Модернизация коротковолнового передатчика для цифрового радиовещания по стандарту DRM

Модернизация коротковолнового передатчика для цифрового радиовещания по стандарту DRM

Модернизация коротковолнового передатчика для цифрового радиовещания по стандарту DRM

Содержание

1. Выбор стандарта радиовещания

.1 Проблемы внедрения цифрового вещания в НЧ, СЧ и ВЧ диапазонах

.2 Требования к передатчику DRM

2. Структурная схема передатчика ПКМ-20. Реконструкция структурной схемы

2.1 Структурная схема и технические характеристики передатчика ПКМ-20

.2 Реконструкция структурной схемы передатчика «Молния-3»

3. Поверочный расчет выходной ступени передатчика

3.1 Расчет оконечного каскада

.2 Расчет оконечного каскада на ПЭВМ

3.3 Расчет колебательной системы

4. Расчет каскадов предварительного усиления мощности

4.1 Расчет первого предварительного каскада усиления мощности

.2 Расчет второго предварительного каскада усиления мощности

.3 Расчет третьего предварительного каскада усиления мощности

5. Выбор схем сложения мощностей

. Согласование каскадов передатчика

. Расчет схемы защиты транзисторов

. Расчет надежности передатчика

8.1 Основные понятия

.2 Расчет интенсивности отказов первого предварительного каскада усиления мощности

.3 Расчет интенсивности отказов второго и третьего каскадов усиления мощности

.4 Расчет интенсивности отказов оконечного каскада

9. Безопасность жизнедеятельности

9.1 Опасные и вредные производственные факторы

.2 Меры зашиты от вредных и опасных производственных факторов

.3 Требования предъявляемые к шуму

.4 Микроклимат на рабочем месте

.5 Освещение рабочего места

.6 Электробезопасность при обслуживании передатчика

.7 Пожарная безопасность

Заключение

Приложение

1. Выбор стандарта радиовещания

В последнее десятилетие в области теле- и радиовещания во всем мире все шире используется цифровые технологии. Формирование телепрограмм, ретрансляция их через спутники в любую точку земли - все это осуществляется исключительно в цифровой форме. А как же развивается радиовещание?

Сегодня в мире существует три направления развития цифрового радиовещания - это спутниковое, наземное выше 30 МГц и наземное ниже 30 МГц, и каждое борется за своего слушателя. Попробуем разобраться, какое направление предпочтительней и выгодней для внедрения в России.

Спутниковое радиовещание позволяет покрывать вещанием всю территорию страны двумя спутниками на геостационарной орбите, либо восьмью - двенадцатью на низкой орбите. Широкая полоса спутниковых каналов позволяет передавать не только многопрограммное вещание, но и вещание на различных языках, и различную дополнительную информацию. Недостатки спутникового вещания - сложность приема в городах, гористой местности и районах крайнего Севера (для уверенного приема в городах требуется наземные ретрансляторы), развертывание спутникового вещания требует огромных первоначальных затрат, и еще один серьезный недостаток - сравнительно большая для нашей страны стоимость абонентского оборудования.

Наземное радиовещание выше 30 МГц - это широко используемый еще с 90-х годов прошлого века в Европе стандарт T-DAB. Его достоинства: качество сигнала сравнимо с качеством компакт-диска, большое количество дополнительного сервиса (пейджинг, бегущая строка, многоязыковое вещание, передача изображений). Существенный недостаток стандарта Т- DAB - это небольшая зона охвата, не превышающая 40-50 километров, то есть практически осуществимо вещание только в городах. Необходимость приобретать довольно дорогие по российским меркам DAB - тюнеры (аппарат среднего класса стоит двести - триста евро) также является сдерживающим фактом для внедрения стандарта T-DAB. И главная проблема - это огромная конкуренция с повсеместно развитым FM радиовещанием с хорошим качеством звука и с недорогими переносными аналоговыми приемниками, а дополнительный сервис стандарта T-DAB не очень востребован в городах.

Наземное радиовещание ниже 30 МГц представлено новым стандартом DRM - Digital Radio Mondale (Всемирное цифровое радио). Радиовещание в этом стандарте позволяет обеспечить сигналом большие территории, качество сигналов находится на уровне FM вещания, имеется дополнительный канал текстовой информации. Гибкость и эффективность - вот ключевые слова для цифрового стандарта DRM для AM диапазона. Стандарт DRM обеспечивает необходимую гибкость (через соответствующий выбор рабочих режимов) для вещателя, позволяя получить оптимальный баланс между емкостью / качеством и надежностью / устойчивостью его услуг. Конечно, для приема DRM вещания необходимы специальные приемники, но их стоимость при серийном производстве не должна быть высокой. И, наконец, основное преимущество этого стандарта в том, что организовать регулярное вещание на всю страну в формате DRM возможно в очень короткие сроки и со сравнительно небольшими капиталовложениями.

Таким образом, для России более предпочтительным является внедрение стандарта цифрового радиовещания DRM.

1.1Проблемы внедрения цифрового вещания в НЧ, СЧ и ВЧ диапазонах

В настоящее время в диапазонах НЧ, СЧ и ВЧ радиовещание ведется с амплитудной модуляцией (AM). Для радиовещания ниже 30 МГц используются следующие полосы частот:

·Низкочастотная (НЧ) - от 148,5 до 283,5 кГц

·Среднечастотная (СЧ) - от 256,5 до 1606,5 кГц

·Высокочастотная (ВЧ) - от 3 до 27 МГц

В диапазонах НЧ и СЧ в дневное время зона охвата вещанием составляет несколько сотен километров, а в ночное - несколько тысяч. В диапазоне ВЧ обеспечивается вещание на весь мир.

Несмотря на довольно успешное многолетнее вещание, станции с AM испытывают серьезные трудности. В последнее десятилетие число слушателей AM станций неуклонно снижается и этому способствует ряд причин.

Во-первых, качество сигнала звукового сопровождения любой AM станции далеко от идеального. Главная причина - это чувствительность этого вида передачи к помехам. Статистический шум, грозовые разряды и т.д. детектируются, подводя к звуковому тракту, и прослушивается на ряду с передаваемой программой. Во - вторых это моно звук и узкая полоса воспроизводимых частот, не превышающая 10 кГц, плюс часто наблюдаемые замирания, обусловленные многолучевым отражением от ионосферы. В таких условиях приемлемо звучит лишь человеческая речь, но никак не музыка. А также учитывая низкое качество производимых отечественных радиоприемников, которые в диапазонах НЧ и СЧ если и обеспечивали вполне удовлетворительный прием, то в диапазоне ВЧ был возможен прием максимум нескольких самых мощных близкорасположенных станций. Оттоку слушателей AM станций способствовало также бурное развитие FM стереовещания. Огромное количество недорогих переносных FM приемников и довольно качественных автомобильных, плюс большое число вещающих радиостанций с высококачественным стереозвуком сделали свое дело, и после прослушивания FM передач переключаться на AM подавляющее большинство слушателей не хочет. Еще одна большая проблема AM радиовещания - радиопередатчики. Для охвата вещанием больших территорий необходима мощность в сотни киловатт, а с учетом КПД передатчиков (около 50 %), потребляемая ими мощность довольно велика. При этом в излучаемом AM сигнале большая часть мощности тратится на передачу несущей частоты, которая практически не несет информации, и на передачу двух боковых модулированных полос частот. Таким образом, осуществление вещания с большим потреблением мощности убыточно. Все это, плюс падение интереса к AM радиовещанию, ведет к постепенному угасанию отрасли. Надо отметить, что такая тенденция наблюдается во всем мире.

Как уже было сказано выше, у низких, средних и высоких частот имеется одно большое преимущество перед FM - это дальнее распространение радиоволн. Отсюда напрашивается и решение проблемы - надо улучшить качество радиовещания и добиться качества приема сравнимого с FM.

В 1996 году, в Париже, состоялась конференция на тему - «Как возродить AM?». На этой конференции стало ясно, что AM как технология безнадежно устарела. Ни какие ее улучшения вроде сужения занимаемой полосы (однополосная модуляция) для повышения полезной мощности, или наоборот, - расширения, для вещания стерео - ничто не поможет вернуть AM былую популярность. Тогда же было принято решение, что радио на частотах ниже 30 МГц должно стать полностью цифровым и новый цифровой стандарт должен учесть новейшие достижения высоких технологий.

В марте 1998 года был создан международный консорциум DRM. В него вошли более 70 членов - вещатели, операторы сетей, производители приемной и передающей аппаратуры, общественные союзы, исследовательские центры, международный союз по электросвязи (ITU), и уже в ноябре 2000 года ITU одобрил новый стандарт DRM.

DRM - это сегодня уникальная гарантия того, что радиовещание в AM диапазоне частот будет составной частью цифровой революции третьего тысячелетия.

В настоящее время в Европе и США, а так же и в России радиостанциями уже ведется регулярное вещание в формате DRM. При внедрении и использовании цифрового стандарта, DRM позволяет решить следующие технические проблемы:

·покрытие большей территории с помощью существующего передатчика;

·покрытие той же зоны, что и в аналоге при улучшенном качестве;

·достижение улучшенной спектральной эффективности, например

- при передаче двух или более услуг одновременно в том же самом канале,

- использование одночастотной сети, для покрытия большей площади, при использовании только одной частоты,

·получение близких зон охвата ночью и днем для местного радиовещания в диапазоне СЧ путем изменения режимов передачи на закате и рассвете.

Для слушателя, DRM стандарт обеспечивает высокое качество звука и очень привлекательные новые элементы:

·прием без замираний и помех,

·FM качество звука,

·автоматический выбор и распознавание (использование служебной информации),

·автоматическая и простая перестройка на другие частоты, передающие ту же программу или услугу,

·передача, вместе с программой, служебной информации по программе, других данных, неподвижных изображений.

DRM система разработана для использования на любой частоте ниже 30 МГц, то есть в диапазоне длинных (НЧ), средних (СЧ) и коротких волн (ВЧ), с учётом условий распространения сигнала в этом диапазоне.

Система DRM разработана для использования:

·в пределах ширины диапазонов для сохранения существующего распределения частот;

·в пределах каналов с шириной полосы кратной 4.5 кГц (половина от 9 кГц) или 5 кГц (половина от 10 кГц), что учитывает возможность совместного с аналоговым вещания, или обеспечивает большую пропускную способность, там и тогда, когда распределение частот будет позволять это;

·можно дополнительно предусмотреть иную ширину каналов, для тех случаев, которые строго не включены в распределение каналов ITU, но которые позволили бы увеличить пропускную способность системы при наличии незначительных помех.

Для любой полосы сигнала, параметры, относящиеся к эффективности передачи, определены так, чтобы был компромисс между емкостью (полезной скоростью передачи данных) и устойчивостью к шуму, многолучевому и Доплеровскому эффектам.

Эти параметры подразделяются на два типа:

·уровень кодирования и параметры сигнальной диаграммы, определяющие уровень кодирования и параметры сигнальной диаграммы, которые используются для передачи данных;

·OFDM символьные параметры, определяющие структуру OFDM символов, которые нужно использовать как функцию условий распространения, называемую "режим наземного распространения", "режим ионосферного распространения" и "режим высоко помехоустойчивой передачи".

Для увеличения числа радиостанций возможна модернизация существующих связных и радиовещательных передатчиков. Наиболее целесообразной является модернизация связных однополосных передатчиков, так как их качественные показатели в определенной степени удовлетворяют требованиям к усилительному тракту цифрового передатчика. Тем более, что многие однополосные передатчики в настоящее время не используются и находятся на консервации. Решению этой проблемы и посвящена выпускная работа, в котором предложен вариант модернизации связного однополосного передатчика ПКМ - 20 («Молния 3»).

1.2Требования к передатчику DRM

Выходной сигнал возбудителя стандарта DRM представляет собой ряд последовательно передаваемых несущих частот (до 200 на канал) с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ-4, КАМ-16, КАМ-64) в степени подобен сигналу телевизионного передатчика сигналов изображения. Действительно, сигнал цифрового передатчика также модулирован по амплитуде, а частота следования фреймов аналогична частоте кадров (полей). Таким образом, можно предположить, что и требования к усилительному тракту цифрового передатчика аналогичны.

Наиболее чувствительной к характеристикам усилительного тракта очевидно является КАМ-64, поэтому требования к качеству усилительного тракта целесообразно определить именно для этого вида модуляции. Положение вектора модулированной несущей при КАМ-64 определяется квадратной матрицей 8x8 (рисунок 1.2.1). Все положения вектора можно охарактеризовать сектором, представленным на рисунке 1.2.1.

Рисунок 1.2.1 - Матрица векторов КАМ64

Нетрудно видеть, что при переходе от вектора 01 к вектору 02, от 02 к 03 и от 03 к 04, точность передачи информации определяется в основном фазовым сдвигом; наоборот, для векторов 01,05,06 наиболее существенна погрешность в передаче амплитуды. Наиболее вероятна ошибка при переходе от вектора 03 к вектору 04 и от вектора 01 к вектору 05. В первом случае информация передается в основном фазовым сдвигом и этот сдвиг минимален (φ).

Во втором - информация заложена в приращении амплитуды (δ) и это приращение также минимально. Ошибка произойдет в первом случае, если возмущающий фактор Δφ >φ/2; во втором случае - если погрешность в передаче амплитуды ΔА >δ/2. Определим допустимые Δφ и ΔА, полагая запас по величине возмущающих факторов порядка 30 %.

