Проектирование передатчика системы телеметрии (мощность - 9 кВт, частота излучения - 450 МГц)

1.  ВВЕДЕНИЕ

Человечество шагнуло в третье тысячелетие и теперь стало очевидным то, что всё ускоряющийся и ускоряющийся темп жизни требует всё большей и большей скорости передачи информации, не говоря уже о том, что необходимо обеспечивать связь между отнюдь нестационарными абонентами. Летите ли вы в самолёте, едите ли вы в поезде, идёте ли вы просто пешком, но связь вам нужна и она не должна прерываться, чтобы вы быстро и своевременно могли получить нужную вам информацию и не важно в виде картинок текста, речи будет эта информация или в каком-либо другом виде, а важно то, что о проводной связи в этом случае и речи быть не может. Мало кто может похвастаться возможностью телепатически связываться с человеком или другим живым существом, хотя это самый лучший вариант связи в котором задействован весь организм нашей живой вселенной.

Поэтому, хоть и более примитивную связь (примитивную ‑ поскольку она многим ограничена, обеспечиваясь примитивными техническими устройствами, жадно потребляющими энергию и ничего не дающими взамен кроме удовлетворения наших некоторых потребностей, причём для изготовления таких устройств зачастую требуется огромный вклад научного и инженерного труда) но всё же вполне надёжную и приемлемую можно обеспечить при помощи связи, которую  мы привыкли называть РАДИОСВЯЗЬЮ.

По существу же радиосвязь представляет собой распространяющееся в пространстве электромагнитное колебание, несущее в себе информацию. Если информация заключается в амплитуде электромагнитного колебания ‑ то говорят об амплитудной модуляции (или АМ), если же в частоте или фазе – то о частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции. Также для излучения (приёма) этого электромагнитного колебания в открытое пространство (из открытого пространства) необходимо такое устройство как радиопередатчик (радиоприёмник). В наше время широко используются радиостанции, т.е. устройства, сочетающие в себе и радиоприёмник и радиопередатчик и способные работать как на приём, так и на передачу в широком диапазоне частот.

Радиосвязь имеет огромное значение для современного человека и используется им почти во всех сферах его деятельности, поэтому, очень нужны специалисты по электронике и радиосвязи. Для того чтобы стать таким специалистом, необходимо для начала, приложив не мало усилий получить хорошее техническое образование, которое могут дать компетентные преподаватели. А затем необходимо саморазвиваться и повышать свой профессионализм, проектируя всё более и более совершенные, «шагающие в ногу со временем» радиоустройства.

Радиопередающие устройства являются неотъемлемой частью любой информационной радиоэлектронной системы (РЭС). По характеру сигнала излучения все информационные РЭС можно разделить на две группы:

– связные, или радиоэлектронные системы связи (РЭСС), в которых излучаемый сигнал содержит передаваемую информацию;

– радиолокационные системы (РЛС), в которых излучаемый сигнал (называемый зондирующим) не содержит информации, а источник информации находится на пути распространения этого сигнала.

Системы радиотелеметрии решают задачи измерения различных физических величин, характеризующих состояние исследуемых объектов или процессов, передачи результатов этих измерений по радиолинии и регистрации полученных данных в пункте приема.

Для радиопередающих устройств систем телеметрии может быть использован УКВ или СВЧ диапазон. Использование угловой модуляции в таких системах позволяет обеспечить качественную помехоустойчивую радиосвязь.

Главная задача курсового проектирования состоит в выборе наиболее эффективных с технико-экономической точки зрения путей реализации технических условий на проектируемое устройство.

Проектирование передатчика включает: обоснование ориентировочной структурной схемы передатчика и выбор электронных приборов; детальный электрический расчет основных каскадов передатчика; составление полной принципиальной схемы проектируемого передатчика, а также конструктивный расчет одного из узлов проектируемого устройства.

2.  Обоснование технических требований к проектируемому передатчику

Проектируемое передающее устройство представляет собой передатчик системы телеметрии.

Назначение телеметрического передатчика заключается в том, чтобы сформировать модулированный ВЧ сигнал достаточной мощности.

Основные характеристики телеметрического передатчика определяются параметрами, присущими самой телеметрической системе. Поскольку телеметрические системы часто используются для передачи информации о параметрах окружающей среды, то сами они должны быть стойкими к воздействию на них внешних факторов. Телеметрическая система редко бывает наиболее важной частью контролируемого объекта, следовательно, объём, масса и мощность, выделяемые для неё, будут постоянно минимальными. Телеметрический передатчик обычно должен быть миниатюрным, иметь малую массу и высокую эффективность, а также только такую мощность, которая требуется для предполагаемого диапазона и ширины полосы информации.

Передатчик должен генерировать стабильную несущую частоту и иметь в выбранных ВЧ диапазонах достаточную мощность.

Таблица 1

Типичные функциональные блоки телеметрического передатчика

Основные электрические требования, предъявляемые к передатчикам ВЧ (диапазон волн, выходная мощность, КПД, стабильность частоты (фазы) и др.) определяются используемыми в них электровакуумными приборами ВЧ. Из всего разнообразия этих приборов наибольшее применение в передатчиках ВЧ средней и большой мощности находят лампы бегущей волны (ЛБВ), многорезонаторные клистроны (МРК), магнетроны и амплитроны.

В выходных и предоконечных каскадах передатчиков средней и большой