Проектирование радиовещательного передатчика с АМ

В этом разделе рассчитываются средние значения параметров ОК с АЭМ.
Средняя потребляемая мощность в цепях анода и экранирующей сетки
Р0ср=Р0т(1+m2/2)=P0т+Р0тm2/2=15,1∙103(1+0,5)=22,65 кВт
Рс20ср=Рс20.т(1+mс22/2)=189(1+0,81/2)=135 Вт
Расчет Сс2́ и Lc2́.
Rc2́ = 3,8 кОм
Fmax = 1/(2π Rc2́ Cc2́) => Cc2́ = 1/(2∙3,14∙1,8∙108)= 0,23 нФ
fmax = 1/(2π Rc2́ Cc2́) => Cc2́ = 1/(2∙3,14∙1,8∙24∙109)= 0,95 пФ
Cc2́ ≈ (0,4∙10-9+1,75∙10-12)/2 = 0,2 нФ
Lc2́ = 1/(2π fmax)2 Cc2́ = 0,22 мкГн
ММУ с двухтактным усилителем класса Д.
Двухтактный усилитель класса Д служит для усиления модулирующего сигнала UΩ(t), а для подачи постоянной составляющей Ia.от к ОК служит отдельный источник питания с напряжением Еат и модуляционный дроссель Ld4.
Схема ММУ изображена на рис 5.
Рис. 5
В точке А складываются постоянная и переменная составляющие модулирующего сигнала, и к лампе ОК (вместо нее на схеме показано Rг) подводиться напряжение Еа(t)=Eat+ UΩcosΩt.
Достоинства такого усилителя класса Д.
отсутствие тяжелого, громоздкого и дорогостоящего модуляционного трансформатора;
значительное увеличение КПД усилителя, т.к. лампы мощного каскада работают в ключевом режиме, а постоянная составляющая тока Ia.от ОК проходит через дроссель с малым сопротивлением обмотки rd0.
Недостатками является необходимость иметь кроме выпрямителя с напряжением Eat также выпрямитель с удвоенным напряжением:
En ≈ (2,1..2,2)Eat En ≈ 4,5∙103∙2,2 = 10 кВ
Модулирующее напряжение Uм подается к широтно-импульсному модулятору и последующему импульсному усилителю и далее к лампе VL2. Управление второй лампой VL1 производиться напряжением, падающим на сопротивление R1 от анодного тока лампы VL2.
Усилитель работает таким образом: в установившемся режиме при Uм =0 напряжение на конденсаторах С2 и С3 устанавливается равным En/2, т.к. лампы VL1 и VL2 попеременно открываются на время половины тактового интервала rT/2.
С целью предотвращения прерывания тока в катушке Ld2 в моменты переключения ламп, в схему включены рекуперационные VD1 и VD2.
Когда на вход Uм приходит положительная волна, лампа VL1 открыта и через нее проходит ток Iм, заряжающий индуктивность Ld2. В момент открытия лампы VL2 и закрытия VL1 ток через катушку Ld2 не прекратиться, поскольку индуктивность продолжает поддерживать ток, который теперь будет течь через диод VD2 и постепенно уменьшаться. При отрицательной волне модулирующего напряжения ток проходит через лампу VL2 и катушку Ld2, а после закрытия лапы продолжает течь через Ld2 и VD1.
Максимальная амплитуда тока через VL1 и VL2:

Используем лампы ГУ-26А Данная лампа имеет следующие характеристики:
Р1лин = 7,5 кВт, Р1max = 15 кВт, fmax = 300 MГц, Еа = 10 кВ, ,
Uнак = 30 В, Iнак = 17 А, долговечность 1000 ч, S = 20 мА/В, Sгр = 15 мА/В.
В качестве диодов используем КЦ-201Е:
Uобр=15 кВ, IDмак=10А, RD=5.2 Ом
Сопротивление лампы в открытом состоянии:

Средняя полезная выходная мощность колебаний НЧ за период модуляции:

Средняя мощность потерь на активных сопротивлениях ламп и диодов:
Средняя мощность потерь на омическом сопротивлении ФНЧ:
Средняя мощность потерь на лампах из-за не мгновенного переключения:

Где
- выходное сопротивление блока возбуждения;
- суммарная паразитная емкость.
Средняя мощность потерь из-за наличия выходных емкостей ламп:

Где Са – суммарная выходная емкость ламп и диодов.
Мощность потерь на омическом сопротивлении RD модуляционного дросселя Ld4:


Коэффициент полезного действия усилителя:

Расчет элементов ММУ.
1. Ld1 выбирается при расчете выпрямителя и имеет индуктивность обычно несколько Генри. Ld1 = 2 Гн, Fmin = 10 Гц Fmax = 105 Гц
2. С1 выбирают из условия Хс1 < XLd1
Xc1 =1/(C1 XLd1 = (Ld1 = 2(FLd1 = 12,56(105
С1 < 1/ 12,56(105(6,28(105 = 1,2 пФ
3. Фильтр выбираем в виде звена по Баттерворту
Ld2 = 1,4 Rг/(H = 1,4(603.7/5∙106(6,28= 24 мкГн
С2 = 0,7/ Rг (в = 0,7/603.7(24(106 = 0,48 пФ
4. С4 выбираем из условия 1/(НС4 = Rг/10
C4 = 10/603.7 (6,28(5∙106 = 0,52 пФ
5. R1 выбирают так, чтобы падение напряжения на нем
IVL1R1 >= | Ec.otc| R1( 1 кОм
Тактовая частота fт = (5..7)(105 Гц,
Выходная колебательная система.
Назначение выходных колебательных систем в радиопередатчиках заключается в выполнении следующих функций:
Согласование активного сопротивления RA антенного фидера с необходимым для нормальной работы выходной ступени эквивалентный сопротивлением RЭ нагрузки в анодной цепи.
Компенсация реактивного сопротивления ХA антенны или фидера, с тем чтобы ВКС работала на активную нагрузку и отдавала в антенну наибольшую мощность.
Фильтрация гармоник, вырабатываемых электронным прибором в выходных каскадах.
Определим входное сопротивление фидера, нагруженного на антенну.
Максимальная и минимальная активные составляющие входного сопротивления:
Rн min=ρ∙КБВ=100∙0,6 = 60 Ом
Rн mах=ρ/КБВ=100/0,6 = 167 Ом
60 ≤ Rвх ф ≤ 167 Rвх ф ~ 114 Ом
Реактивные составляющие входного сопротивления:
xвх ф = ( ρф∙(1-КБВ2)/2КБВ = ( 100∙(1-0,62)/2∙0,6 = ( 53 Ом
Рис. 6
Для передатчика мощностью более 1 кВт уровень излучения наиболее мощной гармоники PАп доп < 50 мВт.
Из этих норм рассчитывается необходимая фильтрация на границах диапазона для 2-ой гармоники тока:
Фильтрация для начала диапазона:
Фильтрация в конце рабочего диапазона:
Фильтрация в середине диапазона(на рабочей частоте):
.
При ηВКС = 0,95 и , определяем тип ВКС. Схема ВКС будет выглядеть так:
Рис. 7
Данная ВКС согласует Rэ = 930 Ом с Rвх ф = 114 Ом.
Общий расчет ВКС.

Мнимая часть включена в расчеты.
, где Z0-Общее сопротивление ВКС на частоте w.
Расчет ВКС на частоте 5 МГц.
График зависимости z (f0)
Фильтрация ВКС на 2-й гармонике:
Фильтрация промежуточного контура:
, где
; ; .
Фильтрация антенного контура:
, где
; ; .
Общая фильтрация контура:
Расчет ВКС на частоте 24 МГц.

График зависимости Z0 (f)
Фильтрация ВКС на 2-й гармонике:
Фильтрация промежуточного контура:
, где
; ; .
Фильтрация антенного контура:
, где
; ; .
Общая фильтрация контура:
14