Расчет радиопередающего устройства мощностью 5 кВт.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

История развития техники как радиопередающих, так и радиоприемных устройств началась 7 мая 1895 года, когда русскими физиком и электротехником А.С. Поповым были построены и продемонстрированы первые радиоустройства, а в 1897 году запатентованы итальянским изобретателем Г. Маркони. В марте 1896 года впервые в мире А.С. Попов осуществил радиопередачу осмысленного текста «Генрих Герц» на расстоянии 250 метров. Для увеличения дальности радиосвязи А.С. Попов применил антенну на передатчике, и к 1897 году ему удалось покрыть связью расстояние до 5 километров, а к 1899 году - до 45 километров. В радиопередатчике А.С. Попова использовался единственно известный в то время принцип получения колебаний высокой частоты - с помощью искрового разряда. Отсюда название таких радиопередатчиков - искровые.

Наряду с развитием искровых радиопередатчиков во втором десятилетии ХХ века для генерации колебаний высокой частоты начали широко использоваться устройства, основанные на применении других принципов. Так, были получены незатухающие высокочастотные колебания в резонансном контуре, присоединенном параллельно к вольтовой дуге (дуговые радиопередатчики). В этих передатчиках использовалось наличие падающего участка вольтамперной характеристики дуги, которое соответствует отрицательному сопротивлению. Это сопротивление восполняет в контуре генератора сопротивление потерь, и в нем возникают незатухающие колебания. Радиотелеграфные сигналы передавались изменением частоты высокочастотных колебаний с помощью замыкания и размыкания части витков катушки индуктивности колебательной системы. Незатухающие колебания генерировались так же с помощью электромашины высокой частоты (машинные радиопередатчики).

Машинные и дуговые радиопередатчики к концу 1914 года практически полностью вытеснили искровые. В нашей стране были построены мощные дуговые передатчики под руководством В.М. Лебедева и М.В. Шулейкина. Один из них мощностью 110 кВт был установлен в 1920 в Москве.

Как дуговые, так и машинные радиопередатчики имели несколько существенных недостатков: сложность генерирования, усиления и управления высокочастотными колебаниями в широком диапазоне частот мощностей, низкая стабильность частоты, сложность проектирования и изготовления. Поэтому к 30-м годам прошлого столетия дуговые и машинные радиопередатчики были полностью вытеснены ламповыми.

Первые ламповые радиопередатчики появились в 1914--1916 годах. Первые отечественные генераторные лампы были созданы в 1914 году‚ Н.Д. Папалекси. В развитии и распространении ламповых передатчиков большую роль сыграла Нижегородская радиолаборатория, созданная в 1918 году.

Уже в 1930-х годах и особенно в 1940-е годы началось усиленное освоение метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. Именно благодаря использованию этих диапазонов удалось осуществить высококачественную передачу телевизионных изображении, ввести в практику частотную модуляцию, широко использовать для передачи сообщений радиорелейные и спутниковые линии связи. Освоение новых диапазонов потребовало создания новых электронных приборов для усиления и генерирования сверхвысокочастотных колебаний. В частности, были разработаны магнетроны, многорезонаторные пролетные клистроны, лампы бегущей волны.

Качественно новый этап развития техники радиоприемных и радиопередающих устройств начался с применения электронных ламп - диода в 1904 году и триода в 1907 году. Диод использовался преимущественно в качестве детектора. Применение триода для усиления мощности принятых сигналов обеспечило многократное повышение чувствительности ламповых приемников по сравнению с детекторными.

В 1918 году был создан обладающий значительными преимуществами супергетеродинный метод приема, однако его широкое внедрение стало осуществимым только с появлением экранированных ламп -- тетродов, пентодов, и других многосеточных усилительно-преобразовательных ламп. С начала 1930-х годов этот метод приема является основным во всем радиодиапазоне волн.

В это же время в связи с перегруженностью освоенных радиодиапазонов и потребностями высококачественного телевизионного вещания углубленно исследовался диапазон ультракоротких волн, для усиления качества и надежности радиоприема разрабатывались эффективные методы модуляции и борьбы с помехами.

В решении проблемы помехоустойчивости радиоприема зародилось новое направление, которое основывалось на исследовании и использовании различий в статистических характеристиках сигналов и помех с помощью методов теории передачи информации. Одним из главных достижений на этом направлении было создание в 1946 году теории потенциальной помехоустойчивости приема, на базе которой формируется современная теория анализа и синтеза радиосистем, оптимальных по помехоустойчивости.

