Проектирование радиопередающих устройств

Автор: В. В. Шахгильдян
Издательство: "Связь"
Год издания: 1976
Язык: русский
Страниц: 432

 

 

Краткое содержание

Предисловие

Глава 1. Введение

Курсовой и дипломный проекты представляют собой сравнительно сложный комплекс вопросов схемного, расчетного и конструктивного характера. Приходится выбирать способ модуля- дии или манипуляции, схемы, лампы и транзисторы, элементы колебательных систем, источники питания, решать и другие во^ просы путем технико-экономического сравнения возможных ва­риантов и ознакомления с уже выпущенными проектами. Квали­фицированно решить эти вопросы, пользуясь только учебниками, затруднительно. Это пособие облегчит студентам процесс проекти­рования.

В связи с быстрым ростом сети радиопередающих станций Со­ветского Союза, повышением требований к качеству и надежности их работы особое внимание студентов обращается на необходи­мость использования в разрабатываемых ими проектах новых и новейших достижений отечественной и зарубежной техники в об­ласти радиопередающих устройств. Сюда относятся такие вопросы, как применение новых мощных радиоламп с активированным ка­тодом, в отдельных случаях разборных радиоламп; мощных ламп с воздушным и испарительным охлаждением; выбор экономически наиболее выгодных режимов анодной цепи и накала; широкое применение транзисторов, экранированных ламп, схемы с зазем­ленной сеткой, ультралинейных каскадов усиления в модуляторах; использование электронных манипуляторов, быстродействующей электронной защиты; применение широкополосных усилителей (например, с распределенным усилением) и др.

Материал книги подобран так, чтобы проектантам не было необходимости прибегать к использованию большого количества дополнительной литературы. Вместе с тем пособие не претендует на то, чтобы охватить все вопросы, возникающие при проектиро­вании, вследствие большого разнообразия тем, предлагаемых сту­дентам, и неоднозначности возможных решений. В частности, по­собие не содержит полных справочных материалов по параметрам ламп, транзисторов и других радиотехнических изделий.

В пособии даются направление и порядок проектирования, при­ведены методы выбора схем и их основных параметров, дано значительное количество формул и таблиц с указанием границ их применения.

Предполагается, что проектант хорошо знаком с теоретической частью курса «Радиопередающие устройства» специальности «Ра­диосвязь и радиовещание» (спец. 0703). Поэтому в пособии ис­пользуются соотношения и формулы, известные из этого курса» без выводов и доказательств.

Термины и обозначения в этой книге приняты такие же, что в [1.1].

В радиопередающих устройствах используются разнооб­разные электронные, полупроводниковые и ионные приборы. Ассор­тимент их постоянно обновляется: разрабатываются принципиаль­но новые, совершенствуются существующие, изымаются из прак­тики устаревшие.

Целесообразность применения ламп или транзисторов и их кон­кретные типы для каждого каскада определяются технико-экономическим расчетом. Общая тенденция в настоящее время такова.

В мощных каскадах передатчиков (за исключением самых длинноволновых) в основном применяются электронные радиолам­пы и специальные электронные приборы СВЧ. В маломощных кас­кадах все более широко применяются полупроводниковые прибо­ры. Использование в передающих устройствах маломощных гене­раторных и .приемно-усилительных ламп оправдано только в том случае, если доказана невозможность или явная нецелесообразность использования транзисторов, полупроводниковых диодов и т. п. Например, применение приемно-усилительных ламп оказы­вается неизбежным в условиях высокой температуры окружающей среды, при большой разнице максимальной и минимальной тем­пературы, при наличии проникающей радиации и т. п.

Технические характеристики электронных приборов публику­ются в справочниках, цены — в прейскурантах.

Ниже дается по возможности полный и в какой-то мере систе­матизированный по области применения перечень радиоламп, ко­торые могут быть использованы в радиопередающих устройствах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн с некоторыми справочными данными. Как и всякая систематизация, приведенное здесь разделение ламп на группы в значительной мере условно.

