Составление структурной схемы и расчет основных узлов передатчика тропосферной радиолинии связи

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра радиотехнических систем

«К защите допускаю»

Руководитель проекта Давыдов И.Г.

«___» ________________ 2008 г.

Пояснительная записка

к курсовому проекту

на тему:

«Передатчик  тропосферной  радиолинии связи»

Выполнил:                                                                       Проверил:                                                                                    

ст. гр. 541301                                                                  Давыдов И.Г.

Федорин А.К.                                                                           

Минск 2008 г.

Содержание

Введение.......................................................................................................... 4

1. Разработка структурной схемы.................................................................. 5

2. Расчет основных функциональных узлов.................................................. 7

2.1. Расчет оконечного  каскада усилителя мощности.................................. 7

2.2. Расчет предоконечного усилительного каскада на ЛБВ...................... 10

2.3. Расчет частотного модулятора.............................................................. 14

2.4. Расчет гармонического автогенератора с кварцем............................... 20

2.5. Расчет варакторного умножителя частоты........................................... 24

2.6. Расчёт цепи согласования с антенной.................................................... 29

Заключение.................................................................................................... 31

Список литературы....................................................................................... 32

Приложение

Введение

В настоящее время линии тропосферной и космической связи применяются для передачи программ телевидения и многоканальных сообщений (телефонных, телеграфных, сигналов тензометрии и передачи данных). Используются те же способы модуляции и уплотнения каналов, что и в обычных радиорелейных линиях. Сигналы многоканальной телефонии и телевидения в основном предаются с помощью частотной модуляции, а дискретные сигналы – посредством частотной и фазовой манипуляции. Применяются также импульсно-кодовая модуляция и дельта-модуляция.

В данном курсовом проекте требуется составить структурную схему и рассчитать основные узлы передатчика тропосферной радиолинии связи. Исходными данными являются: мощность – 15 кВт,  диапазон частот 8-8,5 ГГц, вид модуляции – ЧМ, девиация частоты на один канал – 200кГц, стабильность частоты , коэффициент нелинейных искажений – 0,5%, КСВН нагрузки – 1,7.

В курсовом проекте применена массовая  и давно освоенная в производстве элементная база. Узлы передатчика реализованы по достаточно простым схемам.

1. Разработка структурной схемы

Задача составления структурной схемы состоит в том, чтобы определить рациональное число каскадов высокой частоты между автогенератором и выходом передатчика (антенной), обеспечивающее выполнение заданных технических требований к передатчику.

Расчет структурной схемы высокочастотной части каскадного передатчика начинается с выходного каскада. На выходе передатчика тропосферной радиолинии связи, как правило, включается ферритовый вентиль, обеспечивающий согласованную нагрузку для УМ. Также это устройство уменьшает влияние изменения параметров нагрузки на частоту (фазу) и выходную мощность. Прямое и обратное затухание ферритовых устройств составляет соответственно , .

Коэффициент отражения нагрузки равен:

Принимаем КПД антенно-фидерного тракта  равным , а прямое затухание ферритового вентиля .

Тогда выходная мощность равна:

По величине   и рабочей полосе частот выбираем клистрон            SA-849, коэффициент усиления которого равен 40дБ(10000).

Найдем мощность на входе клистрона:

По величине   и рабочей полосе частот выберем ЛБВ EM - 1057A c коэффициентом  усиления 30дБ(1000) и КСВН 1.3. Тогда мощность на входе лампы равна:

,

где            

Частота выходного сигнала гетеродина fгет должна определяться из условия fгет=f—fпч, где f—рабочая частота передатчика; fпч—промежуточная частота. Примем fпч равной 70МГц. Тогда частота  гетеродина будет равна  fгет = 8ГГц – 70МГц=7930МГц.

70МГц 3.5мВт

2.1Вт

8ГГц 2.2мВт

Чтобы получить эту частоту, применим пять умножителей с общим коэффициентом умножения 243 (3*3*3*3*3),тогда частота кварцевого генератора равна 32.634МГц. Т.к КПД умножителей мал (40%), то после умножителей необходимо устанавливать усилители мощности. Таким образом структурная схема передатчика будет выглядеть следующим образом:

                 Рисунок 1.1 Структурная схема передатчика тропосферной радиолинии связи.

    2.  Расчет основных функциональных узлов 

 2.1. Расчет оконечного  каскада усилителя мощности

Исходя из заданной выходной мощности Рвых = 21,2 кВт и диапазона частот 8-8,5ГГц, выбираем тип клистрона SA-849 со следующими параметрами:

- рабочая полоса частот          ∆F7,1-8,5ГГц;

- рабочее напряжение анода   U₀                                                     23 кВ;

- рабочий ток анода                I₀                                                            3 А;

- коэффициент усиления         К                                      40дБ.

Схема каскада  подлежащего расчету приведена на рис 4.1.1.

        Рисунок 2.1.1 Принципиальная электрическая схема  многорезонаторного клистрона

Поскольку в справочных данных отсутствуют сведения о количестве резонаторов, то, исходя из коэффициента усиления 40 дБ, принимаем N=4.

Принимаем приведенный радиус пролетной трубы ξ_а=1,2. Определяем коэффициент :

.                              

Радиус пролетной трубы:

                                                                                 

Радиус луча при отношении a/b=1,2 будет