В 1950-е годы настал новый этап развития техники радиоприема на основе достижении полупроводниковой электроники. В 1947 году был изобретен транзистор, что посодействовало широкому внедрению полупроводниковых приборов. Быстрый процесс «транзисторизации» привел к вытеснению электронных ламп из радиоприемной аппаратуры умеренно высоких частот, а создание малошумящих полупроводниковых параметрических усилителей и появление туннельного диода, также использовавшегося для малошумящего усиления, вытеснили электронные лампы в сверхвысокочастотном диапазоне. Замена ламп транзисторами в технике радиопередающих устройств вызвана значительными преимуществами этих приборов: малыми массой и габаритными размерам, моментальной готовностью к работе, прочностью, низковольтным питающим напряжением. В настоящее время транзисторы используются как в маломощных радиопередатчиках и возбудителях, так и в передатчиках средней мощности. При этом наравне с биполярными транзисторами в передающих устройствах применяют полевые транзисторы. По мере создания все более высокочастотных генераторных транзисторов разрабатываются радиопередатчики с применением транзисторов, работающих на частотах до нескольких гигагерц.

В 1960-х годах начинает формироваться микроэлектроника, а 1980-е годы характеризуются широким внедрением в радиоприемных устройствах сначала аналоговых, а затем и цифровых интегральных микросхем, что наряду с дальнейшим увеличением надежности и улучшением других технических показателей радиоприемников предоставит возможность реализовывать сложные методы приема и обработки СИГИБПОВ.

1. Техническая характеристика радиопередающего устройства мощностью 5 кВт

В настоящее время в радиоэлектронных устройствах, различного назначения, включая и радиопередающих устройствах, широко используются полупроводниковые приборы. Известно, что полупроводниковые приборы могут быть эффективно использованы при низком напряжении источников питания, обеспечивают высокую надежность аппаратуры, допускают уменьшить габариты, упростить конструкцию оборудования, снизить эксплуатационные расходы. Полупроводниковые приборы широко используются в маломощных радиопередающих устройствах различного назначения, как и в возбудителях, выпрямителя и других устройствах мощных радиопередатчиков.

Достоинства полупроводниковых приборов, создание и исследование производства мощных транзисторов сделали возможным изобретению передатчиков на транзисторных сравнительно большей мощности.

Особенностью полупроводниковых приборов является чувствительность их к перегрузке и изменению температуры. Можно считать что, почти все параметры транзисторов зависят от температуры. Цель температурной стабилизации состоит в поддержке теплоустойчивости полупроводниковых приборов и исключении влияния изменений параметров под воздействием температуры на выходные параметры передатчиков.

Для полупроводниковых схем дестабилизирующими факторами являются не только изменение температуры окружающей среды, но и другие факторы, в том числе разброс параметров транзисторов.

Номинальная мощность передатчика равна 5 кВт. Допустимое отклонение мощности от номинального значения в диапазоне рабочих частот - в пределах ±1,0 дБ.

Диапазон рабочих частот передатчика: 0,525-1,605 МГц. В данном передатчике используется амплитудная модуляция. Номинальные диапазоны модулирующих частот при амплитудной модуляции от 50 до 10000 Гц.

В данном передатчике используется амплитудная модуляция вида А3Е. Максимальный коэффициент AM для модулирующих частот до 7000 Гц включительно должен быть 100%. Длительно допустимый средний коэффициент AM - не более 75%. Ограничение модуляции на частоте 1000 Гц должно начинаться при коэффициенте AM не менее 97%. Номинальный уровень входного сигнала, при котором коэффициент модуляции на частоте 1000 Гц должен соответствовать максимальному значению, равен 0 дБ.

Допустимое изменение уровня входного сигнала относительно номинального значения - в пределах ±6 дБ. Средняя мощность побочного излучения, поступающего в фидер антенной системы для передатчиков с номинальной мощностью выше 50 кВт по отношению к средней мощности на рабочей частоте не более -60. Номинальное значение ширины контрольной полосы частот равно 24000 Гц. Допустимое отклонение амлитудно-частотной характеристики относительно значения коэффициента передачи на частоте 1000 Гц в диапазоне модулирующих частот до 75 и свыше 6600 не более +0,7;-1,3 дБ, в диапазоне свыше 75 до 6600 не более ± 0,7.При коэффициентах модуляции 10 и 90 % на частотах до 100 Гц включительно коэффициент гармоник должен быть не более 3,8 (4,0) %, на частотах свыше 100 до 4000 Гц включительно не более 2,0 (3,0), на частотах свыше 4000 Гц не более 4,0%. В соответствии с ГОСТ Р 51742-2001 коэффициент мощности и передатчика с номинальной мощностью до 150 кВ должен быть не менее 92%. У радиопередатчика СЧ диапазона защищенность от интегральной помехи должна быть не менее 58 дБ, а защищенность от псофометрического шума не менее 60 дБ. Для передатчика мощностью до 30 кВт несимметричная выходная нагрузка составляет 75; 250 Ом. При данной нагрузке КСВ должен быть не больше 1,25.