Особенности использующихся в передающих устройствах полу­проводниковых приборов рассмотрены в гл. 7, а электронные лам­пы и некоторые специальные приборы для диапазона СВЧ— в гл. 9—14.

Глава 2. Радиопередатчики длинных и средних волн

Пожалуй, ни в каких других диапазонах частот радио­передатчики так не разнообразны по типам, назначениям, мощ­ностям и другим характеристикам, как в диапазонах длинных и средних волн.

Условно к диапазону длинных волн обычно относят радиочас­тотный спектр в интервале от 10 до 200 кГц (длины волн  от 30 м до 1,5 км) и к средним волнам — от 200 до 3000 кГц 1500ч- 4-100 м). Существуют и другие определения: так, в радиовещании для Европейского района длинными волнами называются частот­ные полосы от 150 до 285 кГц, средними — 525—1605 кГц; именно так обозначаются диапазоны на наших радиовещательных прием­никах.

В настоящее время принята новая классификация частотных диапазонов, которой рекомендуется пользоваться при выполнении проектных работ.

Таким образом, в этой главе речь идет о передатчиках, рабо­тающих в основном в диапазонах километровых и гектаметровых волн и частично в диапазоне мириаметровых волн (на частотах от 10 до 30 кГц).

Назначения передатчиков, работающих в диапазонах длинных и средних волн, определяются особенностями распространения этих волн:

— малым затуханием с расстоянием, что определяет большие дальности действия радиостанций на расстояния, измеряемые сот­нями и тысячами километров;

- независимостью условий распространения от ионосферных возмущений, что позволяет достичь высокой надежности действия линий радиосвязи, в том числе в полярных зонах,

- способностью проникать в глубь морской воды,

- сравнительно высокой стабильностью времени распростране­ния, особенно в диапазоне частот 10—60 кГц, что позволяет ис­пользовать радиосигналы для синхронизации высокостабильных генераторов различных важных служб (единого времени, слеже­ния за спутниками космической связи, синхронного радиовещания, навигации, астрономических наблюдений и др.)

Здесь рассматриваются радиопередатчики межконтинентальной глобальной радиосвязи, морской радиосвязи, радиопередатчики, предназначенные для радиовещания с амплитудной модуляцией и для передачи точных частот высшего класса

Мощности передатчиков всех типов определяются по мощно­сти, подводимой к антенне При этом мощностьтелефонных (ве­щательных) передатчиков соответствует мощности несущей часто­ты, а телефонно-телеграфных (связных) передатчиков — макси­мальной мощности излучения в телеграфном режиме

Глава 3. Проектирование передатчиков коротковолнового диапазона

В соответствии с рекомендациями МККР [3.7] спектр радиочастот разделен на несколько диапазонов, причем частоты 3—30 МГц называются высокими частотами (ВЧ) или декаметровыми волнами, а частоты 0,3—3 МГц — средними частотами (СЧ) или гектометровыми волнами. Однако в существующих ГОСТ [3.4—3.6] коротковолновым (КВ) считается диапазон частот 1,5—30 МГц, который включает в себя ВЧ диапазон и частично диапазон СЧ.

Диапазоны ВЧ и СЧ в основном заняты различными служба­ми стационарной и подвижной радиосвязи и радиовещанием; кро­ме того, отдельные полосы этих диапазонов отведены для радио­навигации, метеослужб, передачи стандартных частот, аварийных служб и передачи сигналов бедствия и др. Ниже рассматривают­ся лишь радиовещательные и связные передатчики. Основные па­раметры проектируемых передатчиков должны удовлетворять тре­бованиям ГОСТ [3.4—3 6] и рекомендациям МККР [3.7].