Тогда Δφдоп = 0,7φ/2; ΔАдоп =0,7δ/2.

Величина φ определяется очевидным соотношением:

и соответственно:

Величина вектора 01 составляет 3,5δ. Полагая его равным А, получим

δ=0,29А и ΔАдол/А= 0,1

Параметр ΔАдоп/А эквивалентен дифференциальному коэффициенту передачи (Кд), который характеризует нелинейность телевизионного передатчика. ГОСТ на телевизионные передатчики предусматривает Кд10% и Δφ 4°. Таким образом, требования к усилительному тракту цифрового радиовещательного передатчика аналогичны требованиям, предъявляемым к телевизионным передатчикам изображения, а, следовательно, при модернизации однополосных передатчиков, для обеспечения требуемой достоверности передачи информации можно применить известные методы предискажений информационного сигнала и схемы коррекции дифференциальной фазы.

2. Структурная схема передатчика ПКМ-20. Реконструкция структурной схемы

2.1Структурная схема и технические характеристики передатчика ПКМ-20

Автоматизированный однополосный передатчик ПКМ-20 ("Молния - 3") предназначается для телефонной и телеграфной работы на магистральных линиях связи в диапазоне 3-30 МГц. Устанавливается на стационарных необслуживаемых радиостанциях.

Технические характеристики передатчика "Молния-3" приведены в таблице 2.1.1.

Таблица 2.1.1 - Технические характеристики передатчика "Молния-3"

Диапазон рабочих частот, МГц3-30Мощность передатчика в диапазоне рабочих частот, измеренная на входе фидера антенны, кВт, не менее20Уровень неподавленного остатка пилот-сигнала, дБ, не более-46Средняя мощность любого побочного излучения, подаваемого в фидер антенны, мВт, не более50Коэффициент нелинейных комбинационных искажений выходного сигнала при работе передатчика в однополосном режиме, измеренный по методу двух тонов, дБ, не хуже-35Отношение суммарного уровня шумов и фона к уровню выходного сигнала, дБ, не превышает-46Число коммутируемых антенн5Электропитание - от трехфазной сети переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380 В. Допустимое изменение питающей сети, %+5 - -15Промышленный КПД в телеграфном режиме, %43

Нагрузка - симметричный фидер с волновым сопротивлением 300 Ом при коэффициенте бегущей волны не ниже 0,5 или несимметричный, с волновым сопротивлением 75 Ом.

Управление передатчиком автоматизировано и может осуществляться с панели, установленной в передатчике, либо дистанционно с помощью аппаратуры телеуправления.

Структурная схема передатчика изображена на рисунке 2.1.1.

Рисунок 2.1.1 - Структурная схема передатчика ПКМ-20

В состав передатчика "Молния-3" входят: возбудитель "Декада-2"; высокочастотный тракт, состоящий из широкополосного, предварительного и оконечного каскадов; фильтр гармоник, индикатор проходящей мощности и коэффициента бегущей волны; широкополосные трансформаторы, антенный переключатель, низковольтные и высоковольтные выпрямители.

Высокочастотный тракт передатчика состоит из широкополосного усилителя и двух резонансных каскадов. Широкополосный усилитель построен на четырех лампах: 6Э6П, 6П15П и двух включенных параллельно ГУ-70Б.

Предоконечный настраиваемый каскад обеспечивает усиление мощности сигнала, поступающего от широкополосного усилителя, до мощности 600 ватт, необходимой для возбуждения оконечного каскада. Предоконечный каскад выполнен на пентоде ГУ-71Б по схеме с общим катодом.

Оконечный каскад предназначается для усиления мощности до 20 кВт во всем диапазоне рабочих частот. В оконечном каскаде используется однотактное включение тетрода ГУ-61Б по схеме с общей сеткой. Такое включение позволяет повысить устойчивость и линейность каскада. Также в однотактной схеме по сравнению с двухтактной меньше узлов и деталей, и напряжение на анодном контуре однотактной схемы вдвое меньше, что снижает требования к деталям анодной цепи.

С выхода оконечного каскада усиленный до номинальной мощности и отфильтрованный сигнал поступает на дополнительный фильтр гармоник УКВ, который вносит дополнительное затухание на частотах выше 42 МГц не менее 30 дБ.

Далее сигнал проходит через измеритель проходящей мощности. Затем, в зависимости от диапазона, через один из широкополосных трансформаторов на измеритель коэффициента бегущей волны (КБВ) и на антенный коммутатор, который подключает одну из пяти антенн, либо эквивалент антенны.

2.2 Реконструкция структурной схемы передатчика «Молния-3»

В целом хороший и надежный передатчик "Молния-3" за годы эксплуатации в разных климатических условиях показал себя с лучшей стороны [2], но прогресс не стоит на месте, и возникла необходимость в модернизации передатчика, переходе на современную элементную базу. Также в последнее время ужесточились требования к электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, то есть к уменьшению внеполосных и побочных излучений.

Уменьшения внеполосных и побочных излучений можно добиться правильным выбором режима работы усилительных элементов, выбором оптимальных схем и применением современных специализированных транзисторов для линейного усиления.

Проанализировав структурную схему передатчика, можно предложить следующий вариант доработки: оконечный каскад оставить без переделок, так как он отвечает требованиям линейности, устойчивости и надежности. Блок предварительного усиления и блок широкополосного усиления заменить не настраиваемыми широкополосными блоками усиления, собранными на современных полевых или биполярных транзисторах.

В каскадах усиления мощности транзисторы имеют ряд преимуществ перед лампами. Основные достоинства транзисторов - это устойчивость к механическим воздействиям и большой срок службы. В условиях правильной эксплуатации их не приходится менять на протяжении всего срока службы аппаратуры. Низкие питающие напряжения упрощают систему защиты обслуживающего персонала, а возможность работы всех транзисторных каскадов от одного или небольшого числа источников постоянного тока заметно упрощает его устройство. Низкие питающие напряжения при большой мощности определяют малые нагрузочные сопротивления (от десятков до долей ома), по этой причине значительно ослаблено вредное действие паразитных емкостей, шунтирующих нагрузку, что позволяет до частот в 100 - 1000 МГц использовать нерезонансные схемы с резистивной нагрузкой, исключить в каскадах перестраиваемые контура. Всё это увеличивает надежность и упрощает настройку транзисторных каскадов.

К недостаткам транзисторов можно отнести их сравнительно малую мощность и высокую чувствительность к перегрузкам. Но проблема мощности решается сравнительно просто - несколько каскадов с помощью схемы сложения мощностей работают на общую нагрузку, а проблема перегрузок решается выбором транзисторов с запасом по мощности и использованием схем электронной защиты.

В настоящее время в передатчиках широко используются полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП - транзисторы). Они имеют целый ряд преимуществ перед биполярными. Это и меньшее влияние температуры на их свойства, отрицательный температурный коэффициент для тока стока, возможность включать большое число транзисторов параллельно (до 20) в каждое плечо двухтактных генераторов. Безынерционность процессов в МДП - транзисторах позволяет рассматривать его работу в схемах генераторов как "полупроводниковую" лампу со всеми преимуществами, связанными с низковольтным питанием и отсутствием накала.

Таким образом, реконструкция структурной схемы передатчика ПКМ-20 заключается в переделке блоков предварительного усиления, что приведет в первую очередь к уменьшению количества выпрямителей, уменьшению настраиваемых контуров, уменьшению номенклатуры недолговечных и устаревших ламп и, благодаря этому, увеличению надежности передатчика в целом.

Произведем расчет количества ступеней передатчика и их ориентировочной мощности.

Оконечный каскад построен по схеме с общей сеткой и имеет коэффициент усиления по мощности около 30 и выходную мощность в антенне 20 кВт. Определим максимальную мощность каскада с учетом потерь в колебательной системе.

(2.1)

где - максимальная мощность каскада,

- максимальная мощность в антенне,

- КПД колебательной системы, для мощности 20 кВт приблизительно равен 0,8.

кВт

Определим входную мощность оконечного каскада (она же является выходной мощностью первого предварительного каскада усиления мощности)

(2.2)

где - коэффициент усиления мощности каскада.

Первый предварительный каскад усиления мощности состоит из четырех одинаковых модулей, выходная мощность которых складывается в схеме сложения мощностей и образует каскад усиления. Четыре модуля усиления выбраны из соображений надежности передатчика. Действительно, при отказе одного модуля из четырех, на выходе каскада ВЧ напряжение составит 75% от максимального, а выходная мощность равна квадрату напряжения, то есть Р = 0,752 = 0,5625. В радиовещании отказом считается уменьшение мощности передатчика более чем в два раза, а в нашем случае, при неисправности одного модуля в каскаде, выходная мощность составит 56,25% от максимальной и отказа передатчика не будет. Мощность каждого модуля должна составлять одну четверть от мощности, необходимой для возбуждения оконечного каскада, то есть 840 Вт/4 = 210 Вт.

Каждый модуль первого предварительного каскада усиления построен по двухтактной схеме, и необходимую мощность в 210 Вт обеспечивают два одинаковых транзистора. Мощность каждого должна составлять 210 Вт/2 = 105 Вт. По справочнику [3] выберем полевые транзисторы 2П913А, которые при включении по схеме с общим истоком развивают мощность до 120 Вт, но для надежной работы каскада необходим значительно больший запас по мощности, поэтому включим по два транзистора параллельно в каждое плечо двухтактной схемы модуля. На первый взгляд, параллельное включение транзисторов, вместо применения одного более мощного, должно привести к уменьшению надежности передатчика. Но за счет снижения коэффициента нагрузки на транзистор в два раза, надежность остается такой же, как при применении одного более мощного транзистора. Как было отмечено выше, для надежной работы транзисторных каскадов необходим значительный запас по электрическим параметрам, поэтому поиск одного более мощного транзистора, мощностью порядка 180 - 200 Вт, да еще с высокими требованиями к линейности, представляется весьма нетривиальной задачей, и стоимость таких приборов растет гораздо быстрее, чем улучшение качественных и мощностных показателей.

Для транзисторных каскадов рекомендуемый коэффициент усиления мощности Кр = 20 - 30 [4]. Выберем Кр = 30 и рассчитаем Р'вх - входную мощность первого предварительного каскада.

Для получения мощности 28 Вт применим второй предварительный двухтактный каскад усиления мощности с такими же транзисторами, как и в первом предварительном каскаде. Кр выбираем равным 30, и тогда входная мощность второго каскада Р"вх равна

Формирователь сигнала DRM развивает на выходе мощность 20 мВт (1В на нагрузке 50 Ом), и для возбуждения передатчика до максимальной мощности от формирователя, требуется еще один каскад усиления. Но поскольку требуемая мощность невелика, используется однотактный каскад, работающий в классе А. Можно применить один транзистор 2П907А мощностью 10 Вт, что обеспечит легкий режим работы транзистора, что благоприятно скажется на надежности. Рекомендуемый Кр для входного маломощного каскада от 20 до 50, выберем Кр = 50 и входная мощность Рвх прд равна

Минимальная входная мощность передатчика составила 18,7 мВт, то есть мощности формирователя сигнала DRM хватает для возбуждения передатчика до максимальной мощности.

Реконструированная структурная схема передатчика "Молния-3" изображена на рисунке 2.2.1.

Рисунок 2.2.1 - Реконструированная структурная схема передатчика ПКМ-20

3. Поверочный расчет выходной ступени передатчика

.1 Расчет оконечного каскада

Выходной каскад передатчика "Молния-3" работает в недонапряженном режиме с углом отсечки анодного тока равным девяноста градусов. Этот режим обеспечивает минимальные нелинейные искажения при приемлемом КПД. Принципиальная электрическая схема выходного каскада приведена на рисунке 3.1.1.

Рисунок 3.1.1 - Принципиальная электрическая схема выходного каскада

Выходной каскад построен по схеме с общей сеткой. На катод лампы VL1 через дроссели L1 и L2 поступает напряжение накала и через разделительный конденсатор С3 поступает напряжение возбуждения Uвх. Напряжение смещения Eс1 через балластный резистор R1 поступает на первую сетку, которая по высокой частоте заземлена через конденсатор С4. Напряжение на вторую (экранную) сетку VL1 поступает через фильтр L3, С11, а сама сетка по высокой частоте заземлена через конденсатор С10. Питание анода VL1 построено по последовательной схеме. Анодное напряжение через L6, L5 и L4 поступает на анод VL1. Конденсаторы выходного контура С12 и С13 заземлены по высокой частоте через конденсатор С14. Усиленный до номинальной мощности и отфильтрованный сигнал через разделительный конденсатор С16 и катушку связи L7 поступает на выход каскада. Конденсатор С5 шунтирует вход усилителя на ультравысоких частотах и препятствует самовозбуждению каскада.

Параметры генераторного тетрода ГУ-61Б приведены в таблице 3.1.1.