Сопротивление низкочастотного входа передатчика в пределах диапазона модулирующих частот согласно ГОСТ равно 600±60 Ом. Коэффициент ассиметричного сопротивления низкочастотного входа передатчика не более -46 дБ. Наработка на отказ для передатчиков мощностью до 30 кВт должна быть не менее 3600 часов. Среднее время восстановления у таких передатчиков не более 45 минут, а время непрерывной работы передатчика за сутки не менее 24 часов. В АМ передатчика ВЧ диапазона допускается применение режимов работы А1.

Параметры передатчиков не должны быть хуже приведенных в настоящем стандарте при атмосферном давлении до 78 кПа температура воздуха в аппаратном зале от 5 до 45 °С и влажности до 80 % при 20 °С, при этом температура воздуха, поступающего в систему воздушного охлаждения может изменяться в пределах от минус 40 до плюс 40 °С и температура охлаждающего воздуха на входе в шкафы оборудования от 5 до 45°С.

При колебаниях напряжения электросети в пределах ± 5% и частоты в пределах ± 1,0 Гц параметры передатчика должны соответствовать техническим параметрам, приведенным выше, за исключением мощности.

Пределы изменения мощности при колебаниях напряжения питающей электросети устанавливают в ТУ на передатчик конкретного типа.

2. Разработка структурной схемы

Возбудитель в нашем передатчике должен обеспечить формирование сетки высокостабильных рабочих частот. Величина нестабильности должна быть не хуже чем ± 1Гц. Такую стабильность можно получить, применяя диапазонно-кварцевую систему с опорным генератором типа геоцинт-т, частота которого равна 5 кГц. Структурная схема представлена на рисунке 1



Рисунок 1 - структурная схема ПСЧ -5

Благодаря опорной частоте система стабилизации частоты на выходе возбудителя получает сетку таких же стабильных радиочастот. Шаг сетки равен 1 кГц. Главной частью этого возбудителя является синтезатор частот с прямым или косвенным синтезом.

При прямом синтезе сетку рабочих частот получают прямым преобразованием опорной частоты, то есть путем сложения, вычитания, умножения или деления.

При косвенном синтезе применяют низкостабильный генератор плавного диапазона, который стабилизируется при помощи опорных частот получаемых от опорного генератора и кольца ФАПЧ.

Поэтому выбираем возбудитель с косвенным синтезом. Такой возбудитель может формировать простые гармонические колебания.

На рисунке 2 представлена структурная схема РЧТ РПДУ

Рисунок 2

3. Расчет оконечного каскада

Амплитудная модуляция осуществляется в оконечном каскаде радиочастотного тракта. Выбрана схема модуляции на первую сетку тетрода. Лампы включаются с общим катодом. Нагрузочная система: сложная РНС, чтобы обеспечить подавление гармоник до заданного значения.

Мощность, отдаваемая лампой, рассчитывается по формуле:

; (1)

где - коэффициент глубины модуляции;

- выходная колебательная мощность в телефонном режиме, кВт;

- КПД контура, %;

Определим мощность в пиковом режиме:

(2)

где - коэффициент глубины модуляции;

Задаем угол отсечки 110 и рассчитаем косинус угла отсечки;

Определяем амплитуду напряжения на аноде в пиковой точке:

где -напряжение питания анода, кВ

-минимальное напряжения на аноде. кВ

= 8,8 кВ

Определяем амплитуду 1 гармоник анодного тока:

где -коэффициент Берга для 1 гармоники

- максимальный ток анода, А;

Определим колебательную мощность в пиковой точке:

где -амлитуда 1 гармоники анодного тока, А;

- амплитуда напряжения на аноде в пиковой точке, кВ;

Определим постоянную составляющую анодного тока в пиковой точке:

где -коэффициент берга для пост составляющей

- максимальный ток анода, А;

Определим проводимую мощность от источника к аноду:

где - постоянная составляющая анодного тока в пиковой точке, А;

напряжение питания анода, кВ

Определим КПД пиковое:

· 100%

где - колебательная мощность в пиковой точке, кВт;

;

Определим сопротивление нагрузочной системы:

где , кВ;

Определим напряжение возбуждения:

,

где , А;

S - крутизна проходной характеристики, См

D -диэлектрическая проницаемость;

- , кВ;

кВ

Определим напряжение смещения в пиковой точке:

где

·8,8)= -0,03 кВ ,

Определим косинус угла отсечки тока в 1 сетке в пиковой точке:

cos

где

-напряжение возбуждения, кВ ;

cos

Выписываем коэффициенты Берга:.

