|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
По профессиональному модулю ПМ.02
«Настройка и регулировка радиотехнических систем и блоков» МДК 02.01. «Технология настойки и регулировки радиотехнических систем» Часть 4. Радиопередающие устройства Специальность 210413 «Радиоаппаратостроение» Москва 2013г.
Перечень практических работ Семестр. Практическая работа №1 « Составление и обоснование структурной схемы радиопередающего устройства» 4 часа Практическая работа №2 «Расчет режима работы активного элемента» 4 часа Практическая работа №3 «Расчет режима маломощного транзистора на повышенных частотах» 4 часа Практическая работа №4 «Расчет режима транзистора в автогенераторе» 4 часа Практическая работа №5 «Суммирование мощностей транзисторных усилителей» 8 часов - расчет мостового устройства на сосредоточенных элементах 4 часа. - расчет мостового устройства СВЧ на микрополосковых линиях. 4 часа. Практическая работа №6 «Расчет автогенератора с кварцевой стабилизацией» 16 часов - расчет АГ с кварцевой стабилизацией на основной частоте 4 часа - расчет АГ с кварцевой стабилизацией на механических частотах кварца. 6 часов - расчет автогенератора на диоде Ганна в микрополосковом исполнении 6 часов Практическая работа №7 «Расчет умножителей частоты» 8 часов - расчет умножителя частоты на максимальную мощность в нагрузке 4 часа - расчет диодного (варакторного) умножителя частоты 4 часа Семестр Практическая работа №1 «Расчет каскадов с амплитудной модуляцией» 4 часа Практическая работа №2 «Расчет каскадов с угловой модуляцией» 8 часов - расчет частотного модулятора 4 часа - расчет каскадов фазовых модуляторов 4 часа Практическая работа №3 « Расчет синтезаторов частоты» 8 часов Практическая работа №4 «Проектирование структурных схем передатчиков» 8 часов
Практическая работа №5 «Суммирование мощностей транзисторных усилителей» Цель работы: - расчет мостового устройства на сосредоточенных элементах, - расчет мостового устройства СВЧ на микрополосковых линиях. Описание: Для некоторых систем радиосвязи и радиолокации требуемая мощность радиопередатчика во много раз превышает мощность, генерируемую одним полупроводниковым прибором. Следовательно, необходимо суммирование мощностей требуемого числа однотипных усилителей. Именно этот принцип, позволяющей на один-четыре порядка повысить мощность транзисторного СВЧ радиопередатчика, стал доминирующем в современном мощном радиоаппаратостроении. Причем поскольку придельная мощность, генерируемая транзистором, уменьшается с повышением частоты по закону Проблема сложения мощностей СВЧ усилителей имеет два основных аспекта: схемный и режимный. Схемный связан со способ суммирования мощностей усилителей, режимный позволяет сформулировать требования предъявляемые к суммированным сигналам. По схемному признаку различают три способа сложения сигналов: на основе многополюсной схемы, с использованием резонатора, с помощью фазированной антенной решетки (ФАР). К схемам суммирования предъявляются два основных требования: 1) в заданной полосе частот мощность выходных сигналов всех УМ должна полностью поступать в общий канал сумматора; 2) все остальные входы сумматора должны бать развязаны между собой или изолированы с целью исключения взаимного влияния усилителей. Известно больше число модификаций сумматоров ( мостовых устройств), отвечающих этим требованиям при разнообразном конструктивном их воплощении. Исходные данные для выбора схемы мостового устройства приведены в таблице 3. Окончательный вид выбранной схемы определяется из конкретных условий, оговоренных в задании на проектирование (фильтрация, рабочие частоты и т.д.). Методика расчета зависит от значения рабочей частоты. Расчеты мостового устройства на сосредоточенных элементах. Исходными данными для расчета являются: Расчет производится в следующем порядке: 1. Выбирается схема, на основе которой будет реализовываться устройство (При выборе схемы исходят из условий простоты ЕЕ реализации и исходных требований, предъявленных к ней.). 2. Перерасчитывается рабочая частота в круговую по формуле 3. Для взаимной развязки источников требуется выполнение условий 4. Рассчитываются элементы устройства из условия Таблица 3
Пример: Рассчитать мостовое устройство на рабочей частоте 50МГц. Сопротивление нагрузки 50 Ом. Рабочая частота лежит ниже гигагерцового диапазона. 1. Выполняем расчет на основе П-образной схемы(рисунок 5). 2. 3. Для выполнения условия развязки моста соблюдаем условие 4. Расчет мостового устройства СВЧ на микрополосковых линиях. Исходными данными для расчета являются:
Рисунок 5. Схема П-образного моста.