Таблица 3.1.1 - Параметры генераторного тетрода ГУ-61Б

Колебательная мощность P1, кВт20Максимальная колебательная мощность Рмакс, кВт 30Максимальная рассеиваемая мощность Ра доп, кВт30Максимальная рассеиваемая мощность первой сетки РС1доп, кВт0,3Максимальная рассеиваемая мощность второй сетки РС2доп, кВт0,7Напряжение анода Еа, кВт10Напряжение второй сетки Eс2, кВ1,5Сеточное напряжение приведения Eс0, В30Напряжение канала UН, В6,3Ток накала IН, А133Крутизна характеристики S, мА/В 80Крутизна линии критического режима Sкр, мА/В11Проницаемость лампы D0,004Коэффициент усиления первой сетки относительно второй 7,9Междуэлектродная емкость анод-первая сетка Cас1, пФ1,4Междуэлектродная емкость анод-катод Cак, пФ38Междуэлектродная емкость первая сетка-катод Cс1к, пФ320Максимальная рабочая частота Fмакс, МГц70Средняя долговечность, Т, часов2000

Проведем расчет режима работы оконечного каскада.

Угол отсечки анодного тока. По таблице в [4] определяем коэффициенты разложения косинусоидального импульса:

Коэффициент использования анодного напряжения ξ

(3.1)

Амплитуда анодного напряжения Ua

(3.2)

Максимальная колебательная мощность Pмакс

(3.3)

где - максимальная мощность в антенне,

- к. п. д. колебательной системы, ориентировочно равный 0,8.

Амплитуда тока первой гармоники Ia1

(3.4)

Постоянная составляющая анодного тока Ia0

(3.5)

Максимальный импульс анодного тока ia макс

(3.6)

Мощность, потребляемая от источника анодного питания P0

(3.7)

Мощность тепловых потерь на аноде Pа

(3.8)

Мощность тепловых потерь на аноде лампы значительно меньше допустимой (30 кВт), то есть обеспечивается нормальный паспортный режим работы оконечного каскада.

Электронный КПД генератора η.

(3.9)

Сопротивление анодной нагрузки Ra

(3.10)

Амплитуда напряжения возбуждения Uc1

(3.11)

Напряжение смещения Ec1

(3.12)

Пиковое напряжение на управляющей сетке ec1макс

(3.13)

Так как пиковое напряжение на сетке меньше нуля, то ток первой сетки отсутствует, следовательно, на ней никакой мощности не рассеивается.

Рассчитаем цепь второй сетки.

Максимальный ток второй сетки ic2 составляет примерно 15% от максимального анодного тока [5]

(3.14)

При номинальном напряжении на второй сетке ток второй сетки появляется несколько позже анодного тока, поэтому угол отсечки экранного тока θс2(0,5…0,7)θ, примем θс2 = 0,6*θ = 0,6*90 = 54°. По таблице в [4] определяем коэффициент разложения косинусоидального импульса a02 = 0,197.

Постоянная составляющая тока второй сетки Ic2o

(3.15)

где - эмпирический коэффициент, учитывающий отличие импульса тока экранирующей сетки от усеченного косинусоидального импульса.

Мощность рассеяния на второй сетке Pc2

(3.16)

Мощность рассеяния на второй сетке вполовину меньше допустимой (0,7 кВт), то есть реально имеем для лампы облегченный режим работы по второй сетке.

3.2 Расчет оконечного каскада на ПЭВМ

Проведем расчет оконечного каскада по реальным характеристикам тетрода с помощью компьютерной программы UMLTN. Исходные данные для расчета: UcI, Ес1, Еа, Ua, Ес2, полученные в результате предварительного расчёта.

Листинг расчета оконечного каскада ПЭВМ приведен в таблице 3.2.1.

Как видно из расчета, уровень комбинационных искажений Ks и дифференциальный коэффициент передачи Кд не превышают допустимых значений, но не обеспечивается необходимая колебательная мощность Р1, то есть необходимо увеличивать амплитуду напряжения на первой сетке. Программа UMLTN позволяет исследовать зависимость уровня нелинейных искажений и других основных параметров усилительного каскада от изменения напряжения смещения на первой сетке.

Исходя из требований получения необходимой колебательной мощности оконечного каскада Р1 равной 25 кВт, исследуем зависимость уровня комбинационных искажений Ks, дифференциального коэффициента передачи Кд и колебательной мощности P1 от напряжения смещения на первой сетке Ес1. Для нахождения оптимального напряжения смещения будем изменять его от минус 140 В до минус 220 В. Результаты расчёта представлены в таблице 3.2.2.

По данным таблицы 3.2.2 построим графики зависимостей Ks, Кд и Uс1 от Ес1. На рисунке 3.2.1 приведена зависимость уровня комбинационных искажений Ks от напряжения смещения на первой сетке.

Таблица 3.2.1 - Листинг расчета оконечного каскада

Таблица 3.2.2 - Зависимость P1, Ks, Kд от напряжения смещения на 1 сетке

14026.451-33.7092.21913714526.413-34.0131.96114215026.375-34.3181.70414715526.337-34.6221.44615216026.299-34.9261.18815716526.155-35.8751.68716217026.012-36.8232.18716717525.869-37.7722.68717218025.726-38.7213.18717718525.566-41.6205.25818219025.398-46.5746.64918719525.219-60.9326.75219220025.041-49.2936.34719820525.038-45.2578.44120421025.035-41.22210.53621021525.032-37.18612.63021622025.039-33.15114.725222

На рисунке 3.2.2 приведена зависимость уровня дифференциального коэффициента передачи от напряжения смещения на первой сетке.

На рисунке 3.2.3 приведена зависимость амплитуды напряжения возбуждения от напряжения смещения на первой сетке.

Рисунок 3.2.1

Рисунок 3.2.2

На вышеприведенных графиках виден резко выраженный минимум комбинационных искажений при напряжении смещения 195 В. Также виден глубокий минимум дифференциального коэффициента передачи при напряжении смещения 160 В, но при таком смещении уровень комбинационных искажений составляет всего минус 35 дБ. Таким образом, выбираем напряжение смешения на первой сетке равным 195 В, при этом уровень Ks достигает уровня минус 60 дБ, а Кд равен 6,7%, что не превышает допустимого значения (10%). Напряжение возбуждения при Ec1= -195 В и составляет 192 В.

Рисунок 3.2.3

В таблице 3.2.3 приведен листинг расчета оконечного каскада с уточненными данными напряжения смещения на первой сетке Ес1= -195 В и напряжения возбуждения Uci = 192 В. Из расчета на ПЭВМ с уточненными данными Ec1 и Uc1 видно, что мощность каскада несколько больше необходимой (26,7 кВт), несколько больше мощность, рассеиваемая на второй сетке (548 Вт), но она не превышает максимально допустимой (700 Вт), и незначительно упал КПД до 66,2 %.

Таблица 3.2.3 - Листинг расчета оконечного каскада с уточненными данными

По данным таблицы 3.2.3 построим графики изменения анодного напряжения, анодного и сеточного токов, мощности и КПД при изменении напряжения возбуждения.

На рисунке 3.2.4 изображена зависимость амплитуды анодного напряжения от напряжения возбуждения, а на рисунке 3.2.5 - зависимость амплитуды тока первой гармоники Ia1 постоянной составляющей анодного тока Ia0 и постоянной составляющей тока второй сетки Ic20 от напряжения возбуждения.

На рисунке 3.2.6 изображена зависимость колебательной мощности Р1 мощности тепловых потерь на аноде РА, мощности потребляемой от источника анодного питания Р0 и КПД каскада от напряжения возбуждения.

Рисунок 3.2.4

Рисунок 3.2.5

.3 Расчет колебательной системы

Колебательная система оконечного каскада должна удовлетворять следующим основным требованиям:

настраиваться на любую частоту заданного диапазона;

Рисунок 3.2.6

обеспечивать получение оптимальных нагрузочных сопротивлений во всем заданном диапазоне частот;

фильтровать гармонические колебания;

Для выполнения указанных требований, в передатчике "Молния - 3" анодный контур оконечного каскада построен по схеме П - контура и состоит из цилиндрической катушки переменной индуктивности L4 и переменных вакуумных конденсаторов С12 и С13, согласно схемы на рисунке 3.1.1. Элемент связи с нагрузкой состоит из переменной цилиндрической индуктивности L7. Настройка колебательной системы на любую частоту может производиться как автоматически, так и вручную.

Для дополнительного подавления гармоник, между выходом передатчика и симметрирующими трансформаторами, включается дополнительный не перестраиваемый ФНЧ с частотой среза 42 МГц. Основное назначение фильтра - устранение помех приему телевизионных станций. При работе фильтра на согласованную нагрузку на частотах выше 42 МГц обеспечивается затухание не менее 30 дБ.

Проведем поверочный расчет колебательной системы передатчика на ПЭВМ с помощью программы KS14.

Исходные данные для расчета:

Собственное затухание катушек индуктивности D=1/Q, где Q - собственная холостая добротность катушек. Примем Q=250, тогда D=l/250= 0,004.

Волновое сопротивление фидера - 75 Ом.

- КБВ фидера - 0,9.

Сопротивление анодной нагрузки - 1445 Ом.

Колебательная мощность передатчика - 25000 Вт.

Частоты рабочего диапазона - F1= 3 МГц, F2 = 27 МГц.

Количество контуров М = 1.

Выходная емкость лампы (с учетом паразитных емкостей) - 60 пФ.

Листинг расчета колебательной системы приведен в таблице 3.3.1.

По результатам компьютерного расчета видно, что КПД колебательной системы несколько превышает 80%. Так при КПД равном 82 %, мощность излучения на второй гармонике составляет 0,051 Вт, что всего на 1 мВт превышает максимально допустимый уровень любого побочного излучения (50 мВт), согласно ГОСТ 13924, то есть реально КПД составляет почти 82 %.

Принципиальная схема рассчитываемой колебательной системы приведена на рисунке 3.3.1.

Рисунок 3.3.1

Конденсатору СА1 в листинге расчета (и схеме рис. 3.3.1) соответствует конденсатор С12 на принципиальной схеме, согласно рисунка 3.1.1, конденсаторы С21 и С22 в листинге (и схеме рис. 3.3.1) соответствуют конденсатору С13 (максимальная и минимальная величина). LA соответствует переменной индуктивности L4, a LC (различные значения, соответствующие КБВ), соответствует переменной индуктивности L7.

Таблица 3.3.1 - Листинг расчета выходной колебательной системы

Согласно принципиальной схеме оконечного каскада (рис.3.1.1), в результате расчета получены следующие пределы перестройки элементов колебательной системы оконечного каскада:

С12= 160 - 1500 пФ.L4 - 0,3 - 2,9 мкГн.

С13 =350 - 3400 пФ.L7 = 0,81 - 8,1 мкГн

цифровой передатчик транзистор

4. Расчет каскадов предварительного усиления мощности

4.1 Расчет первого предварительного каскада усиления мощности

Первый предварительный каскад усиления состоит из четырех модулей усиления мощности, выполненных по двухтактной схеме. Принципиальная электрическая схема модуля двухтактного усилителя приведена на рис. 4.1.1.

Рисунок 4.1.1 - Принципиальная электрическая схема модуля двухтактного усилителя

Противофазный входной сигнал через разделительные конденсаторы С1 и С2 поступает на затворы включенных параллельно полевых транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4. Также на затворы транзисторов поступает напряжение смещения, которое устанавливается отдельно для каждой пары транзисторов с помощью делителей напряжения R3, R5 и R4, R6 по минимуму нелинейных искажений. Дроссели L1 и L2 не пропускают переменное входное напряжение, и тем самым устраняют шунтирование входного сигнала делителями напряжения. Усиленный входной сигнал проходит через разделительные конденсаторы С7 и С8 и поступает на выход каскада. Питание на транзисторы подается через обмотки трансформатора Т1, индуктивность обмоток которого препятствует попаданию ВЧ напряжения в цепи питания. Также Т1 осуществляет точную симметрию и противофазность выходного сигнала. Конденсаторы С3 - С6 являются блокировочными. Балластные резисторы R1 и R2 обеспечивают устойчивость усилителя, снижая его коэффициент усиления, и улучшают симметрию модуля по входу.

Таблица 4.1.1 - Характеристики транзистора 2П913А

Крутизна характеристики S, А/В1,8Сопротивление насыщения rнас, Ом0,8Внутреннее сопротивление Ri, Ом60Емкость канала Cк, пФ500Емкость затвор-сток Cзс, пФ25Емкость сток-исток Cси, пФ300Сопротивление затвора rз, Ом0Сопротивление канала rк, Ом0,7Сопротивление истока rн, Ом0,02Сопротивление стока rc, Ом1Индуктивность вывода затвора Lз, нГн2,5Индуктивность вывода истока Lн, нГн0,2Индуктивность вывода стока Lс, нГн2,5Допустимое напряжение сток-исток eси доп, В85Допустимое напряжение затвор-исток eзи доп, В25Допустимый ток стока Iс доп, А19Допустимая рассеиваемая мощность Pc до, Вт100Номинальная колебательная мощность PN, Вт120Напряжение отсечки Eo, В4Максимальная рабочая частота f, МГц100

Мощность, которую необходимо получить на выходе модуля, составляет 210 Вт. Проведем расчет одного плеча двухтактного модуля в максимальном режиме по [6]. Колебательная мощность одного плеча Р1 - 105 Вт.

Угол отсечки θ=90°, α1=0,5, α0=0,318, cosθ = 0.

Критический коэффициент использования стокового напряжения ξкр:

(4.1)

где Ес - напряжение питания стоковой цепи,- количество транзисторов в плече. n=2.