Определим величину постоянной составляющей тока сетки в пиковой точке:

где

амплитуда импульса тока сетки

Определим амплитуду 1 гармоники тока сетки в пиковой точке:

где

= 0,72 ·0,512·0,40 =0,14 А

Определим колебательную мощность на 1 сетке в пиковой точке:

где

- напряжение возбуждения, кВ

=0,00125 кВт

Сравниваем эту величину с допустимой мощностью потерь. Потери на управляющей сетке

Определяем амплитуду напряжения в телефонном режиме:

где

- коэффициент глубины модуляции;

Определим амплитуду гармоники анодного тока в телефонном режиме:

где

- коэффициент глубины модуляции;

= 0,0892 / 2 = 0,0446 кА

Определим амплитуду постоянной составляющей анодного тока в телефонном режиме:

,

где - постоянная составляющая анодного тока в пиковой точке, кА;

- коэффициент глубины модуляции;

0,0318, кА

Определим колебательную мощность телефонной точки:

где - колебательная мощность в пиковой точке, кВт; - коэффициент глубины модуляции;

Определим проводимую мощность от источника питания к аноду в телефонном режиме:

где -; - коэффициент глубины модуляции;

Определим тепловые потери на аноде:



где -;

;

Определяем КПД в телефонном режиме;

где

- коэффициент глубины модуляции;

Определим угол отсечки анодного тока в телефонной точке:

где

- напряжение замирания, кВ;

- коэффициент глубины модуляции;

- напряжение возбуждения, кВ

0,339

Определим напряжение смещения в телефонной точке:

где - напряжение замирания, кВ;

- напряжение возбуждения, кВ

Определим амплитуду напряжения модулирующего сигнала:

где -

- напряжение смещения в телефонной точке, кВ;

Определим мощность модулятора:

где - коэффициент глубины модуляции;

-постоянная составляющая тока сетки в пиковой точке;

-амплитуда напряжения модулирующего сигнала;

4. Измерение основных параметров

Основная погрешность применяемой при испытаниях измерительной аппаратуры должна быть не более 0,3 от допуска на измеряемый параметр. При измерениях допускаются колебания напряжения и частоты питающей электросети, не превышающих ±5%. Коэффициент гармоник переменного напряжения используемого для питания измерительной аппаратуры, не должен превышать 5 %. Звуковое давление измеряют на расстоянии 1 метр от лицевой панели передатчика по ГОСТ Р 51742-2001. В электромагнитных полях напряженностью более 1 В/м следует принимать дополнительные меры по защите от помех измерительных приборов и электрорадиоэлементов.

Измерение номинальной мощности.

Мощность передатчика измеряют колориметрическим методом (рисунок 3). В роли нагрузки передатчика используют резистор, охлаждаемый потоком воды. В систему водоохлаждения резистора включают индикатор расхода жидкости, а на ее выходе устанавливают термометры.

Передатчик настраивают в режиме несущей при оптимальной загрузке и по достижении в системе водоохлаждения резистора устойчивого теплового режима измеряют расход воды и температуру ее на входе системы.

При отсутствии эквивалента антенны мощность на выходе передатчика может быть измерена при работе его на антенны любым методом, на передатчик любого типа и обеспечивающим погрешность измерения, не более ± 10%.

Допускается определять выходную мощность передатчика по результатам измерений тока или напряжения на его выходе и активной составляющей входных сопротивлений антенн. Применяемая аппаратура в комплексе должна обеспечивать требуемую точность измерения с погрешностью не более ±10 %.

Измерения номинальной мощности передатчика производят на средней и крайних частотах диапазона рабочих частот или всех частотных поддиапазонов на передатчик конкретного типа.

Аппаратурой для измерения мощности калориметрическим методом является эквивалент антенны, имеющий диапазон частот от 0,1 до 30 МГц. Мощность, рассеиваемая водоохлаждаемым резистором не менее 1,8 Рном, где Рном - номинальная мощность передатчика. Измерение температуры жидкости производят в пределах от 0 до +50 °С. Погрешность измерения расхода жидкости находится в пределах ± 2,5%.

Так же в схеме измерения используется элемент связи. Он имеет диапазон рабочих частот от 0,1 до 30 МГц. Выходное напряжение на нагрузке равной 50 Ом не менее 1,0 В.

Рисунок 3 - Схема измерения номинальной мощности

Измерение отклонения рабочей частоты от номинального значения.

Рабочую частоту передатчика, настроенного на отдачу номинальной мощности в нагрузку, измеряют путем статистической оценки целого ряда повторяющихся измерений, погрешность которых должна быть не хуже 0,1.

С выхода опорного генератора возбудителя передатчика на один из входов частотного компаратора подают сигнал опорной частоты 1 МГц или 5 МГц. На другой вход частотного компаратора подают образцовый сигнал этой же частоты со стандарта частоты. На компараторе коэффициент умножения разности частот К устанавливают равным не менее 100.

Частоту выходного колебания измеряют частотомером. Он работает в определенном диапазоне частот: 0,15-450 МГц. Разрешающая способность отсчета частот у этого прибора равна ± 0,2 Гц. Время отсчета 10 секунд. Нестабильность частоты опорного генератора за сутки должна быть не более ± 0,5· . Напряжение входного сигнала согласно ГОСТ Р 51742-2001 должно быть в пределах от 0,1 до 10 В. На рисунке 4 представлена схема измерения отклонения рабочей частоты от номинального значения.