Радиовещательные передатчики должны обеспечивать качест­венные показатели не ниже требований II класса вещания, поэто­му неравномерность АЧХ не должна превышать 1,4—2 дБ, а коэф­фициент нелинейных искажений при глубине модуляции 90% Дол­жен быть 2% в полосе 100—4000 Гц. Промышленный КПД в режиме молчания не хуже 45—50%. Требования на остальные по­казатели вещательных передатчиков оговариваются в ГОСТ 13924—68 [3.4].

Связные передатчики в зависимости от того, для какой систе­мы связи они предназначены, могут быть мощностью от единиц ватт в системах низовой связи до 100 кВт в магистральной связи.

Глава 4. Расчет режимов генераторов с амплитудной модуляцией

Важной задачей проектирования модулируемых каскадов яв­ляется достижение высоких энергетических показателей (возмож­ных при данном способе АМ) при заданных качественных показателях. Нелинейные искажения, возникающие в модулируемом ге­нераторе, определяются нелинейностью модуляционной характе­ристики. Нелинейные искажения также возникают в модуляторе. Частотные искажения возникают в модуляционном устройстве (в тракте НЧ) и в модулируемых каскадах передатчика (при про­хождении модулированных колебаний через колебательные цепи) Суммарные частотные искажения в децибелах равны.

Заметим, что в декаметровых передатчиках колебательные кон­туры обладают широкой полосой пропускания.

Нормы, характеризующие качественные показатели вещатель­ных и телефонных (связных) передатчиков [ГОСТ. Передатчики ра­диовещательные стационарные 13924—68], приведены в §3.1

Глава 5. Модуляторы связных и радиовещательных передатчиков

В связных передатчиках малой и средней мощностей, как правило, применяется модуляция на управляющую (или пен- тодную) сетку с последующим усилением модулированных коле­баний.

В основу расчета модулятора, предназначенного для этой це­ли, должны быть положены величины, полученные из расчета ре­жимов модулируемых каскадов.

1. Амплитуда модулирующего напряжения НЧ

2. Максимальный прирост постоянной составляющей тока сет­ки в процессе модуляции

( постоянная составляющая тока сетки в максимальном режиме);  в режиме несущей частоты.

3. Допустимые частотные искажения на наивысшей  и наинизшей  частотах модуляции в заданной полосе воспроизведе­ния полезного сигнала.

4. Допустимый коэффициент нелинейных искажений (КНИ)  при максимальном коэффициенте модуляции

Для коммерческой телефонии установлена полоса передавае­мых частот 300—3400 Гц с допустимым отклонением частотной характеристики на крайних частотах в пределах ±3 дБ по отно­шению к средней частоте 1000 Гц.

Если передатчик работает на частотах выше 500 кГц, то высо­кочастотный тракт передатчика, как правило, частотных искаже­ний не вносит. Поэтому приведенные выше требования надо от­нести целиком к низкочастотному тракту и, следовательно, расчет модулятора вести, ориентируясь лишь на слегка ужесточенные нор­мы.

В связных передатчиках повышенного качества применяется расширенная полоса 100—6000 Гц. Соответственно повышаются требования и к модулятору.

В отличие от частотны, нелинейные искажения при сеточной модуляции возникают в основном в тракте высокой частоты.

Согласно нормам на связные передатчики допустимый КНИ 4% при т = 0,9, поэтому модулятор должен иметь минималь­ный КНИ, не превышающий 1—1,5%.

Глава 6. Однополосные передатчики коротковолнового диапазона

Глава 7. Проектирование оконечных каскадов транзисторных передатчиков

Глава 8. Возбудители

Глава 9. Проектирование и расчет колебательных систем усилителей  метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов

Глава 10. Вещательные передатчики изображения диапазонов ОВЧ и УВЧ

Глава 11. Передатчики ЧМ вещания и звукового сопровождения

Глава 12. Передатчики на клистронах для тропосфорной и космической связи и телевидения

Глава 13. Усилители и автогенераторы УВЧ и СВЧ на металлокерамических лампах

Лава 14. Передатчики радиорелейной связи

Список литературы

Приложения