Так как режим должен быть недонапряженным, выберем рабочее значение ξ = 0,8 ξкр = 0,80,893 = 0,714.

Амплитуда стокового напряжения Uc:

(4.2)

Пиковое напряжение на стоке ес макс:

(4.3)

Пиковое напряжение на стоке не превышает допустимое (85В).

Ток первой гармоники стокового тока Iс1:

(4.4)

Постоянная составляющая стокового тока Ic0:

(4.5)

Импульс стокового тока :

(4.6)

Импульс стокового тока не превышает допустимого стокового тока двух транзисторов (219 А = 38 А).

Сопротивление стоковой нагрузки Rc:

(4.7)

Потребляемая мощность P0:

(4.8)

Мощность потерь на стоке не превышает максимально допустимой мощности двух транзисторов (2100 Вт=200 Вт).

Электронный КПД каскада η:

(4.10)

Определим резистивную и реактивную составляющие сопротивления нагрузки Rн и Хн:

(4.11)

(4.12)

Амплитуда напряжения возбуждения на канале Uк:

(4.13)

Напряжение на затворе Uз:

(4.14)

Напряжение смещения на затворе Eз:

(4.15)

Пиковое напряжение на затворе eз макс:

(4.16)

Пиковое напряжение на затворе не превышает максимально допустимого (25 В).

Проведем расчет входной цепи каскада по [7]:

Амплитуда тока затвора Iз:

(4.17)

(4.18)

тогда

Определим значения входной индуктивности LвхОИ, емкости СвхОИ, и активное входное сопротивление rвхОИ:

(4.19)

(4.20)

(4.21)

Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления:

(4.22)

Входная мощность Pвх:

(4.23)

Коэффициент усиления каскада Kр:

(4.24)

Рассчитаем нелинейные комбинационные искажения и дифференциальный коэффициент передачи модуля на ПЭВМ с помощью программы UMPT. Исходные данные для расчета возьмем из вышеприведенного расчета. Листинг расчета приведен в таблице 4.1.2.

Таблица 4.1.2- Листинг расчета модуля

Таблица 4.1.3 - Листинг расчета модуля в оптимальном режиме

По результатам расчета на ПЭВМ видно, что необходимо поднять напряжение возбуждения для увеличения отдаваемой модулем мощности и подобрать напряжение смещения на затворе транзистора для уменьшения уровня нелинейных комбинационных искажений и дифференциального коэффициента передачи. Результат подбора указанных напряжений с помощью программы UMPT приведен в таблице 4.1.3.

В результате изменения режима работы модуля значительно уменьшился уровень комбинационных искажений Ks и Кд, а также упал КПД, но значение рассеиваемой на транзисторах мощности потерь не превышает допустимых значений.

По результатам расчета (таблица 4.1.3) построим графики зависимости стокового напряжения, стоковых токов, мощности и КПД от величины напряжения возбуждения. На рисунке 4.1.2 приведена зависимость амплитуды стокового напряжения Uc от напряжения на затворе Uз.

Рисунок 4.1.2

На рисунке 4.1.3 приведена зависимость амплитуды тока первой гармоники Ic1 и постоянной составляющей стокового тока Ic0 от напряжения на затворе Uз.

На рисунке 4.1.4 приведена зависимость величины колебательной мощности Р1 мощности потерь на стоке транзисторов Рс, потребляемой мощности Р0 и КПД каскада от напряжения на затворе Uз.

Рисунок 4.1.3

Рисунок 4.1.4

Проведем расчет элементов схемы, изображенной на рис.4.1.1.

Рассчитаем балластные резисторы R1 и R2:

(4.24)

где Рвх - мощность, поступающая на одно плечо двухтактной схемы модуля, определяемая по структурной схеме. Входная мощность первого каскада усиления равна 28 Вт, входная мощность одного модуля равна 28/4 = 7Вт, Рвх = 7/2 = 3,5 Вт. Uвх - амплитуда напряжения на затворе транзисторов, определяемая из уточненного расчета на ПЭВМ. Uвх = 7,5 В.

Из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 выберем номинал R1 и R2 равными 8,25 Ом. Мощность, рассеиваемая на каждом из резисторов R1 и R2, составляет 3,5 Вт, для облегчения теплового режима возьмем резисторы мощностью 5 Вт.

Рассчитаем минимальную емкость разделительных конденсаторов С1 и С2.

(4.25)

(4.26)

(4.27)

Рассчитаем минимальную емкость разделительных конденсаторов C7 и С8

(4.28)

(4.29)

Разделительные конденсаторы должны иметь емкость не менее рассчитанных выше, поэтому для уменьшения их номенклатуры выберем емкость конденсаторов Cl, С2 и С7, С8 одинаковыми из стандартного ряда конденсаторов Е48, по ГОСТ 2825, равными 0,178 мкФ.

Блокировочные конденсаторы С3 - С5 выберем с такой же емкостью, как разделительные, то есть 0,178 мкФ. Учитывая, что конструктивно каждый из конденсаторов С3 - С5 выполнен из параллельно включенных конденсаторов по 0,178 мкФ в разных участках схемы, общая емкость блокировочных конденсаторов значительно превышает емкость разделительных конденсаторов, чем обеспечивается необходимая развязка по радиочастоте питающих цепей и цепей смещения.

Цепи смешения транзисторов выполнены раздельными, с возможностью регулировки напряжения смещения каждого плеча. Сопротивление резисторов R3 и R4 выбирается на порядок меньше сопротивления утечки затвора транзистора, составляющего величину порядка нескольких мегаом, то есть можно взять из стандартного ряда подстроечных резисторов Е6 по ГОСТ 10318 номинал R3 и R4 равный 100 кОм. В расчетах для определения сопротивления R5 и R6 примем сопротивление R3 и R4 равными 50 кОм, для возможности регулировки напряжения смещения в широких пределах.

Расчетное напряжение смещения на затворах транзисторов Е3 = 7,5 В. Определим ток делителя напряжения R3, R5

(4.30)

Отсюда определим R5 и R6

(4.31)

Из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 выберем номинал R5 и R6 равными 237 кОм.

Дроссели L1 и L2 выбираются исходя из того, что их индуктивное сопротивление на низшей частоте рабочего диапазона должно на порядок превышать входное сопротивление транзистора, то есть XL= 10zвх.

Отсюда индуктивность L1 и L2:

(4.32)

4.2 Расчет второго предварительного каскада усиления мощности

Принципиальная электрическая схема второго предварительного каскада усиления мощности изображена на рисунке 4.2.1. Характеристики транзистора 2П913А приведены выше, в таблице 4.1.1.

Схема каскада аналогична схеме модуля первого предварительного каскада усиления. Первое отличие - это наличие симметрирующего входного трансформатора Т1 второе - в каждом плече используется по одному транзистору.

Рисунок 4.2.1 - Принципиальная электрическая схема второго предварительного каскада усиления мощности

Мощность, которую необходимо получить на выходе второго предварительного каскада, равна 28 Вт. Поскольку каскад двухтактный, колебательная мощность Р1 каждого плеча каскада должна составить 14 Вт. Проведем расчет максимального режима для одного плеча двухтактного каскада по [6].

Угол отсечки

Критический коэффициент использования стокового напряжения ξкр:

(4.31)

где - напряжение питания стоковой цепи.

Так как режим должен быть недонапряженным, выберем рабочее значение ξ = 0,8, ξкр = 0,8 0,915 = 0,732.

Амплитуда стокового напряжения Uс, согласно (4.2)

Пиковое напряжение на стоке eсмакс, согласно (4.3)

Пиковое напряжение на стоке не превышает допустимое (85 В).

Ток первой гармоники сокового тока Ic1, согласно (4.4)

Постоянная составляющая стокового тока Ic0, согласно (4.5)

Импульс стокового тока , согласно (4.6)

Импульс стокового тока не превышает максимально допустимого стокового тока (19 А).

Сопротивление стоковой нагрузки Rc, согласно (4.8)

Потребляемая мощность P0, согласно (4.8)

Мощность потерь на стоке Pc, согласно (4.9)

Мощность потерь на стоке не превышает максимально допустимой (100 Вт).

Электронный КПД каскада η, согласно (4.10)

Определим резистивную и реактивную составляющие сопротивление нагрузки Rн и Xн.

(4.33)

(4.34)

Амплитуда напряжения возбуждения на канале Uк:

(4.35)

(4.36)

Напряжение смещения на затворе Eз, согласно (4.15)

Пиковое напряжение на затворе eзмакс, согласно (4.16)

Пиковое напряжение на затворе не превышает максимально допустимого (25 В).

Проведем расчет входной цепи каскада по [7]:

Амплитуда тока затвора Iз

(4.37)

(4.38)

тогда

Определим значения входной индуктивности LвхОИ, емкости CвхОИ и активное входное сопротивление rвхОИ:

(4.39)

(4.40)

(4.41)

Резистивная и реактивная составляющая входного сопротивления

(4.42)

Входная мощность Pвх, согласно (4.23)

Коэффициент передачи каскада Kp, согласно (4.24)

Рассчитаем нелинейные комбинационные искажения и дифференциальный коэффициент передачи каскада на ПЭВМ с помощью программы UMPT. Исходные данные для расчета возьмем из вышеприведенного расчета. Листинг расчета приведен в таблице 4.2.1.

Как видно из расчета, не обеспечивается необходимая колебательная мощность Р1. Изменяя значения напряжения возбуждения и смещения на затворе, с помощью программы UMPT, определим оптимальный режим работы каскада. Листинг окончательного расчета приведен в таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.1 - Листинг расчета второго предварительного каскада усиления

Таблица 4.2.2 - Листинг расчета оптимального режима второго предварительного каскада усиления

В результате подбора оптимального режима существенно изменились многие величины напряжений. Оптимальное напряжение смещения составило величину 7,8 В, против предварительно рассчитанных 4 В, что сказалось на КПД каскада - КПД упал до 0,24, но это плата за низкий уровень комбинационных искажений (минус 42,5 дБ) и дифференциальный коэффициент передачи (3,17%). Поскольку выбраны транзисторы с запасом, но мощности, при таком низком КПД рассеиваемая на них мощность даже не достигает половины допустимой, что благоприятно сказывается на надежности каскада. Также уменьшилось использование транзистора по напряжению - амплитуда стокового напряжения составила 12 В против 17,6 В, что также повышает надежность работы каскада.

По результатам расчета в таблице 4.2.2 построим графики зависимости стокового напряжения, стоковых токов, мощности и КПД от величины напряжения возбуждения на затворе транзисторов.

На рисунке 4.2.2 приведена зависимость амплитуды стокового напряжения Uc от напряжения на затворе Uз.

Рисунок 4.2.2

На рисунке 4.2.3 приведена зависимость амплитуды тока первой гармоники Iс1 и постоянной составляющей стокового тока Ic0 от напряжения на затворе Uз.

Рисунок 4.2.3

На рисунке 4.2.4 приведена зависимость величины колебательной мощности Р1 мощности потерь на стоке транзисторов Рс, потребляемой мощности Р0 и КПД каскада от напряжения на затворе Uз.

Рисунок 4.2.4

Проведем расчет элементов схемы каскада, изображенной на рис.4.2.1.

Рассчитаем балластные резисторы R1 и R2, пользуясь (4.24).

Pвх 0,934/2 = 0,467 Вт. Uвх - амплитуда напряжения на затворе транзисторов, определяемая из уточненного расчета на ПЭВМ, Uвх = 2 В.

Мощность, рассеиваемая на каждом из резисторов R1 и R2 составляет около 0,5 Вт. Из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 выберем номинал R1 и R2 равными 4,22 Ом, и мощностью 0,5 Вт.

Рассчитаем минимальную емкость разделительных конденсаторов С1 и С2, согласно (4.25) и (4.27)

отсюда

Рассчитаем минимальную емкость разделительных конденсаторов С7 и С8, согласно (4.28) и (4.29)

Емкость разделительных конденсаторов С1, С2 и С7, С8 выберем равной 0,178 мкФ, то есть такой же, как в первом предварительном каскаде усиления (для уменьшения номенклатуры используемых емкостей).

Блокировочные конденсаторы С3 - С5 выберем такой же емкостью, как разделительные, то есть 0,178 мкФ, а учитывая, что конструктивно каждый из конденсаторов С3 - С5 выполнены из параллельно включенных конденсаторов по 0,178 мкФ в разных участках схемы, общая емкость блокировочных конденсаторов имеет емкость значительно превышающую емкость разделительных конденсаторов, и обеспечивается хорошая развязка по радиочастоте питающих цепей и цепей смешения.

Цепи смешения транзисторов выполнены раздельными, с возможностью регулировки напряжения смешения каждого плеча двухтактного каскада по минимуму нелинейных комбинационных искажений. Сопротивление резисторов R3 и R4 выбирается на порядок меньше сопротивления утечки затвора транзистора, составляющего величину порядка нескольких мегаом, то есть можно взять из стандартного ряда подстроечных резисторов Е6 по ГОСТ 10318 номинал R3 и R4 равным 100 кОм. В расчетах для определения сопротивления R5 и R6 примем сопротивление R3 и R4 равным 50 кОм, для возможности регулировки напряжения смещения в широких пределах.