Рисунок 4 - Схема измерения отклонения рабочей частоты от номинального значения

Схема измерения длительно допустимого среднего коэффициента модуляции и уровня входного сигнала.

Передатчик при отключенном ограничителе модуляции настраивают на отдачу номинальной мощности в нагрузку и модулируют синусоидальным сигналом частотой 1000 Гц, напряжением 0,775 В при максимальном затухании входного аттенюатора (входного регулятора). Уменьшают затухание входного аттенюатора до тех пор, пока показания модулометра не будут находиться в пределах от 99 до 100 %. При этом на экране осциллографа могут быть заметны искажения огибающей модулированного колебания. Включают ограничитель модуляции. Порог ограничения модуляции в соответствии с показаниями модулометра должен находиться в пределах от 97 до 98 %. Дальнейшее уменьшение затухания входного аттенюатора передатчика не должно увеличивать коэффициент AM более 98%. При этом не должны наблюдаться искажения огибающей модулированного колебания на экране осциллографа. Работу передатчика при длительно допустимом среднем коэффициенте модуляции проверяют следующим образом. Передатчик настраивают в режим несущей при оптимальной загрузке и модулируют синусоидальным сигналом частотой 1000 Гц до коэффициента амплитудной модуляции равного 75 %. В этом режиме передатчик должен непрерывно работать в течение времени, указанного в технических условиях. Во время работы коэффициент амплитудной модуляции поддерживают равным 75 %. В процессе измерений не должно наблюдаться отказов передатчика: электрический пробой, короткое замыкание, срабатывание перегрузочных реле или других устройств защиты.

Снижение амплитуды несущей при максимальном коэффициенте AM, равном 100 % определяют в соответствии со структурной схемой, приведенной на рисунке 3. Передатчик настраивают в режим несущей при оптимальной загрузке и измеряют амплитуду несущей при отсутствии модуляции на выходе постоянного тока линейного детектора огибающей. Отключают ограничитель модуляции и модулируют передатчик сигналом частотой 1000 Гц до коэффициента амплитудной модуляции, равного 100 %, определяемого по осциллографу или модулометру. На выходе постоянного тока линейного детектора огибающей измеряют амплитуду несущей при коэффициенте амплитудной модуляции, равном 100 %. На рисунке 3 можно увидеть схему измерения длительно допустимого среднего коэффициента модуляции и уровня входного сигнала.

В данной схеме используется девиометр. Диапазон несущих частот этого прибора равен от 50 до 110 МГц. Пределы измерения девиации должны быть не менее ± 1-75 кГц. Диапазон модулирующих частот равен 0,03-300 кГц. Основная погрешность измерения девиации у данного прибора не более 2 %. Согласно ГОСТ Р51742 - 2001 чувствительность девиометра должна быть не хуже 100 мВ.

Так же в схеме используется генератор сигналов НЧ. Он имеет диапазон частот от 0.02 до 20 кГц. Коэффициент гармоник у данного прибора должен быть не более 0,05%. Выходное сопротивление равно 600 Ом и оно является симметричным.

Рисунок 5 - Схема измерения длительно допустимого среднего коэффициента модуляции и уровня входного сигнала. 1- генератор сигналов НЧ, 2 - передатчик, 3 - антенна или ее эквивалент, 4 - вольтметр, 5 - элемент связи, 6 - модулометр или девиометр

Измерение отклонений АЧХ.

Схема измерения отклонений АЧХ представлена на рисунке 4.Передатчик настраивается в режиме несущей при оптимальной загрузке на нижней частоте рабочего диапазона.

Отключаются все устройства ограничения и компрессии или принимаем меры по исключению их действия и модулируют передатчик синусоидальным сигналом частотой 1000 Гц до коэффициента модуляции 50%. При дальнейших измерениях этот коэффициент модуляции поддерживается неизменным с помощью регулятора выходного напряжения генератора сигналов НЧ.

Измеряется напряжение выходного сигнала генератора НЧ на частоте 1000 Гц. Затем передатчик модулируется синусоидальными сигналами с частотами от 50 до 10000 Гц.

Измеряющим устройством является вольтметр имеющий диапазон частот 0,03-20 кГц. Пределы измерения данного прибора равны 0,001-10 В. Погрешность измерения должна быть не более ± 0,5 %. Согласно ГОСТ Р 51742 - 2001 входное сопротивление должно быть не менее 50 кОм, а входная емкость не более 80 пФ.

Для измерения коэффициента амплитудной модуляции используется модулометр, диапазон рабочих частот которого равен от 0,1 до 30 МГц, а диапазон модулирующих частот равен от 0,03 до 20 кГц. Измерение коэффициента АМ в пределах от 0,1 до 100%. Погрешность коэффициента измерения коэффициента АМ равна ± 0,2. Чувствительность модулометра составляет не более 100 мВ.