Рисунок 6. Схема квадратурного моста. Расчет производится в следующем порядке: Выбирается схема, на основе которой будет реализоваться устройство. Должно выполняться условие: длина отрезков линии Пример: Рассчитать мостовое устройство на рабочей частоте 2 ГГц. Сопротивление нагрузки 50 Ом. Рабочая частота лежит выше гигагерцового диапазона. Выберем для расчета схему квадратурного моста на микрополосковых линиях (рисунок 6). Для развязки моста требуется соблюдение условий Суммирование мощностей при большом числе УМ (в том числе в ФАР). При суммировании мощностей большого числа УМ сталкиваются с необходимостью поддержания с определенной точностью амплитуд и фаз суммируемых сигналов. В целом потери при суммировании можно рассчитать с помощью выражения Для сведения к минимуму значения
Выполнить эти нормы с учетом действия различных дестабилизирующих факторов можно во многих случаях только с применением систем автоматической стабилизации амплитуд и фаз сигналов. ВФАР помимо стабилизации фазового фронта сигналов требуется также оперативно управлять межканальным фазовым распределением для изменения углового положения диаграммы направленности решетки. Названные функции можно реализовать с помощью систем фазирования(САФ). Введение САФ в многоканальные тракты гарантируют подавление ошибок фазирования независимо от причин их возникновения. Кроме того, использование САФ во многом определяет выбор структуры тракта усиления. В частности, применение САФ позволяет увеличить число каналов УМ, которые в отсутствие автоподстройки фазы ограничивается ростом нестабильности фазового набега в многокаскадных усилителях. В этом случае при внутрисхемном суммировании возможны исключения промежуточных ступеней сложения мощности, потери в сумматорах и делителях, которые снижают общий КПД передатчика. При наличии САФ увеличение числа каскадов усиления в активной части каналов приводит к снижению уровня мощности в пассивных схемах разводки и управления фазовым сдвигом, на которые приходится до 50…60% высокачастотных потерь в тракте, следовательно. Улучшаются энергетические показатели. Кроме того, при повышении точности фазирования заданные характеристики диаграммы направленности ФАР обеспечиваются при меньшем числе излучателей, т.е. снижаются габариты и масса антенной решетки в целом. На рисунке 8 показана обобщенная функциональная схема, к которой может быть приведена любая САФ многоканального тракта усиления. САФ можно представить в виде совокупности сепаратных фазозамкнутых контуров(ФЗК), которым оснащаются все усилительные каналы. Каждый ФЗК включает УМ и фазовращатель (ФВ), составляющие объект регулирования, а также фазовый дискриминатор (ФД), цепь управления (ЦУ) и блок взаимных связей (БВС), которые образуют автоматический регулятор. Цепь управления, содержащая усилительный элемент и и корректирующий фильтр, определяет качество фазирования. Введение блока взаимных связей между сепаратными ФЗК позволяет придать системе желаемые свойства, в частности повысить точность и быстродействие, а также исключить искажения закона угловой модуляции усиливаемого сигнала в процессе автофазирования. Следовательно, САФ является многомерной системой авторегулирования с взаимными связями в регуляторе. В результате действия САФ фазы выходных сигналов тракта Важная проблема, возникающая при проектировании САФ, связана с выбором источника опорных сигналов ФЗК, что во многом определяет функциональные возможности и структурные свойства системы: устойчивость, управляемость, живучесть. Однако при этом возникает задача разводки и передачи опорных сигналов с когерентными фазами по большому числу разнесенных каналов. В СВЧ диапазоне решение этой задачи обуславливает значительные конструктивные сложности. Пассивные схемы разводки на основе многополюсников, образованных отрезками линий передачи, характеризуются значительной фазовой несбалансированностью по выходам при большом их числе. Разброс фаз опорных сигналов непосредственно преобразуются в ошибки фазирования. Также затруднительно выравнивать длины линий передачи, связывающих отдельные каналы с источником опорных сигналов, что необходимо при работе в диапазоне частот. При автофазировании в качестве опорных могут использоваться непосредственно сигналы возбуждения отдельных каналов, вследствие чего нет необходимости в отдельной схеме разводки. САФ представляет собой совокупность контуров автоподстройки фазового набега в УМ. Недостатки такого варианта САФ в случае многоканального тракта является отсутствие контроля фактического распределения фазы выходного сигнала и, следовательно, принципиальная невозможность компенсации всех источников фазовых ошибок. Кроме того, такая САФ влияет на динамику передачи в тракте изменений фазы сигналов возбуждения, обусловленных их угловой модуляций, что может привести к искажениям закона модуляции. Помимо описанных вариантов организации фазовых измерений возможен следующий. В качестве опорного сигнала ФЗК каждого канала служит выходной сигнал соседнего канала, т.