Расчетное напряжение смещения на затворах транзисторов Ез = 7,8 В, определим ток делителя напряжения R3, R5, пользуясь (4.30)

отсюда определим R5 и R6 согласно (4.31)

Из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 выберем номинал R5 и R6 равными 105 кОм.

Дроссели L1 и L2 выбираются исходя из того, что их индуктивное сопротивление на низшей частоте рабочего диапазона должно на порядок превышать входное сопротивление транзистора:

Пользуясь (4.32), определим индуктивности L1 и L2

Из стандартного ряда индуктивностей выберем L1 и L2 = 4,1 мкГн.

4.3 Расчет третьего предварительного каскада усиления мощности

Третий предварительный каскад построен по однотактной схеме, работающий в режиме класса А. Принципиальная электрическая схема каскада изображена на рисунке 4.3.1.

Рисунок 4.3.1 - Принципиальная электрическая схема каскада усиления мощности

Входной сигнал от возбудителя через согласующий трансформатор Т1 и разделительный конденсатор С1 поступает на затвор полевого транзистора VT1. Смещение на затворе VT1 устанавливается резисторами R1 и R2. Усиленный сигнал через разделительный конденсатор С3 поступает на выход каскада. Резистор R3 ограничивает ток через транзистор и осуществляет стабилизацию режима транзистора. Конденсатор С2 - блокировочный. Дроссель L1 осуществляет развязку сигнальной и питающей цепей.

В третьем каскаде усиления мощности применен полевой транзистор 2П907А, его характеристики приведены в таблице 4.3.1.

Таблица 4.3.1 - Характеристики транзистора 2П907А

Крутизна характеристики S, А/В1,185Сопротивление насыщения rнас, Ом9Внутреннее сопротивление Ri, Ом160Емкость канала Ск, пФ20Емкость затвор-сток Сзс, пФ1,5Емкость сток-исток Сси, пФ10Сопротивление затвора rз, Ом0,8Сопротивление канала rк, Ом10Сопротивление истока rи, Ом0,6Сопротивление стока rс, Ом12Индуктивность вывода затвора Lз, нГн1,5Индуктивность вывода истока Lи, нГ'н0,1Индуктивность вывода стока Lc, нГн1,5Допустимое напряжение сток-исток еси доп, В85Допустимое напряжение затвор-исток ези доп, В30Допустимый ток стока Iс доп, А2,2Допустимая рассеиваемая мощность Рс доп, Вт11.5Колебательная мощность P1, Вт10Напряжение отсечки Е0, В0Максимальная рабочая частота f, МГц400

Транзистор используется в однотактном включении с углом отсечки 180о, мощность на выходе каскада должна составить 0,934 Вт (для расчета примем P1 = 1 Вт).

Дополнительные данные для расчета:

Критический коэффициент использования стокового напряжения ξкр, согласно формуле (4.31)

где Ec - напряжение питания стоковой цепи, равное 12 В.

Так как режим должен быть недонапряженным, определим рабочее значение ξ

ξ меньше ξкр, то есть режим недонапряженный.

Амплитуда стокового напряжения Uc, согласно формуле (4.2)

Пиковое напряжение на стоке eсмакс, согласно (4.3)

Пиковое напряжение на стоке не превышает допустимое (85 В).

Ток первой гармоники стокового тока Iс1, согласно (4.4)

Постоянная составляющая стокового тока Ic0

(4.43)

Импульс стокового тока iсмакс

(4.44)

Импульс стокового тока не превышает максимального стокового тока (2,2 А).

Сопротивление стоковой нагрузки Rc, согласно формуле (4.7)

Потребляемая мощность P0, согласно формуле (4.8)

Мощность потерь на стоке Pc

Мощность потерь на стоке не превышает максимально допустимой (11,5 Вт).

Электронный КПД каскада η согласно (4.10)

Определим резистивную и реактивную составляющие сопротивления нагрузки Rн и Xн пользуясь (4.33) и (4.34)

Амплитуда напряжения возбуждения на канале Uк, согласно (4.35)

Напряжение на затворе Uз, согласно (4.36)

Напряжение смещения на затворе Eз, согласно (4.15)

Пиковое напряжение на затворе eзмакс, согласно (4.16)

Пиковое напряжение на затворе не превышает максимально допустимого (30 В).

Проведем расчет входной цепи каскада по [7].

Амплитуда тока затвора Iз, согласно (4.37) и (4.38)

тогда

Определим значение входной индуктивности LвхОИ, емкости CвхОИ и активное входное сопротивление rвхОИ, пользуясь (4.39), (4.40) и (4.41)

Резистивная и реактивная составляющие входного сопротивления, согласно (4.42)

Входная мощность Pвх, согласно (4.23)

Коэффициент передачи каскада Kр, согласно (4.24)

Поскольку режим работы класса А более линейный, чем режим с отсечкой тока (класс В), то уровень комбинационных искажений и дифференциальный коэффициент передачи будут иметь меньшие значения, чем в предыдущих предварительных каскадах усиления мощности, и не требуется расчет каскада на компьютере.

Проведем расчет элементов схемы каскада, изображенной на рис.4.3.1.

Для расчета цепи смещения выберем ток делителя R1, R2 как в п.4.1 равным 0,15 мА. Напряжение смещения на затворе равно 0,22 В, тогда

(4.45)

(4.46)

Выберем из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 номинал R1 = 162 кОм, R2 = 1,47 кОм.

Рассчитаем разделительную емкость С1 и С3, пользуясь формулой 4.27

Емкость разделительных конденсаторов С1 и С3, а также блокировочного конденсатора С2 выберем из стандартного ряда Е6 ГОСТ 2825, равной 0,22 мкФ. Для уменьшения номенклатуры используемых емкостей есть смысл использовать во всех каскадах предварительного усиления блокировочные конденсаторы такой же емкости.

Сопротивление резистора R3 выберем из расчета падения напряжения на нем около 0,7 В. Постоянная составляющая стокового тока 1с0 равна 0,444 А, отсюда R3 = 0,7/0,444 = 1,577 Ом. Выберем из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 номинал резистора R3 = 1,54 Ом.

Индуктивность L1 выберем такой же, как во втором каскаде усиления, то есть L1 = 4,1 мкГн. Также для уменьшения номенклатуры используемых индуктивностей, в первом каскаде усиления мощности используем такие же индуктивности, как во втором и третьем каскадах.

5. Выбор схем сложения мощностей

Первый предварительный каскад усиления мощности состоит из четырех одинаковых модулей, развивающих мощность до 210 Вт каждый. Для получения мощности 840 Вт необходимо суммировать мощность всех четырех модулей и подать ее в катод лампы. В то же время для возбуждения всех четырех модулей необходима схема деления мощности от предварительного двухтактного каскада.

Мощные высокочастотные транзисторы имеют очень низкие входные и выходные нагрузочные сопротивления, и для трансформации сопротивлений в широкой полосе частот, применение обычных трансформаторов ограничено индуктивностями рассеяния обмоток, которые не должны превышать единиц наногенри, что практически не достижимо в обычных трансформаторах. Для трансформации низких сопротивлений и для сложения и деления мощности высокочастотных усилителей широко применяют схемы, выполненные на основе широкополосных трансформаторов на линиях (ТЛ) [8]. Основные функции ТЛ - это трансформация входных и нагрузочных сопротивлений, переход от несимметричной нагрузки к симметричной, поворот фазы на 180 градусов. Конструктивно ТЛ представляет собой ферритовый сердечник, на который намотаны одна или несколько линий передачи. На низших частотах рабочего диапазона мощность со входа на выход передается в основном за счет магнитной связи между обмотками, то есть через сердечник, на средних и высоких частотах мощность передастся через электромагнитное поле линии, а не через сердечник, который служит только для увеличения индуктивности линии. ТЛ имеют рабочую полосу частот от сотен килогерц до сотен мегагерц, а в нашем случае для полосы от 3 до 27 МГц изготовить качественный ТЛ не представляется особо сложной задачей.

На рисунке 5.1 показан симметрирующий ТЛ, с помощью которого осуществляется переход от несимметричного генератора к симметричной нагрузке, которая может иметь заземленный вывод средней точки. ТЛ образован линией из двух проводников W1 и W2 с волновым сопротивлением равным сопротивлению нагрузки генератора. Проводник W3 устраняет асимметрию напряжений на нагрузках относительно корпуса в точках 3 и 4 и наматывается на тот же сердечник с таким же количеством витков, что и проводники основной линии W1 и W2. Точками обозначены начала обмоток.

Рисунок 5.1

ТЛ может осуществлять трансформацию напряжения в целое число раз N = …1/4, 1/3, ½, 1, 2, 3, 4 и так далее, а трансформацию сопротивлений в квадрат целого числа раз N2 = … 1/16, 1/9, ¼, 1, 4, 9, 16 и так далее. Для построения ТЛ с коэффициентом трансформации отличным от 1:1, в общем случае необходимо N линий, входы которых надо соединить последовательно, а выходы параллельно. На рисунке 5.2 изображен ТЛ с коэффициентом трансформации по сопротивлению 9:1 без симметрирования.

Рисунок 5.2

Мостовая схема последовательного сложения (деления) мощности четырех генераторов, выполненная на ТЛ, изображена на рисунке 5.3. [9].

Рисунок 5.3 - Мостовая схема последовательного сложение (деления) мощности четырех генераторов

Сопротивления нагрузки генераторов равны балластным сопротивлениям и равны волновым сопротивлениям линий ТЛ. Сопротивление нагрузки в четыре раза больше сопротивления нагрузки генератора. Главным достоинством данной схемы является высокая надежность работы, так как, например, при выходе из строя любого генератора лишь уменьшится мощность на выходе схемы, а остальные генераторы будут работать в прежнем режиме на такую же согласованную нагрузку. Это достигается включением балластных резисторов Rб, на которых в аварийном режиме рассеивается часть мощности работающих генераторов, а в нормальном режиме на рассеивается незначительная мощность, обусловленная небольшим разбросом параметров амплитуд и фаз отдельных суммируемых генераторов.

Главным недостатком мостовой схемы последовательного сложения мощности является то, что на обмотках ТЛ присутствуют относительно высокие и неодинаковые продольные напряжения. Максимальное, равное 3Ur - на Tl, 2Ur на Т2, и Ur на ТЗ. Напряжение на линии трансформатора Т4 равно нулю и его обычно выполняют без феррита. Такой трансформатор называют фазо-компенсирующим. Из-за неодинаковых продольных напряжений трансформаторы должны иметь разное количество витков, что, во-первых, ведет к разному фазовому сдвигу в линиях, а во-вторых к неоправданному увеличению разных типов ТЛ.

При симметричном входе и выходе двухтактных модулей усиления целесообразно применить схему сложения (деления) мощности, приведенную на рисунке 5.4.

Благодаря тому, что точка "заземления" находится в середине моста суммирования, продольные напряжения на линиях трансформаторов Т1 и Т4 (а также Т2 и ТЗ) равны, и отличаются друг от друга только на величину выходного напряжения одного модуля. Таким образом, требуется лишь два типа трансформаторов, незначительно отличающихся друг от друга только количеством витков.

Рисунок 5.4 - Схема сложения (деления) мощности

Также при такой схеме сложения мощности отпадает необходимость применения в двухтактных модулях трансформаторов на входе и выходе схемы, их роль выполняют ТЛ схемы сложения (деления) мощности, и количество трансформаторов в каскаде усиления снижается вдвое. При такой схеме суммирования мощности осуществляется развязка не самих отдельных двухтактных модулей усиления друг от друга, а развязка между собой синфазно работающих транзисторов в этих модулях, и поэтому используется не четыре, а восемь балластных резисторов - по одному резистору в каждом плече.

Рисунок 5.5 - Схема первого каскада предварительного усиления мощности

Трансформаторы Т1 - Т4 совместно с балластными резисторами RБ1 образуют схему деления мощности на четыре, то есть при наличии на входе каскада мощности в 28 Вт, на входе каждого из четырех модулей усиления присутствует мощность 28 / 4 = 7 Вт. Далее усиленные сигналы до мощности 210 Вт с выходов модулей поступают на трансформаторы Т5 - Т8, где мощность каскадов суммируется и выделяется на нагрузке.

Рассчитаем сопротивление и мощность балластных резисторов. Балластные резисторы RБ1 должны иметь такое же сопротивление и мощность, как и балластные сопротивления R1 и R2 на входе двухтактного модуля усиления по схеме на рисунке 4.1.1, то есть 8,25 Ом и допустимую мощность рассеяния 5 Вт. Балластные резисторы Rб2 должны иметь сопротивление равное сопротивлению стоковой нагрузки транзистора Rс=4,28 Ом. Из стандартного ряда резисторов Е48 по ГОСТ 2825 выберем ближайший номинал, и тогда Кб2 = 4,22 Ом. Мощность балластных резисторов выбирается из следующих соображений: при выходе из строя одного каскада, оставшиеся каскады развивают мощность равную 75% от максимальной, но в нагрузку поступает 56,25% от максимальной мощности (три работающих каскада развивают на нагрузке 75% напряжения, а мощность Р = U2 = 0,752 = 0,5625), то есть на всех балластных резисторах при аварии рассеивается 75% - 56,25% = 18,75% от максимальной мощности. Рассеиваемая мощность на всех Rб2 равна: Р=8400,1875=157,5 Вт, а мощность каждого балластного резистора равна: 157,5/8 =19,68 Вт. Мощность балластных резисторов Rб2 выбираем из стандартного ряда по ГОСТ 10318 равной 25 Вт.