Рисунок 6 - Схема измерения отклонения АЧХ передатчика с АМ. 1- генератор сигналов НЧ, 2- передатчик, 3-антенна или ее эквивалент, 4-вольтметр НЧ, 5- элемент связи, 6- модулометр, 7- вольтметр

Схема измерения коэффициента гармоник передатчика с АМ



Рисунок 7 - Схема измерения коэффициента гармоник передатчика с АМ. 1 - генератор сигналов НЧ , 2 - передатчик. 3 - эквивалент антенны, 4 - милливольтметр НЧ, 5 - элемент связи, 6 - модулометр, 7 - измеритель нелинейных искажений или анализатор спектра НЧ

Передатчик настраивают в режим несущей при оптимальной загрузке и последовательно модулируют его синусоидальными сигналами с частотами: 63, 125,250, 500, 1000, 2000 Гц до коэффициентов модуляции, равных 10, 50 и 90 %. На модулометре устанавливают полосу пропускания НЧ тракта 20 кГц. На каждой частоте и при каждом коэффициенте модуляции измеряют коэффициент гармоник измерителем нелинейных искажений, подключенным к НЧ выходу модулометра. Если ИНИ не позволяет провести измерения при коэффициенте модуляции равном 10 %, то измерения проводят анализатором спектра, подключенным к НЧ выходу модулометра, измеряя все гармонические составляющие сигнала соответствующей частоты, попадающие в полосу частот от 50 до 10000 Гц. Схема измерения коэффициента гармоник передатчика с АМ представлена на рисунке 5.

Измеритель нелинейных искажений, представленный в данной схеме, имеет диапазон частот от 0,02 до 20 кГц. Диапазон входных напряжений равен от 0,1 до 100 В. Измерение коэффициента гармоник возможно в пределах от 0,1 до 100%. Основная погрешность измерения коэффициента гармоник в пределах ±0,1 %. Входное сопротивление не менее 50 кОм.

Так же в схеме имеется милливольтметр, имеющий диапазон рабочих частот от 0,01 до 200 кГц. Пределы измерения напряжений от 0,001 до 10 В. Погрешность измерения напряжений равна ± 1%. Входное сопротивление составляет не менее 1Мом. Входная емкость не менее 30 пФ.

Измерение средней мощности побочных излучений.

Измерения проводят при настройке передатчика в режим несущей при оптимальной загрузке на средних и крайних частотах рабочего диапазона при максимальной мощности, установленной в ТУ на передатчик конкретного типа. По ГОСТ Р 50842 диапазон частот контроля уровней побочных радиоколебаний должен составлять от 0,5, до 8 для передатчиков, работающих в диапазонах НЧ, СЧ и ВЧ.

Во всем диапазоне частот контроля по возможности используют один вид измерительного приемника (селективного микровольтметра).

Полосу частот пропускания измерительного приемника устанавливают постоянной при измерениях во всем диапазоне частот контроля -- 3 кГц.

Значение затухания аттенюатора подбирают так, чтобы его выходное напряжение, подаваемое на измерительный приемник, было в пределах от 0,6 до 1,0 В на верхней частоте рабочего диапазона контролируемого передатчика.

Для установления влияния излучения посторонних источников помех на результаты измерений проверяют достаточность экранирования измерительного тракта при работающем передатчике. Для измерения уровня наведенной помехи устанавливают на измерительном приемнике предел измерения мощности на10 дБ ниже заданного нижнего предела измерения мощности.

Отключают один из входов ВЧ переключателя от направленных ответвителей, нагружают его на экранированное согласованное сопротивление, затем, перестраивая измерительный приемник в диапазоне частот контроля, отмечают показания его индикатора на частотах, на которых наблюдают прием наведенной помехи.

Уровень наведенных помех должен быть не менее чем на 10 дБ ниже допустимого уровня побочных радиоколебаний. Если это условие не выполняется, необходимо провести дополнительные мероприятия по уменьшению наведенной помехи, например, размещение измерительного приемника и аттенюатора в экранированной камере. Схема измерения средней мощности побочных излучений представлена на рисунке 6.

В данной схеме используется высокочастотный переключатель, диапазон которого равен от 0,1 до 30 МГц. КСВ по напряжению не более 1,5. Ослабление переключателя должно быть не более 1,5 дБ.

