Передатчик связной КВ диапазона

В результате проделанной работы был разработан передатчик с импульсной модуляцией сигнала. Было приведено обоснование и расчет структурной схемы передатчика.
Проведен расчет электронного режима и избирательных систем генератора СВЧ, расчет электронного режима модулятора и элементов его схемы. Также был проведен расчет подмодулятора в виде блокинг-генератора.
Проделанная работа закрепила полученные в лекциях знания в области проектирования и анализа работы радиопередающих устройств

...

1. ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………….. 3
2. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ …...…. 4
2.1 Выбор типа схемы передатчика …………………………………….... 4
2.2 Составление структурной схемы передатчика ………………..……... 9
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КАСКАДОВ ……………………..…... 10
3.1 Расчет ГВВ СВЧ ……………………………………………...……... 10
3.2.1. Расчет разрядной цепи накопителя …………………………..…… 20
3.2.2 Расчет зарядной цепи накопителя …………………………..……. 22
3.2.3 Расчет цепи шунтирующего диода …………………………..……. 24
3.3 Расчет блокинг-генератора …………………………………..…... 25
4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………..…… 30
5 ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………..……. 31
6 СПЕЦИФИКАЦИЯ…………………………………………………..…….32
7 Схема электрическая принципиальная………………..………………..33

Рaдиоэлeктронное оборудование решает задачи информационного обеспечения полета, выбора оптимальных маршрутов, посадки в сложных метеорологических и ночных условиях. В состав РЭO входят различные радионавигационные и радиолокационные устройства, аппаратура посадки и связные радиостанции.
В данном курсовом проекте предлагается спроектировать импульсный перeдатчик для наземной радиолокационной станции с заданными исходными параметрами:

Проведен расчет электронного режима и избирательных систем генератора СВЧ, расчет электронного режима модулятора и элементов его схемы. Также расчет подмодулятора в виде блокинг-генератора.

Радиус втулки пространственного заряда
Определяем вспомогательные коэффициенты:
Коэффициент S = (0.638 ... 1)
Ф/м

Амплитуда напряжения на щелях резонансной системы:
Вспомогательный коэффициент
В
Углы рассогласования:
- в радианах:
в градусах:
в радианах:
Суммарный угол рассогласования
- в радианах:
- в градусах
Крутизна фазовой характеристики
А-1
Суммарная крутизна фазовой характеристики при основном токе I0:
Коэффициент электронного смещения частоты:
А-1
Проверяем значения основного напряжения и выходной мощности:
Зададимся коэффициентом полезного действия для магнетрона.
Тогда
Динамические и статические сопротивления при анодном токе I0:
Определим параметры нестабильности частоты. Для этого зададимся коэффициентом подавления отражений от неподвижных целей, лежащим в пределах от -20 до -30 дБ (0.1 ... 0.032):
Кратковременная нестабильность частоты за период следования имп-в:
Нестабильность частоты за время импульса:
Модуляторная лампа была выбрана на этапе предварительного расчета - это лампа ГМИ-2Б. Динамическое сопротивление модуляторной лампы в граничном режиме Ом.
Найдем изменение частоты, от импульса к импульсу вызывается дополнительно из-за непостоянства напряжения сети питания.
Минимальное напряжение на аноде модуляторной лампы в критическом режиме (ориентировочно ek = (0.05 ... 0.1)U0), примем его равным В.
Пульсации выпрямленного напряжения из-за непостоянства напряжения сети питания:
Так как для питания магнетрона обычно используют стабилизатор напряжения, то, принимая коэффициент стабильности, находим нестабильность частоты:
Гц
Проверяем неравенство f < f / 4.
Гц.
Неравенство выполняется, поэтому не нужно применять дополнительных средств для стабильности. Определяем общее электронное смещение частоты:
Нестабильность частоты, обусловленная изменением параметров нагрузки при включенном циркуляторе с общим затуханием дБ, н = (0.2 ... 0.4):
Проверяем неравенство < f / 4.
Неравенство fн < f / 4 выполняется, поэтому ферритовый вентиль с затуханием можно не включать.
Суммарная нестабильность частоты
3.2 Расчет импульсного модулятора
Требуется рассчитать импульсный модулятор для магнетронного генератора по следующим исходным данным:
По результатам предварительного расчета для автогенератора СВЧ был выбран магнетрон типа 3J31. Параметры магнетрона сведены в таблицу 3.
Таблица 3.
Коммутатором в схеме импульсного модулятора с неполным разрядом накопителя является электронная лампа, а накопителем - конденсатор. Наиболее широко применяется схема модулятора с шунтирующей нагрузку индуктивностью, что уменьшает длительность спада импульса. Эта схема приведена на рисунке 3.
Рисунок 3.
На рисунке 3:
R1 - зарядное сопротивление,
R2 - сопротивление в цепи питания сетки,
СЗ - емкость накопителя,
С2 и С4 - блокировочные конденсаторы,
C1 - разделительный.
По этим данным выбираем тип модуляторной лампы ГМИ-2Б из таблицы. (С целью повышения надежности целесообразно брать запас по току и напряжению не менее 15% от рассчитанных величин).
Исходные данные для расчета импульсного модулятора с неполным разрядом накопителя:

Напряжение на выходе модулятора U, равное анодному напряжению магнетрона Еа.
Величины, характеризующие форму импульса, задаем из условий
ф = (0.1...0.2); с = (0.2...0.3); = u / u = (0.03...0.05), где ф - длительность фронта импульса; с - длительность спада импульса; U - изменение напряжения на плоской части импульса.
3.2.1. Расчет разрядной цепи накопителя
Расчет начинаем с выбора типа модуляторной лампы и режима работы.
Определяем напряжение на аноде лампы:
Для выбранной лампы определяем режим работы. (Чаще всего положение рабочей точки рекомендуется брать в области граничного или слегка перенапряженного режима). Именно для такого режима приведены данные в таблице 4.
Таблица 4.
Выписываем данные режима с учетом, что eа_макс = Eа + eа_мин
Статическое внутреннее сопротивление лампы.
Динамическое внутреннее сопротивление модуляторной лампы.
Напряжение питания управляющей сетки VL1.
Ом
3.2.2 Расчет зарядной цепи накопителя
Относительное снижение напряжения на нагрузке за счет шунтирующего действия индуктивности L = 0.5(U/U) = 0.5
Напряжение возбуждения магнетрона, определяемое из соотношения Eab = Eа (1 - rг / Rг) = (0.8 ... 0.9) Eа
Ф
Паразитная емкость модулятора, включающая выходную емкость модуляторной лампы, емкость монтажа, входную емкость магнетрона и составляющая Cп = (100...150) пФ.
3.2.3 Расчет цепи шунтирующего диода
Из таблицы 4 проводим выбор шунтирующего диода VL2 по следующим показателям:
обратное напряжение диода
ток эмиссии катода ,
внутреннее сопротивление диода ,
мощность рассеивания на аноде диода Paq = PL1.
Таблица 5.
По вычисленным показателям выбираем вакуумный диод типа ВИ2-30/25.
Выбираем источник питания, исходя из следующих значений
3.3 Расчет блокинг-генератора
В качестве подмодулятора возьмём блокинг-генератор (рисунок 4).
Рисунок 4
Сформулируем требования к блокинг-генератору на основе данных выбранной лампы-тиратрона - лампы ГМИ-2Б
Относительное изменение периода колебаний при изменении температуры от -60 до 60oC.
Руководствуясь требованиями к току нагрузки и длительности фронта выбираем высоковольтный кремниевый транзистор КТ 958 А.
Паспортные данные транзистора КТ 958 А:
Принимаем Eк примерно в 1.5...2 раза меньше максимально допуст. напряжения коллектор-эмиттер при закрытом транзисторе.
Пересчитаем сопротивление и ёмкость нагрузки в первичную обмотку
Оптимальный коэффициент трансформации цепи обратной связи:
Сопротивление стабилизирующего резистора:
Оценим величину длительности фронта выходных импульсов:
Оптимальный коэффициент трансформации цепи обратной связи:
Определим индуктивность первичной обмотки из двух условий
Так как величина паразитной емкости получилось относительно маленькой величины, то она не будет влиять на колебательный режим.
Вычисляем сопротивление резистора R:
Максимально допустимое обратное напряжение эмитер-база для транзистора КТ-958А составляет 4В. Поэтому, чтобы предотвратить пробой эмитерного перехода в цепи базы включим диод. Для этого можно использовать мезадиод 2Д503А, имеющий Uобрmax = 30В.
4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проделанной работы был разработан передатчик с импульсной модуляцией сигнала. Было приведено обоснование и расчет структурной схемы передатчика.
Проведен расчет электронного режима и избирательных систем генератора СВЧ, расчет электронного режима модулятора и элементов его схемы. Также был проведен расчет подмодулятора в виде блокинг-генератора.