Для изготовления трансформаторов Т1 - Т4, необходимы линии с волновым сопротивлением, примерно равным удвоенному сопротивлению Rб2, то есть около 16,5 Ом, а для трансформаторов Т5 - Т6 линии с волновым сопротивлением 2Rб2, то есть около 8,5 Ом. Для унификации используемых материалов, при изготовлении трансформаторов Т5 - Т6 можно применить такие же линии, как в трансформаторах Т1 - Т4, но включив их по две параллельно, для получения волнового сопротивления 8,25 Ом, то есть очень близким к требуемому. Применение двух параллельных линий вместо одной улучшает теплоотдачу трансформаторов Т5 - Т8 и облегчает тепловой режим каскада. Ферритовые кольца для трансформаторов используются также одинаковые, например, диаметром 32 мм. Для Т1 - Т4 используется по одному кольцу на каждый трансформатор, а для увеличения индукции и обеспечения теплового режима в Т5 - Т8, на каждый трансформатор необходимо по четыре таких кольца.

6. Согласование каскадов передатчика

Для согласования каскадов усиления мощности произведем выбор необходимых типов трансформаторов на линиях. Для наглядности и облегчения выбора ТЛ обратимся к рисунку 6.1, на котором изображены каскады усиления с их рассчитанными ранее входными и стоковыми напряжениями.

Рисунок 6.1

Рассмотрим согласование первого предварительного каскада усиления мощности с оконечным ламповым каскадом. Оконечному каскаду для получения на выходе расчетной мощности 25 кВт на вход необходимо подать мощность 840 Вт. Из расчета оконечного каскада известна необходимая для этого амплитуда напряжения - 192 В. Четырехмодульный первый предварительный каскад при мощности на выходе равной 840 Вт развивает амплитуду напряжения 200 В. которое складывается из стоковых напряжений плеч отдельных модулей. То есть, из расчета режима работы предварительного каскада, стоковое напряжение одного плеча в модуле Uc = 25 В, а в четырех модулях таких плеч восемь, и на выходе схемы сложения мощностей получаем 8 25 = 200 В. Как видно, амплитуды входного и выходного напряжений каскадов очень близки, и их трансформация не требуется. Требуется лишь симметрирующий трансформатор, для перехода от симметричного выхода первого предварительного каскада к несимметричному входу оконечного каскада. Такой трансформатор можно выполнить по схеме, изображенной на рис.5.1.

Входное напряжение первого предварительного каскада усиления складывается из напряжений на затворах восьми плеч модулей, которые равны 7,5 В. Таким образом амплитуда входного напряжения равна 8 7,5 = 60 В. Амплитуда выходного напряжения второго предварительного каскада усиления равна амплитуде удвоенного стокового напряжения, то есть 2 12 = 24 В. Необходимый коэффициент трансформации по напряжению для согласующего трансформатора равен: 60 / 24 = 2,5. Так как согласуемые вход и выход каскадов симметричные, применим симметричный согласующий трансформатор с коэффициентом трансформации по напряжению 1 : 2,5 из [7], изображенный на рисунке 6.2. Трансформаторы Т1-Т4 используются одинаковой конструкции, так как продольные напряжения на линиях трансформаторов Т1,Т4 и Т2,ТЗ отличаются не более чем в два раза.

Рисунок 6.2 - Первый предварительный каскад усиления

Рассмотрим согласование второго и третьего каскадов усиления мощности. Амплитуда входного напряжения второго каскада равна 2 U3 = 2 2=4 B. Амплитуда выходного напряжения третьего каскада равна 5,4 В. Как видно, амплитуды согласуемых напряжений отличаются ненамного, и осуществить точную трансформацию довольно сложно. В то же время при согласовании цепей с небольшой мощностью (в нашем случае менее ватта), точное согласование и не требуется, так как потерями рассогласования можно пренебречь, тем более, что эти каскады имеют запас по усилению. Вход второго и выход третьего каскадов усиления несимметричные и, таким образом, можно соединить их вход и выход без дополнительных цепей согласования и симметрирования.

Согласование несимметричного выхода формирователя сигнала DRM со входом третьего каскада усиления осуществляется трансформатором Т1, согласно схемы на рис. 4.3.1. Формирователь сигнала DRM развивает максимальное напряжение 1В на нагрузке 50 Ом. Амплитуда входного напряжения, необходимая для раскачки третьего каскада, равна 0,58 В, то есть нужна трансформация напряжений 1,72 : 1. Здесь допустимо использовать трансформатор 2:1, так как третий каскад имеет запас по усилению и уменьшение амплитуды напряжения возбуждения на его входе до 0,5 В не приведет к уменьшению мощности, развиваемой передатчиком.

7. Расчет схемы защиты транзисторов

Как было отмечено ранее, транзисторы очень чувствительны к перегрузкам, а на выходах каскадов усиления при включениях и выключениях передатчика могут возникать какие-либо переходные процессы, кратковременные скачки напряжений, обрывы проводников, пробой в лампе и т.д. Например, при обрыве одного из выводов трансформатора на линии, в стоковых цепях усилительного каскада возникает резкое увеличение напряжения, и как правило, транзисторы выходят из строя.

В отличии от биполярных транзисторов, у полевых при увеличении температуры кристалла не происходит самопроизвольное увеличение тока через транзистор. Перегрузка по мощности в рассчитанных ранее каскадах маловероятна, так как рассеиваемая на транзисторах мощность составляет около половины допустимой для данного типа транзисторов.

Исходя из вышесказанного, необходима защита транзисторов от перенапряжения, а в защите от токовых перегрузок нет необходимости. Важным моментом при проектировании защиты, является её быстродействие. Поскольку полевые транзисторы практически безынерционно, при возникновении перенапряжения пробой канала происходит за наносекунды.

Схема защиты полевых транзисторов высокочастотных каскадов усиления приведена на рисунке 7.1.

Схема защиты контролирует величину стокового напряжения непосредственно на стоках полевых транзисторов обоих плеч каждого модуля усиления в первом каскаде усиления и транзисторов второго каскада усиления мощности. Поясним работу схемы защиты транзисторов.

При увеличении напряжения на стоке транзистора до значения, близкого к максимально допустимому, открываются стабилитроны VD2 и VD4. Ток через стабилитрон VD4 создает падение напряжения на резисторе R1, которое открывает транзистор VT1.

Рисунок 7.1 - Схема защиты полевых транзисторов высокочастотных каскадов усиления

Ток VT1, протекая через резисторы R3 и R2, напряжением на R2 открывает транзистор VT2, ток которого создает падение напряжения на R6 и этим напряжением открывается тиристор VS1. Ток через открытый тиристор сжигает предохранитель FU1 и усилительный каскад обесточивается. Светодиод VD7 загорается, свидетельствуя об отсутствии напряжения питания и выходе усилительного каскада из строя.

Для ускорения процесса срабатывания защиты, транзисторы VT1 и VT2 охвачены положительной обратной связью по цепи К4, С3. С этой же целью параллельно стабилитронам VD2 и VD4, которые вследствие инерционности открываются недостаточно быстро, устанавливаются конденсаторы С1 и С2. Такой же конденсатор С4 шунтирует резистор R5. Конденсатор С5 - блокировочный. Диоды VD5 и VD6 развязывают цепи защиты транзисторов разных плеч двухтактных каскадов. Цепочка VD1, VD2 служит для "мгновенной" защиты стоковой цепи от перенапряжения, так как срабатывание остальной части схемы происходит за сравнительно большое время. Диоды VD1 и VD3, своей очень малой емкостью, отделяют паразитную емкость схемы защиты от стоковых цепей защищаемых транзисторов при отсутствии перенапряжения.

Рассчитаем схему защиты транзисторов.

Выберем тиристор VS1. При максимальной мощности, согласно расчета в п.4.1, максимально возможный ток, потребляемый модулем усиления, составляет 16 ампер. Исходя из этого, предохранитель FU1 целесообразно выбрать на ток срабатывания 20 ампер, то есть с запасом, для исключения ложных срабатываний. Импульсный ток тиристора должен как минимум вдвое превышать ток срабатывания предохранителя. По справочнику [10] выберем быстродействующий тиристор ТБ 151-50. Его краткие параметры:

-импульсный допустимый ток Iт.доп = 50 А;

-отпирающее напряжение Uотп = 2,5 В;

-отпирающий ток Iотп = 0,3 А;

-время включения tвкл = 16...32 мксек;

Выберем транзистор VT2. Ток коллектора транзистора должен не менее чем вдвое превышать отпирающий ток тиристора, то есть 1к 0,6 А. Максимально допустимое рабочее напряжение транзистора должно быть не менее напряжения питания каскадов усиления Ес = 48 В. По справочнику [3] выберем транзистор KT814Г. Его основные параметры:

-максимальный ток коллектора Iк= 1,5 А;

-максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ= 80 В;

-максимальная рассеиваемая мощность Рк.доп = 10 Вт;

-коэффициент усиления в схеме с ОЭ h2lэ= 30;

Рассчитаем ток базы транзистора VT2

(7.1)

Напряжение на коллекторе VT2 в открытом состоянии

(7.2)

должно быть меньше 0,5Eс, - это условие выполняется.

Сопротивление резистора R6 равно

(7.3)

Выберем сопротивление резистора R6 из стандартного ряда Е24, согласно ГОСТ 2825, равным 8,2 Ом

Сопротивление резистора R5 равно

(7.4)

Выберем сопротивление резистора R5 из стандартного ряда Е24, согласно ГОСТ 2825, равным 100 Ом.

Определим ток транзистора VT1

Выберем транзистор VT1. Ток коллектора транзистора должен быть не менее 0,2 А. Максимально допустимое рабочее напряжение транзистора должно быть не менее напряжения питания каскадов усиления Ес = 48 В.

По справочнику [3] выберем транзистор КТ503В. Его основные параметры:

-максимальный ток коллектора Iк = 0,35А;

-максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ = 60 В;

-максимальная рассеиваемая мощность Рк.доп = 0,35 Вт;

-коэффициент усиления в схеме с ОЭ h21э = 40... 120, для расчета примем h21э = 80;

Напряжение на коллекторе VT в открытом состоянии

(7.5)

Сопротивление резистора R2 равно

где падение напряжения 1,5 В выбрано из соображений надежного отпирания транзистора VT2. Выберем сопротивление резистора R2 из стандартного ряда Е24, согласно ГОСТ 2825, равным 7,5 Ом.

Сопротивление резистора R3 равно

(7.7)

Выберем сопротивление резистора R3 из стандартного ряда Е48, согласно ГОСТ 2825, равным 220 Ом.

Ток базы VT1 равен

(7.8)

Сопротивление резистора R1 равно

(7.9)

Выберем сопротивление подстроенного резистора R1 из стандартного ряда Е6, согласно ГОСТ 10318, равным 680 Ом.

Сопротивление резистора R4 равно

(7.10)

Выберем сопротивление резистора R4 из стандартного ряда Е24, согласно ГОСТ 2825, равным 13 кОм.

Выберем мощность резисторов Rl - R6 равной 1 Вт. Хотя на некоторых из них рассеивается мощность более одного ватта, нет смысла применять более мощные, так как срабатывание схемы происходит за время, исчисляемое десятками микросекунд, и после перегорания предохранителя FU1 схема переходит в дежурный режим, когда все транзисторы закрыты.

Емкость ускоряющих конденсаторов Cl - С4 равна 10 пФ, блокировочного С5 - 0,22 мкФ.

Стабилитроны VD2, VD4 подбираются на напряжение стабилизации, равное 0,95eс.доп, то есть 0,95 85 = 80,75 В и ток стабилизации не менее удвоенного тока базы транзистора VT1, то есть больше 5 мА. По справочнику [10] выберем стабилитроны Д817В, с током стабилизации от 5 до 60 мА, и с номинальным напряжением стабилизации около 80 В.

Диоды VD1, VD3 должны быть высокочастотными, с максимальным импульсным током не менее, чем 10iб1. По справочнику [10] выберем диоды КД922А с iимп.макс = 0,05А, то есть в 20 раз превышающий ток базы VT1. Диоды VD5, VD6 возьмём такого же типа.

Светодиод VD7 можно выбрать любой. По справочнику [10] выберем светодиод АЛ307АМ красного цвета свечения. Ток свечения светодиода iс = 10 мА, тогда сопротивление резистора R7 = Ес / iс = 48/0,01 = 4800 Ом.

Из стандартного ряда Е24, согласно ГОСТ 2825, выберем сопротивление резистора R7 равным 4,7 кОм. Мощность, рассеиваемая на резисторе R7 равна Р = ic2 R7 = 0,01 4700 = 0,47 Вт. Для облегчения теплового режима, выберем мощность резистора R7 равной 1 Вт.

8. Расчет надежности передатчика

.1 Основные понятия

Надежность передатчика количественно характеризуют наработкой на отказ Т0. По заданию наработка на отказ должна составлять не менее 3000 часов. Надежность каскада определяется надежностью его элементов и их числом m

(8.1)

где - интенсивность отказа i-го элемента с учетом условий его работы в передатчике.

