax=75МГц,Ea=12кВ, Ec2=1,8кВ, Uнак=14В, Iнак=245А,S=125мА/В, Sгр=49мА/В, 
= - 150 В.
[3 стр.49][Приложение].Для ММУ используется эта же лампа.
Предварительный расчет показал наличие слишком больших анодных токов, поэтому было решено включить 2 лампы параллельно. S=250мА/В, Sгр=98мА/В
При параллельном включении ламп напряжения остаются теме же, а ток анода увеличивается вдвое. Вдвое увеличивается мощность и крутизна, однако удваиваются также и входная и выходная емкости.
Параллельное включение ламп обладает рядом особенностей [1 стр 176]:
1. Необходимость строгой синфазности и равенства амплитуд анодных токов параллельно включенных ламп. Для достижения этого необходима полная симметрия монтажа схемы, обеспечивающая равную длину всех монтажных проводников, подводящих переменное напряжение возбуждения к сеткам ламп (катодам, для схемы с общими сетками) и соединяющих аноды ламп с П-контуром, одинаковые параметры ламп, блокирующих и разделительных конденсаторов. Вообще всех деталей схемы, лежащих по разные стороны от оси симметрии. Допускаемое (желательное) отклонение не более 1...2%.
2. Увеличение вероятности возникновения паразитных колебаний, вызванное появлением дополнительных паразитных контуров, образованных индуктивностями шин, соединяющих одноименные электроды ламп, и междуэлектродными емкостями этих же ламп.
Чтобы уменьшить эту возможность, монтаж схемы следует делать короткими и толстыми проводниками, индуктивное сопротивление которых мало, а сопротивление потерь велико.
3. Увеличение вероятности возникновения неисправностей, так как число ламп и других деталей схемы. При выходе из строя одной из ламп, оставшаяся лампа перейдет в недонапряженный режим, так как Rэкв окажется в два раза меньше требуемого (в случае, когда параллельно включены две лампы). Это вызовет уменьшение колебательной мощности примерно в четыре раза: в два раза за счет того, что одна из ламп оказалась отключенной, еще в два раза за счет того, что оставшаяся лампа перейдет в сильно недонапряженный режим, при ее работе на Rэкв = 0,5 от того, которое необходимо для ее нормального режима. Мощность, рассеиваемая на аноде сильно возрастет, и оставшаяся лампа может также выйти из строя из-за перегрева анода.
Но все же параллельное включение часто применяется у ламп и МДП транзисторов, и очень редко у БТ.
Далее представлена принципиальная схема ОК и выходной согласующей цепи и проходные и выходные характеристики АЭ:
Расчет ОК: Выбран граничный режим класса В
Максимальный режим:
Напряжение анодного питания и питания экранирующей сетки:
Еаmax=Ea.т(1+m)=8 кВ Ес2= 1,5 кВ
Угол отсечки выбираем θ=90 градусов из-за двухтактности схемы.
Коэффициент использования анодного напряжения при угле отсечки 90 град.:
=0,919
Амплитуда напряжение на аноде:
Ua max= Eamaxξгр=7.35 кВ
Амплитуда первой гармоники анодного тока:
Ia1max=2 
=31,8 А
Амплитуда импульса и постоянной составляющей анодного тока
Iamm= 
= 63.7 A
Ia0max= 
=20.3 А
Эквивалентное сопротивление анодной нагрузки:
= 231Ом
Мощность, потребляемая анодной цепью
Мощность рассеиваемая на аноде
КПД анодной цепи в максимальном режиме
Амплитуда напряжения возбуждения в цепи управляющей сетки и напряжение смещения (чтобы θ=90,и при условии 
)
255 В
= - 150 В
Угол отсечки сеточного тока
= 54 0 
Не удалось найти сеточные характеристики лампы, поэтому пришлось грубо оценить максимум сеточного тока
=12.7А
Составляющие сеточного тока
= 2.1 А
= 3.3 А
где коэффициенты 
и 
, учитывающие несинусоидальность импульса тока, принимаются равными ⋍ 0,66, ⋍ 0,75
Сопротивление автоматического смещения
= 35 Ом,
Мощности, потребляемые от предыдущего каскада ПК и источника смещения
= 426 Вт.
= 320 Вт
Мощность, рассеиваемая на управляющей сетке
105 Вт
В минимальной точке:
⋍ 510
-178 В
2.94 A
= 3.6 A
Потребляемые мощности от источника смещения и от ПК, и мощность, рассеиваемая на сетке.
-524 Вт
= 81 Вт
В телефонной точке:
Составляющие анодного тока
= 15 A
= 10,1 A
Анодное напряжение и амплитуда напряжения на нагрузке
= 3,7 кВ
Потребляемая и отдаваемая мощности
= 40,5 кВт
Режим модуляции:
Средняя, потребляемая анодной цепью мощность
= 61 кВт.
Мощность, доставляемая модуляционным устройством
20.3 кВт
Средняя мощность, отдаваемая лампами ОК
43,9 кВт.
Средняя мощность, рассеиваемая на аноде.
17 кВт < Pадоп=50кВт
Если посмотреть значения максимальной точки, то можно заметить, что превышения рассеиваемой мощности на аноде значительно, лампы такое выдерживают, главное, чтобы средняя мощность не превышала допустимой.
Средняя мощность, рассеиваемая на управляющей сетке
710 Вт
Параметра для сравнения от разработчиков тетрода не обнаружилось.
Входная цепь
Общая входная емкость
Свх=2*Свх_каждой=820пФ
Rсвх=1/(2*п*f* Свх)=431 Ом
Входное сопротивление «комбинированной» лампы
Rвх=Ucmax/Ic1max=77 Ом
Так как Rвх<< Rсвх входное сопротивление шунтирует входную емкость и ее учет не обязателен.