е. осуществляется взаимноефазирование. При этом с помощью (n-1)-го ФД, включённого между выходами рядом расположенных каналов (рис.9), контролируется отклонение распределения фаз от заданной формы. К достоинствам данного варианта можно отнести возможность компенсации влияния практически всех факторов дестабилизации фазы и достаточно простую схему разводки опорных сигналов с когерентными фазами. Правомерность использования в САФ (n-1)-го ФД основана на том, что закон распределения фаз выходных сигналов n-канального тракта однозначно определяется значениями (n-1)-й разностей фаз сигналов на выходе соседних каналов. В случае ФАР на САФ воздействует «команда задания», обусловливающая требуемое фазовое распределение. Однако непосредственные измерения межканальных разностей фаз приводят к взаимосвязанности процессов фазирования отдельных каналов, в результате чего ухудшаются показатели качества САФ с ростом числа каналов. Для компенсации этого эффекта следует вводить между ФЗК корректирующие взаимосвязи (КВС) по сигналам ошибки. Техническая реализация корректирующие взаимосвязей сводится к совместной обработке сигналов ошибки нескольких ФЗК, заключающейся в алгебраическом суммировании с определенными весовыми коэффициентами. Эту операцию выполняют процессоры (см. рис.9), на основе которых реализуются цепи управления ФЗК. Число одновременно обрабатываемых в процессоре сигналов ошибки называется порядком корректирующих взаимосвязей и характеризует степень взаимосвязанности ФЗК. Рисунок 9. Структура САФ с взаимным фазированием (КФ- корректор фазы). Математический анализ САФ основан на методах теории многосвязных систем авторегулирования. Вследствие однотипности сепаратных ФЗК наиболее эффективным из них является методом эквивалентной системы (характеристических функций). В случае анализа САФ в рамках нелинейной модели, в частности, при учете нелинейности характеристики фазовых дискриминаторов, уравнения могут быть решены только численными методами на компьютере. Устойчивость не линейных САФ оценивается методами теории абсолютной устойчивости, что в общем случае также требует использования компьютеров. Таким образом, для эффективного сложения мощностей однотипных усилителей необходимо совершенствовать конструкцию многополюсных сумматоров, добиваясь минимума потерь, и принимать меры по стабилизации режима работы объединяемых усилителей. Для решения второй задачи целесообразно применение многосвязных систем автоматического фазирования многоканальных трактов усиления. Практическая работа №6 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-11; Просмотров: 801; Нарушение авторского права страницы
, то принцип суммирования с продвижением в верхнюю часть СВЧ диапазона является все более обязательным.
– сопротивление нагрузки моста; 
– рабочая частота.
, где p – волновое соединение; 
откуда 
где 
– входное сопротивление моста; N– число трансформирующих LC-цепочек в устройстве.
где 
–число трансформирующихLC-цепочек в устройстве. 
. Так как расчет проводим применительно к П-образной схеме при 
то 
(для П-образного моста и N=2).
–рабочая частота.
и 
где p – волновое сопротивление; 
– сопротивление нагрузки.
где 
– относительное изменение амплитуды падающей волны в i-м канале; 
–отклонение фазы сигнала в том же канале от номинального значения, i=1…n (рисунок 7).
следует поддерживать амплитуды суммируемых сигналов с погрешностью 10…20%, а фазы – до10… 
Примерно такие же требования предъявляются к параметрам сигналов при их суммировании с помощью ФАР.
подстраиваются под фазы опорных сигналов 
подаваемых на один из входов ФД и задающих требуемое фазовое распределение на выходах тракта. При этом компенсируются различия фаз входных сигналов и фазовых набегов в УМ за счет автоматической установки соответствующих сдвигов фазы в ФВ каналов.