Надежность передатчика определяется как обратная величина суммы интенсивности отказов всех каскадов

(8.2)

где n - количество каскадов и блоков в передатчике.

Расчет надежности передатчика проведем следующим образом: сначала рассчитаем интенсивность отказов первого четырехмодульного предварительного каскада усиления, затем интенсивность отказов второго и третьего каскадов, затем оконечный каскад, и на основании этих расчетов определим время безотказной работы реконструированного передатчика.

8.2 Расчет интенсивности отказов первого предварительного каскада усиления мощности

Рассчитаем интенсивность отказов одного модуля первого каскада. Интенсивность отказов элементов приведена согласно [11].

В модуле содержатся следующие элементы:

-резисторы постоянные - 10 шт.

резисторы переменные - 3 шт.

конденсаторы - 14 шт.

транзисторы мощные ВЧ - 4 шт.

транзисторы НЧ - 2 шт.

трансформаторы ВЧ - 3 шт.

дроссели - 2 шт.

-диоды кремниевые - 8 шт.

Учитывая, что передатчик стационарный, полученное значение интенсивности отказов умножаем на коэффициент К = 10, согласно [11], тогда

Рассчитаем надежность первого каскада. Вероятность безотказной работы одного модуля

(8.3)

Тогда вероятность отказа одного модуля

(8.4)

Отказ одного модуля не приводит к отказу каскада. Отказом каскада будем считать отказ двух и более модулей. Считая отказы в различных модулях событиями взаимонезависимыми, можно установить вероятность отказа двух модулей

(8.5)

Вероятность безотказной работы каскада

(8.6)

При экспоненциальном законе распределения, вероятность безотказной работы за время, равное его среднему времени безотказной работы

(8.7)

(8.8)

Заменим на и запишем уравнение в виде

Решением данного квадратного уравнения являются = 1,79 и х2 = 0,21. Так как вероятность не может быть больше 1, имеет смысл только решение х = 0,21, тогда

(8.9)

Логарифмируя обе части уравнения, получаем

(8.10)

И находим время наработки на отказ первого каскада усиления

(8.11)

Отсюда интенсивность отказов первого каскада

Интенсивность отказов первого четырехмодульного каскада составила , что существенно меньше, чем интенсивность отказов одного отдельно взятого модуля (). Таким образом, увеличение количества элементов, благодаря выбранной схемотехнике, привело не к уменьшению, а к значительному увеличению надежности каскада.

8.3 Расчет интенсивности отказов второго и третьего каскадов усиления мощности

Рассчитаем интенсивность отказов второго и третьего каскадов усиления передатчика. Интенсивность отказов элементов приведена согласно [11].

Количество элементов и их интенсивности отказов:

-резисторы постоянные - 13 шт.

резисторы переменные - 3 шт.

конденсаторы - 17 шт.

транзисторы мощные ВЧ - 3 шт.

транзисторы НЧ - 2 шт.

трансформаторы ВЧ - 3 шт.

дроссели - 3 шт.

диоды кремниевые - 8 шт.

Учитывая, что передатчик стационарный, полученное значение интенсивности отказов умножаем на коэффициент K = 10, согласно [11], тогда

Источник питания для широкополосных транзисторных каскадов в данном проекте не рассчитывался, но его интенсивность отказов необходимо учитывать. Примерное время наработки на отказ таких источников, согласно [7], составляет около 30 тысяч часов, тогда интенсивность отказов источника питания для всех трех каскадов предварительного усиления равна

8.4 Расчет интенсивности отказов оконечного каскада

Рассчитаем интенсивность отказов оконечного лампового каскада усиления передатчика. Интенсивность отказов элементов приведена согласно [11].

Количество элементов и их интенсивности отказов:

-резисторы постоянные - 1 шт.

конденсаторы, менее 600 В - 9 шт.

конденсаторы, выше 1000 В - 5 шт.

конденсаторы переменные - 2 шт.

индуктивности переменные - 2 шт.

дроссели ВЧ - 5 шт.

мощный тетрод - 1 шт.

Учитывая, что передатчик стационарный, полученное значение интенсивности отказов умножаем на коэффициент К = 10, согласно [11], тогда

Согласно структурной схемы (рис.2.3.1) в оконечном каскаде передатчика используются следующие блоки, не вошедшие в расчет:

высоковольтный источник питания;

фильтр гармоник, измеритель мощности и КБВ, трансформаторы симметрирующие и антенный коммутатор;

- УБС и система водяного охлаждения.

Их примерное время наработки на отказ, согласно [7], составляет:

-высоковольтный источник питания, То ип ламп = 20 тыс. ч.

-выходные устройства, То.вых.устр. = 25 тыс. ч.

-УБС и система водяного охлаждения, То.убс.охл = 30 тыс. ч.

Определим интенсивность отказов вышеуказанных блоков:

Расчет наработки на отказ реконструированного передатчика

Согласно форм. 8.2 наработка на отказ передатчика равна

Суммируем интенсивности отказов всех каскадов и блоков передатчика:

Наработка на отказ

Как видно из расчета, наработка на отказ передатчика превышает необходимые по заданию 3000 часов. Более надежными оказались широкополосные транзисторные каскады усиления, так как количество элементов в них в десятки раз меньше, чем в предварительных каскадах усиления в исходном варианте передатчика "Молния-3". При расчете оконечного лампового каскада были взяты усредненные статистические значения интенсивности отказов некоторых блоков, что сказывается на точности расчетов.

Также не был учтен коэффициент нагрузки большинства элементов, то есть расчет проводился из предположения, что все элементы используются при максимальных режимах.

Реально при проектировании все радиодетали подбирались с запасом по своим электрическим параметрам. Поскольку более точный расчет довольно громоздок, нет смысла приводить его полностью, так как даже с такими допущениями наработка на отказ превышает 3000 часов.

По результатам статистической информации, приведенной в [8], наработка на отказ типовых передатчиков "Молния-3" за все время наблюдений не превышало 2450 часов, то есть модернизированный передатчик имеет расчетное время безотказной работы на 45 процентов больше, что является серьезным аргументом для перехода на современную элементную базу и схемотехнику.

9. Безопасность жизнедеятельности

.1 Опасные и вредные производственные факторы

В дипломном проекте разработана реконструкция связного передатчика "Молния-3" для работы в сети цифрового вещания. Рассмотрим меры безопасности при обслуживании радиопередатчика.

При обслуживании и ремонте радиопередающих устройств существуют следующие опасные и вредные производственные факторы, негативно влияющие на организм и вызывающие профессиональные заболевания:

-наличие высоких напряжений;

-электромагнитные излучения высокой частоты от 3 МГц до 30 МГц;

-химические вещества (кислотные флюсы и свинцовые припои);

-акустический шум;

-влажность и температура окружающей среды;

Наличие высоких напряжений определяет одну из основных задач охраны труда обслуживающего персонала - это исключение возможности случайного прикосновения к токонесущим элементам передатчика.

При работе с радиопередающими устройствами имеет место воздействие электромагнитного излучения высокой частоты на персонал. Электромагнитная энергия частично поглощается организмом человека и превращается в тепловую, происходит локальный нагрев тканей, клеток. Вредное влияние электромагнитного излучения может проявляться в виде головных болей, повышенной утомляемости, раздражительности. Функциональные нарушения, вызванные воздействием электромагнитных полей, способны накапливаться в организме, но являются обратимыми при исключении воздействия излучения. Вредное воздействие электромагнитного поля увеличивается с ростом частоты электромагнитного излучения.

При ремонте радиопередающих устройств возникает необходимость применения химических веществ. Это кислотные флюсы и свинцовые припои для пайки радиоэлементов, растворители для очистки мест паек. При работе с этими веществами могут возникать различные виды отравлений, расстройства центральной нервной системы.

Основным источником акустических шумов является воздушная система охлаждения лампы выходного каскада и транзисторов предварительных каскадов усиления. Длительное воздействие шума на человека может привести к повышенной утомляемости, снижению внимания и работоспособности.

Нагрев мощных каскадов радиопередатчика приводит к увеличению температуры и влажности внутри помещения, что особенно вредно в жаркие месяцы года. Это также может привести к ухудшению самочувствия и даже к тепловому удару.

Наличие в радиопередающем устройстве и прилегающих помещениях сильноточных цепей, в сочетании с возможностью возникновения коротких замыканий, повышает опасность возникновения пожара.

Рассмотрим меры защиты от воздействия вышеуказанных вредных производственных факторов.

9.2 Требования, предъявляемые к шуму

При организации рабочего место необходимо учитывать, что шумящее оборудование (печатающие устройства, усилители и т. п.), могут превышать нормативные значения. Длительное действие шума высокой интенсивности приводит к патологиям слухового органа и негативно влияет на нервную систему. Шум приводит к быстрой утомляемости человека, что в свою очередь ведет к производственным ошибкам. Для защиты от акустического шума в аппаратном зале устанавливаются застекленные павильоны с пультами дистанционного управления, где обслуживающий персонал может находится большую часть рабочего времени. Резко снизить акустический шум можно применением водяной и испарительной систем охлаждения мощных каскадов, но это не всегда возможно технологически. Так же можно использовать средства звукоизоляции (средства звукопоглощения), звукопоглощения (облицовки, объемные поглотители звука), средства виброизоляции (вибрирующие опоры, упругие прокладки). Согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах с учетом напряженности и тяжести трудовой деятельности представлены в таблице 9.3.1.

Таблица 9.3.1 - Предельно допустимые уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для трудовой деятельности разных категорий тяжести и напряженности в дБА.

Категория напряженности трудового процессаКатегория тяжести трудового процессаЛегкая физическая нагрузкаСредняя физическая нагрузкаТяжелый труд 1 степениТяжелый труд 2 степениТяжелый труд 3 степениНапряженность легкой степени8080757575Напряженность легкой степени7070656565Напряженный труд 1 степени6060---Напряженный труд 2 степени5050---

.3 Микроклимат на рабочем месте

Производственная среда, где проходит трудовая деятельность человека, характеризуется определенным сочетанием температуры и влажности воздуха, его подвижности, барометрическим давлением и тепловым излучением нагретых поверхностей. При температурах выше +30 может наступить тепловое поражение человека. Негативное влияние на человека оказывает не только повышенная, но и пониженная температура. Основными формами такого негатива являются охлаждение и обморожение.

Низкая влажность (менее 25%) вызывает пересыхание слизистых оболочек и сухой кашель. При высокой влажности из-за конденсации паров воды портится оборудование и помещение.

Микроклимат в соответствии с СанПиНом 2.2.2/2.4.1340-03 должен удовлетворять действующим санитарным нормам микроклимата производственных помещений, значения приведены в таблице 9.4.1.

Таблица 9.4.1 - Микроклимат производственных помещений

Период годаТемпература воздуха, oССкорость движения воздуха, м/сОтносительная влажность воздуха, %Холодный17-190,240-60Теплый19-210,240-60

9.4 Освещение рабочего места

При работе с мощными передатчиками предусматривается как естественное, так и искусственное освещение. Кроме общего освещения, на каждом рабочем месте следует устанавливать дополнительные средства освещения. Освещение не должно создавать теней и темных областей на поверхности. В качестве источников света следует применять в основном люминесцентные лампы.

Основные требования к производственному освещению:

обеспечение равномерной освещенности на рабочей поверхности, в рабочей зоне должны отсутствовать резкие тени;

величина освещенности не должна изменяться во времени;

осветительные установки должны быть простыми в эксплуатации, надежными и удобными;

в рабочей зоне должно использоваться как естественное, так и искусственное освещение.

Естественное освещение создается световыми проемами (окнами, фонарями) и отражающими поверхностями (стенами, потолком, полом). За исключением случаев, когда этого требует производственная необходимость, все производственные помещения, где люди работают постоянно, должны иметь естественное освещение.

9.5 Электробезопасность при обслуживании передатчика

Из вышеприведенных опасных производственных факторов при эксплуатации и обслуживании передатчика, наиболее опасным следует считать опасность поражения электрическим током. Даже при полном отключении питания в цепях передатчика длительное время сохраняются высокие напряжения (тысячи вольт), что очень опасно при ремонте, либо техническом обслуживании передатчика. Рассмотрим подробнее воздействие электрического тока на организм человека.

Проходя через живой организм электрический ток производит действие:

-термическое - в ожогах определённых участков, нагреве кровеносных сосудов, крови, нервов.

-электролитическое - разложение крови и других органических жидкостей.

-биологическое - раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращением мышц, в том числе мышц сердца и лёгких.

В результате всего этого могут возникнуть различные нарушения в организме плоть до полной остановки работы сердца и лёгких.

Всё это приводит к электрическим травмам и электрическим ударам. Электрическая травма - это чётко выраженное местное повреждение тканей организма, вызванное воздействием электрического тока или дуги. Обычно это поражение кожи, связок и костей. В большинстве случаев электротравмы излечиваются полностью или частично. В отдельных случаях может наступить смерть.

Различают следующие электротравмы:

-электрический ожог,

-электрические знаки,

-металлизация кожи и механические повреждения,

-электрический удар,

-клиническая смерть,

-фибрилляция.