Рисунок 8 - Схема измерения средней мощности побочных излучений. 1 - передатчик, 2-антенна, 3- ВЧ переключатель, 4-аттенюатор, 5- селективный микровольтметр

5. Вспомогательные системы РПДУ

Стационарные РПДУ связи и вещания имеют значительные выходные мощности (от единиц киловатт до нескольких мегаватт). Сложное и дорогое основное оборудование, высокие требования к надежности работы и наличие опасных напряжений заставляют обращать особое внимание на состав, структуру и эффективность работы различного рода вспомогательных систем и устройств, без которых нормальная эксплуатация таких передатчиков затруднительна или вообще невозможна. К вспомогательному оборудованию относятся устройства электропитания, принудительного охлаждения, управления блокировки и сигнализации (включая элементы защиты оборудования от перегрузок), автоматической перестройки.

Электропитание РПДУ.

Для обеспечения бесперебойности работы передающего оборудования электроснабжение осуществляется, как правило, по двум высоковольтным линиям (основной и резервной), подключаемым к разным распределительным подстанциям единой энергосистемы. В необходимых случаях передающий центр снабжается автономной дизель-электрической станцией, используемой в качестве резерва. Любой из указанных выше резервов вводится в строй автоматически при нарушениях в работе основной линии электропередачи.

По существующим стандартам электропитание стационарных передатчиков дол но обеспечиваться от сети трехфазного тока напряжения 380 В (с частотой 50 Гц). Если рабочее напряжение линии электроснабжения равно 35 или 110 кВ, то оно обязательно понижается до 6 или 10 кВ на специальной подстанции, размещаемой вблизи границы территории радиоцентра.

Дальнейшая канализация электроэнергии к техническим зданиям осуществляется по подземным линиям, заканчивающимся на понизительной подстанции, непосредственно питающей отдельные РПДУ.

Для стационарных РПДУ обычно характерен следующий комплект устройств электропитания:

1. Один-два мощных выпрямителя с напряжением 5-12 кВ, питающих анодные цепи ОК -- РЧ. Они строятся по трехфазной двухполупериодной схеме Ларионова, позволяющей получать как полные, так и половинные значения анодных напряжений. В качестве вентилей здесь используются мощные тиристоры, управление которыми позволяет осуществлять плавный подъем выпрямленного напряжения при пусках и повторных включениях, а так же аварийное запирание выпрямителя при возникновении перегрузок. В относительно маломощных РПДУ, ОК которых выполняются на транзисторах, рабочие напряжения соответствующих выпрямителей значительно меньше 24 - 30 В.

2. Несколько выпрямителей на 1 - 5 кВ для питания анодов промежуточных каскадов и экранирующих сеток (в случае использования тетродов и пентодов). Они так же строятся по трехфазным схемам выпрямления на тиристорах и включают в себя устройства быстродействующей защиты.

3. Выпрямители, для питания маломощных каскадов предварительного усиления. Они обычно, строятся по схеме Греца и имеют выходные напряжения в 300 - 1000 В (для питания ламп) и 12 - 30 В (для питания транзисторов).

4. Выпрямитель фиксированного смещения, величина напряжения которого определяется, исходя из наибольшего требуемого значения (обычно для ОК).

5. Выпрямитель для питания АГ или всего возбудителя (как правило, последний имеет автономный встроенный источник питания). Такой выпрямитель обязательно снабжается электронным стабилизатором напряжения (тока).

6. Выпрямитель для питания системы управления, блокировки и сигнализации (УБС), обеспечивающий выходное напряжение, обычно равное 27 В.

7. Выпрямитель питания системы автонастройки РЧ тракта (в автоматизированных РПДУ).

8. Накальные трансформаторы: индивидуальные для питания катодов ГЛ средней и большой мощности и групповые -- для маломощных ГЛ. В ряде случаев накальные цепи могут питаться от специальных выпрямителей (что позволяет снизить уровень фона в передаваемом сообщении). В РПДУ, построенных целиком на транзисторах, надобность в устройствах питания накала отпадает. полупроводниковый анодный радиопередающий

По технико-экономическим соображениям питание катодов ГЛ средней и большой мощности, как уж е указывалось ранее, осуществляется переменным током. Для ослабления составляющих фона (50 Гц и кратных частот) используются различные приемы: создание искусственной средней точки в катодной цепи, применение трансформаторов Скотта, подключение нечетного числа индивидуальных НТ к разным фазам сети. Как крайнюю меру следует рассматривать питание накальных цепей постоянным током. Одной из мер борьбы с фоном является применение на входе МУ специального компенсатора, вырабатывающего регулируемые напряжения с частотами 50, 100, 150,.. Гц. Подбирая их амплитуду и фазу, можно скомпенсировать составляющие фона в передаваемом сигнале. Однако из-за непостоянства параметров паразитной АМ удовлетворительные результаты можно получать только при непрерывной перестройке компенсатора, что нереально при ручном его обслуживании.

Системы охлаждения.

В данном передатчике используется воздушная система охлаждения. Она весьма компактна, менее дорогостояща и более надежна, чем водяная. Однако она уступает последней по возможностям теплоотвода, ограничиваясь верхним пределом мощности РПДУ в несколько сотен киловатт.

При организации воздушного охлаждения учитываются общие вентиляционные возможности технического здания, а при конструировании стоек, шкафов и моноблоков передающего оборудования стремятся обеспечить такую внутреннюю его компоновку, при которой наиболее рационально используются общие воздушные потоки с созданием наиболее скоростных струйных течений в местах с повышенным тепловыделением.

Недостатком воздушной системы охлаждения является значительный акустический шум. Для снижения его вентиляторы крепятся на амортизирующих подставках, а иногда выносятся в отдельные помещения, воздуховоды соединяются мягкими вставками (муфтами). Однако наиболее подходящими для использования воздушной системы охлаждения следует признать автоматизированные необслуживаемые передатчики (точнее управляемые дистанционно).

Система управления, блокировки и сигнализации.

Система управления, блокировки и сигнализации (УБС) представляет собой комплекс элементов и устройств, облегчающих оперативное обслуживание передатчика. Она состоит из трех взаимодействующих друг с другом подсистем: управления (обеспечивает и упрощает процессы включения или отключения различных источников питания в строго заданной, принудительной последовательности); блокировки (предохраняет обслуживающий персонал от поражения его электрическим током как при оперативном обслуживании, так и при выполнении работ внутри защитного ограждения); сигнализации (информирует оператора о готовности оборудования, о нормальной работе отдельных блоков или цепей, или наоборот -- о возникших неисправностях).

Система УБС обязательно содержит устройства защиты как всего РПДУ, так и отдельных наиболее ответственных его элементов от перегрузок (электрических и тепловых), а также от последствий, связанных с ошибочными действиями обслуживающего персонала. Многие операции выполняются системой УБС автоматически, с надлежащей реакцией и скоростью, затруднительных или порой даже недоступных человеку, что несомненно повышает надежность работы оборудования и его сохранность, а так ж е облегчает условия труда. При пусках и остановках РПДУ система УБС включается первой и обесточивается последней.

Система УБС всегда имеет автономное питание через индивидуальный трансформатор и собственный выпрямитель, к которым не должны подключаться другие потребители энергии. Ни одна из ее шин питаний не должна иметь соединения с корпусом, чтобы избежать ложных срабатываний при случайных замыканиях на корпус в сложных и разветвленных цепях системы УБС. При пропадании напряжения, питающего эту систему, немедленно и автоматически должны включаться передатчик и разряжаться конденсаторы фильтров его мощных выпрямителей.

При подготовке РПДУ к работе выдерживается такая последовательность подачи питающих напряжений: присоединение к трехфазной сети 380 В, включение УБС, системы охлаждения, накала, смещения, малых выпрямителей, мощных выпрямителей. По мере выполнения предыдущей операции создаются условия для выполнения последующего этапа. Выключение РПДУ проводится обычно в обратной последовательности. В зависимости от типа РПДУ предусматривается либо ручное, либо автоматическое выполнение этих операций. Если в процессе подготовки РПДУ к работе или по завершении ее по какой-нибудь причине исчезнет одно из питающих напряжений, то система УБС автоматически обесточивает все цепи, включаемые позже в указанной выше последовательности выполнения операций. Например, при попадании напряжения смещения будут выключены маломощные и мощные выпрямители, но сохраняются включенными накал, охлаждение и УБС.

В передатчиках средней и особенно большой мощности с целью сокращения времени техостановок, как правило, предусматривается возможность автоматического одно- или двукратного повторного включения мощных выпрямителей, учитывая, что иногда причиной срабатывания устройств защиты от перегрузок являются кратковременные электрические пробои в мощных ГЛ, не выводящие лампу из строя. В ряде случаев предусматривается возможность повторного включения всех питающих цепей в у казанной выше последовательности при кратковременном (до 1,5 - 2 с) пропадании напряжения трехфазной сети (например, при переходе с одной линии электропитания на резервную).

Токонесущие элементы РПДУ размещаются в блоках, стойках или внутри металлического ограждения высотой не менее 2-2,5 м. При любой компоновке оборудования должен обеспечиваться относительно свободный доступ к нему с целью осмотра и ремонта, исключающий опасность поражения обслуживающих лиц электрическим током.

Поэтому, стационарные РПДУ всегда снабжаются системой двойной (электрической и механической) блокировки. Такое дублирование, как показывает опыт, не является избыточным, поскольку при одинарной, например электрической, блокировке после остановки передатчика вследствие неисправностей в контактных группах реле, пускателей и т. п. могут сохраняться опасные напряжения. Для уверенного обесточивания таких цепей вводится еще и механическая блокировка, имеющая в своем составе разъединители с ручным приводом. Причем ножи-контакты таких устройств должны быть доступны визуальному контролю со стороны обслуживающего персонала. Обе блокировки действуют независимо друг от друга, обеспечивая взаимное резервирование.

Размещено на Allbest.ru