Величина тока, проходящего через человека является основным фактором, обуславливающим исход поражения. Человек начинает ощущать прохождение переменного тока промышленной частоты (50 Гц) величиной от 0.6 - 1.5 мА, а постоянного тока от 5 - 7мА, это так называемые пороги ощущения токов. Большие токи вызывают у человека судороги. При 10-15 мА боль становится едва переносимой, а судороги такие что человек не может их преодолеть. Длительность прохождения тока через тело человека оказывает влияние на исход поражения - чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого смертельного поражения. Путь тока в теле пострадавшего играет существенную роль в исходе поражения. Так если на пути тока жизненно важные органы - сердце, лёгкие, головной мозг, то опасность поражения весьма велика. Постоянный ток менее опасен, чем переменный примерно в четыре раза, однако это справедливо до напряжения 250-300 вольт.

К основным мерам защиты от поражения электрическим током относят:

-обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением для случайного прикосновения, устранение опасности поражения при появлении напряжений на корпусах, кожухах;

-защитное заземление, зануление, защитное отключение;

-использование малых напряжений не более 50В;

-применение двойной изоляции.

Защитные средства от поражения электрическим током делятся па четыре группы:

-изолирующие,

-ограждающие,

-экранирующие,

-предохранительные.

Первая помощь человеку, пораженному электрическим током должна осуществляться сразу же после обнаружения происшествия. Так как скорое прибытие медиков маловероятно, то каждый работающий с электричеством должен уметь оказывать первую доврачебную помощь. Первая помощь при поражении электрическим током состоит из двух этапов - освобождение человека от действия тока и оказание ему медицинской помощи. Поскольку длительное прохождение электрического тока критерий очень опасный, то очень важно, как можно оперативнее освободить пострадавшего от воздействия тока. Также надо быстро начать оказывать первую медицинскую помощь и вызвать врача, даже если пострадавший находится в состоянии клинической смерти. Если пострадавший в сознании, но был в обмороке, его надо уложить на подстилку, обеспечить покой и ждать врача. После поражения электрическим током нельзя двигаться и тем более работать. Если пострадавший без сознания, но с устойчивым дыханием - уложить, расстегнуть одежду и пояс, привести в сознание нашатырным спиртом или просто побрызгать водой. Если пострадавший дышит судорожно, прерывисто, но у него прощупывается пульс необходимо сразу начать делать искусственное дыхание.

Если у пострадавшего отсутствует сознание, дыхание, пульс, а зрачки реагируют на свет, следует немедленно приступить к восстановлению жизненных функций организма путем проведения искусственного дыхания и наружного массажа сердца.

Нельзя отказываться от оказания помощи пострадавшему и считать его умершим при отсутствии таких признаков жизни, как дыхание и пульс. Делать вывод о смерти пострадавшего имеет право только медицинский персонал.

.6 Меры зашиты от вредных и опасных производственных факторов

Для защиты от поражения вредных и производственных факторов в случае повреждения изоляции и ограничении продолжительности воздействия электрического тока на человека должны быть применены по отдельности или в сочетании специальные меры защиты:

-защитное зануление;

-защитное и автоматическое отключение питания;

-ручной изолирующий инструмент.

Эти меры являются необходимыми, но они не обеспечивают в полной мере защиту обслуживающего персонала, так как блокировка может не сработать, заземление быть нарушенным и т. д.

Стационарные радиопередающие устройства должны обслуживаться дежурной сменой, состоящей как минимум из двух человек. Если оборудование размещено в нескольких помещениях, то разрешается присутствие в каждом помещении по одному дежурному, но при выполнении любых работ должно присутствовать два человека.

Для уменьшения уровня электромагнитных излучений обеспечивается тщательная экранировка радиопередающего оборудования. Это достигается применением заземленных кожухов, шкафов и ограждений. Очень важен надежный контакт по периметру люков и дверей, качественная заделка высокочастотных разъемов. В соответствии с СанПиНом 2.2.4.1191-03 предельно допустимый уровень энергетических экспозиций (ЭЭПДУ) на рабочих местах за смену не должен превышать значений, представленных в таблице 9.2.1. Максимальные допустимые уровни напряженности электрического и магнитного полей для частоты от 3 до 30 МГц, плотности потока энергии ЭМП не должны превышать значений, представленных в таблице 9.2.2.

Таблица 9.2.1- ПДУ энергетических экспозиций (ЭЭПДУ) на рабочих местах за смену

ПараметрЭЭПДУ в диапазонах частот (МГц)0,03 - 3,03,0 - 30,030,0 - 50,050,0 - 300,0300,0 - 300000,0ЭЭЕ, (В/м)2, ч200007000800800_ЭЭН, (А/м)2, ч200_0,72__ЭЭППЭ, (мкВт/см2), ч____200Таблица 9.2.2 - Максимальные ПДУ напряженности и плотности потока энергии ЭМП диапазона частот ≥ 30 кГц-300 ГГц

ПараметрМаксимально допустимые уровни в диапазонах частот (МГц)0,03 - 3,03,0 - 30,030,0 - 50,050,0 - 300,0300,0 - 300000,0E, В/м5003008080_Н, А/м50_3,0__ППЭ, мкВт/см2___1000; 5000**для условий локального облучения кистей рук

.7 Пожарная безопасность

Пожарная безопасность заключается в его тепловом проявление, которая при определенных условиях превращается в источник возгорания. Причинами пожара в электроустановках является:

короткое замыкание;

токовые перегрузки электроустановок;

перегрев контактов;

электрические искры и дуги, возникающие при резком разрыве сети.

Токи короткого замыкания возникают в результате:

повреждения изоляции токоведущих частей;

попадание на не изолированные провода, металлических предметов;

ошибочных действий обслуживающего персонала при выполнении различных операций в электроустановках.

В результате происходят перегревания и воспламенения изоляции проводов, а также расплавление их металлической токоведущей части.

Под токовыми перегрузками понимается такой режим работы электроустановки, когда в электропроводке длительное время протекает ток, превышающий допустимые величины.

В случае возникновения пожара обслуживающий персонал должен четко и слажено приступить к его тушению. Во-первых, необходимо обесточить токонесущие элементы в очаге возгорания и в прилегающей зоне, так как наличие напряжений создает дополнительные трудности в ликвидации пожара. Во-вторых, каждое лицо обслуживающего персонала должно знать свое место и обязанности при ликвидации возгорания.

Помещение радиопередающего центра должно быть оборудовано оповестительной пожарной сигнализацией, что позволяет быстро оповестить дежурный персонал о пожаре и месте его возникновения.

Также каждое помещение радиопередающего центра должно быть оборудовано ручными средствами пожаротушения (углекислотными огнетушителями). При возникновении пожара или возгораниях дежурный персонал обязан:

немедленно сообщить о пожаре в пожарную охрану по телефону 01, при этом необходимо назвать адрес объекта, место возникновения пожара, а также сообщить свою фамилию.

отключить электропитание передатчика, отключить приточную и вытяжную вентиляцию.

приступить к тушению пожара имеющимися средствами пожаротушения (огнетушители, внутренний пожарный кран и т.д.).

Для выработки четких и слаженных действий персонала при возникновении пожаров, необходимо периодически проводить учебные тренировки по ликвидации возгораний и тушению пожаров.

Заключение

В дипломном проекте проведен расчет широкополосных транзисторных каскадов усиления для замены ими ламповых каскадов в действующих передатчиках ПКМ-20 ("Молния-3"). Благодаря такой замене передатчик может использоваться в сети цифрового радиовещания. Кроме этого, такой реконструированный передатчик имеет более высокий промышленный КПД и большее время безотказной работы.

Замена ламповых каскадов на транзисторные не требует каких-либо серьезных переделок в существующем передатчике. Настройка широкополосных транзисторных каскадов намного проще настройки существующих ламповых, что упрощает реконструкцию передатчика и повышает его ремонтопригодность.

Таким образом, предложенная реконструкция существенно увеличивает надежность и долговечность передатчика, что подтверждено расчетами в выпускной квалификационной работе.

Библиография

1.Информатика и проблемы телекоммуникаций: материалы научно-технической конференции. - Новосибирск, СибГУТИ, 2005. - 252 с.

.Городецкий С.Э. Радиопередающие устройства магистральной радиосвязи: учеб. пособие для техникумов. - М.: Связь, 1980. - 176 с.

.Петухов В.М. Полевые и высокочастотные биполярные транзисторы средней и большой мощности, и их зарубежные аналоги: справочник, т. З. - М.: КУбК-а, 1997.-672 с.

.Михеенко А.М. Проектирование радиопередающих устройств: метод. указание по курсовому и дипломному проектированию. - Новосибирск, СибГУТИ, 2004. - 38 с.

.Муравьев О.Л. Радиопередающие устройства связи и вещания: учебник для техникумов связи. - М.: Радио и связь, 1983. - 352 с.

.Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.

.Шахгильдян В.В., Власов В.А., Козырев В.Б. Проектирование радиопередающих устройств: учеб. пособие для вузов. Под ред.

.Шахгильдян В.В. - М.: Радио и связь, 1993. - 512 с. Сивере М.А., Зейтленок Г.А., Несвижский Ю.Б. и др.: учеб. пособие для вузов. - Радио и связь, 1989. - 368 с.

.Модель З.И. Лондон С.Е. Устройства сложения и распределения мощностей высокочастотных колебаний. - М.: Советское радио,1980. 296 с.

.Голомедов А.В. Полупроводниковые приборы: справочник. - М.: КУбК-а, 1996. - 592с.

.Вольпин А.Г. Основные понятия и расчеты надежности радиопередатчика. - М.: Связь, 1965. - 96 с.

12. Вайспапир В.Я., Катунин Г.П., Мефодьева Г.Д. ЕСКД в студенческих работах: учеб. пособие / СибГУТИ. - Новосибирск, 2004. - 101 с.

Приложение А

Перечень элементов

Поз. обозн.НаименованиеКол.ПримечаниеРезисторыР1С2-29В - 0,5 - 162 кОм ± 5%1Р2С2-29В - 0,5 - 1,47 кОм ± 5%1КЗС2-29В-0,5- 1,54 Ом ±5%1Р4, Р5С2-29В - 0,5 - 4,22 Ом ± 5%2Р6, Р7СПЗ-19 - 0,5 - 100 кОм ± 5%2Р8, Р9С2-29В - 0,5 - 105 кОм ± 5%2Р10, Р11СПЗ-19-0,5-680 Ом ±5%10Р12С2-29В - 1 - 220 Ом ± 5%5Р13С2-29В - 1 - 7,5 Ом ± 5%5Р14С2-29В- 1-13 кОм ±5%5Р15С2-29В- 1 -100 Ом ±5%5Р16С2-29В - 1 - 8,2 Ом ± 5%5Р17С2-29В - 1 - 4,7 кОм ± 5%5Р18...Р27С2-29В - 5 - 8,25 Ом ± 5%8Р26, Р27С2-29В - 5 - 8,25 Ом ± 5%8Р28, Р29СПЗ-19-0,5-100 кОм ±5%8Р30, Р31С2-29В - 0,5 - 105 кОм ± 5%8Р32...Р39С2-29В - 25 - 4,22 Ом ± 5%8Р40МЛТ - 1 -100 Ом ±5%1КонденсаторыС1...С10К73-17 - 400 В - 0,22 мкФ ± 10%10С11...С16К73-17 - 400 В - 10 пФ ±10%30С17...С24К73-17 - 400 В - 0,22 мкФ ± 10%33С25К50-7 - 300 - 20 мкФ1С26К15-У1 - 10-4700 пФ ± 10%1С27К15-У1 - 10 -3300 пФ± 10%1С28К15-У1 - 10-470 пФ ±10%1С29К15-У1 -10-60 пФ ±10%1СЗОК15-У1 - 10 - 4700 пФ ± 10%1С31K50-7 - 300 - 20 мкФ1С32К15-У1 - 10-4700 пФ± 10%1С33К50-7 - 300 - 20 мкФ1С34К15-У1 - 10 - 470 пФ ±10%1С35К15-У1 - 10-4700 пФ± 10%1С36КП1-6 - 1500 пФ1С37КП 1-6- 3500 пФ1С38К15-У1 - 10 - 3300 пФ± 10%1С39, С40К15-У1 - 10 - 0,01 мкФ± 10%2ТранзисторыVT1 2П907А 1VT2, VT3 2П913А2VT4 КТ503В5VT5 КТ814Г5VT6...VT9 2П913А 16ДиодыVD1 КД922А 5VD2 Д817В5VD3 КД922А5VD3 Д817В5VD5, VD6 КД922А10VD7, VD8 Д817В10VD9, VD10 КД922А10VD11 АЛ307А5ТиристорVS1 ТБ151-505ТетродVL1 ГУ-61 Б1ИндуктивностиL1...L5 ДМ-0,1 -4,1 мкГн 11L6... L8 Дроссель 10 мкГн3L9, L10 Вариометр 0,1-15 мкГн2L11, L12 Дроссель 10 мкГн2ВЧ ТрансформаторыТ1 Согласующий с Ктр 2 : 11Т2 Симметрирующий с Ктр 1 : 11ТЗТрансформатор на линии с Ктр 1 : 11Т4Согласующий с Ктр 1 : 2,51Т5...Т8Трансформатор на линии с Ктр 1 : 14T9Трансформатор на линии с Ктр 1 : 14Т10...Т13Трансформатор на линии с Ктр 1 : 14Т14Симметрирующий с Кхр 1 : 11

Приложение Б

Принципиальная схема модернизированного передатчика "Молния-3"