Назва реферату: Передавач ТБ зображення
Розділ: Радіоелектроніка
Завантажено з сайту: www.ukrainereferat.org
Дата розміщення: 25.03.2014
Передавач ТБ зображення
ЗМІСТ
Завдання
Вступ
1.Розробка технічних вимог на передавач ТБ зображення
2.Розробка структурної схеми
3.Електричний розрахунок
3.1 Розрахунок вихідного каскаду і проміжного контура
3.2 Розрахунок модулюючого каскаду
3.3 Розрахунок автогенератора
4.Розробка конструкції передавача
Аналіз виконання проекта
Література
Вступ
Остані роки характеризуються введенням у техніку радіопередаючих пристроїв напівпровідникових пристроїв. Це стало можливим завдяки розробці потужних генераторних транзисторів. Заміна ламп транзисторами в техніці радіопередаючих пристроїв визвана значною перевагою цих приладів: малими масою та габаритними розмірами, миттєвою готовністю до роботи, низьковольтною напругою живлення. В терерішній час транзистори використовуються як в малопотужних так і в передавачах середньої потужності. При цьому на ряду з біполярними в передаючих пристроях використовують польові транзистори. По мірі розробки все більш високочастотних транзисторів створюють радіопередавачі з використанням транзисторів, які працюють на частотах до декількох гігагерц.
В малопотужних ступенях передавачів та збуджувачів стали широко використовувати інтегральні мікросхеми та мікрозборки. Для зміни якісних показників передавачів та їх управління стали широко використовувати мікропроцесорні пристрої та ЕВМ.
Покращуються генераторні лампи. В тепреришній час АМ передавачі потужністю до 1000 кВт в СЧ діапазоні та 500-кіловатні в ВЧ діапазоні мають лише одну лампу у вихідному каскаді. Були створені і вихідні коливальні системи, які забезпечують виконання сучасних норм на побочні випромінювання навіть в найбільшпотужних передавачах, ширше використовується випаровувальне охолодження анодів потужних ламп. В модуляційних пристроях потужних передавачів з АМ з успіхом використовуються підсилювачі класу Д. В цих підсилювачах активні елементи працюють в ключовому режимі з широтноімпульсною модуляцією та виділенням на виході підсилювального модулюючого коливання. Тому ККД модуляційного пристрою є високим при любій глибені модуляції.
В телевізійних передавачах широко став використовуватися автоматичний контроль основних параметрів вихідних сигналів. Для формування амплітудно-частотної характеристики канала зображення на проміжній частоті стали використовувати фільтри на поверхневих акустичних хвилях. В остані роки в цих передавачах почала використовуватися система сумісного підсилення радіосигналів зображення та звукового супроводження в загальному тракті.
Значного підвищення якісних показників радіопередавачів, підвищення оперативності їх роботи вдається досягти з допомогою ЕВМ в системі телеуправління та контроля.
1.Розробка технічних вимог на передавач ТБ зображення
Даний передавач призначенний для передачі зображення. Для телевізійних станцій нестабільність частоти по загальносоюзному стандарту не повина перевищувати ±1кГц. Так як LC генератори не можуть забезпечити такої стабільної частоти, то необхідно в даному передавачі використовувати автогенератор з кварцевою стабілізацією частоти, нестабільність якого порядка 10-6 .10-7 на частоті кварца до 10МГц. Кварц на частотах вище 10Мгц не використовується так як нестабільність різко зростає. Для отримання амплітудномодульованих коливань використаємо схему амплітудної модуляції на керуючу сітку, яка використовується у всіх сучасних передавачах ТБ зображення для забезпечення вузькості смуги частот. Другим головним завданням є фільтрація вищих гармонік.
За ГОСТ 20532-92 висуваються такі вимоги до радіопередавачів телелебачення:
- пікова потужність передавача зображення 4кВт
- несуча частота передавача зображення (9, 11 канали) 199.25 МГц, 215.25 МГц
- частотні границі каналу 198…209МГц, 214…222МГц
- допустимі відхилення несучої частоти (при потужності 4кВт) 1кГц
- рівень нелінійних спотворень передавача
між рівнями 12,5 та 75 % пікового 15%
- рівень фону 1%
- рівень побічних випромінювань не більше 10мВ
Всі перераховані вище умови необхідно врахувати при розробці даного курсового проекту.
2. Розробка структурної схеми.
В якості структурної схеми передавача вибираємо схему прямого підсилення. В склад передавача повині входити збуджувач, помножувачі частоти, амплітудний модулятор, каскад підсиленя по потужності. Зробимо попередній розрахунок структурної схеми.
Вихідні резонансні ступені сучасних РП малої та середньої потужності робляться переважно однотактними, тобто вихід несиметричний. Така побудова робиться для простоти і зменьшення габаритних розмірів. Складність резонансної системи для вихідної ступені визначається потужністю та режимом роботи вихідної ступені і вимог на степінь подавлення побічних випромінювань. Фільтруючу систему оцінюють орієнтовно hфс=0,75.
З врахуванням hфс та коефіцієнта експлуатаційного запасу Кез=1,2 знайдемо потужність підсилювального елемента.
По потужності та частоті підходить чотири лампи ГУ-73Б Рном=2500Вт fг=250МГц.
Виберається оптимальна робоча точка. Еa=8кВ, Еc2=800B,Sгр=3мА/В
Приймаємо кут відсічки анодного струму 70о тоді:
a0=0,253, a1=0,436, cosQ=0,342
Граничне значення коефіцієнта використання Ua:
Типові РП складаються з трьох передкінцевих каскадів і кінцевого, з спільною сіткою для збільшення вихідної потужності. Після вибора лампи потужного вихідного ступеня можна орієнтовно визначити потужність попередніх ступенів.
де Np(n) – орієнтовне значення коефіцієнта підсилення по потужності підилювача наступного каскаду. Для описаного вище режиму Np(n)=10. Але тек як використовується три вихідних каскади, що складають свої потужності, то потрібно забезпечити в чотири рази більшу вихідну потужність:
вибираємо лампу ГУ-35Б Рном=1000Вт fг=255МГц
Виберається оптимальна робоча точка. Еa=1кВ,Sгр=5мА/В
Приймаємо кут відсічки анодного струму 70о тоді:
a0=0,253, a1=0,436, cosQ=0,342
Граничне значення коефіцієнта використання Ua:
вибираємо транзистор КТ986Г Рном=400Вт fг=800МГц
Приймаємо кут відсічки колекторного струму 90о .
Коефіцієнт підсилення по потужності 7дБ (5 разів).
вибираємо транзистор КТ9116Б Рном=46Вт fг=225МГц
Приймаємо кут відсічки колекторного струму 90о .
Наступні каскади – 2 помножувача частоти на 3. А в режимі потроєння Np(n)=10/3.
вибираємо транзистор КТ9171Б Рном=12,5Вт fг=300МГц
Буферний каскад вибираємо транзистор КТ9171Б Рном=12,5Вт fг=300МГц
Таку потужність важко забезпечити автогенератором, тому використовується ще один буферний каскад:
вибираємо транзистор КТ6113Г Рном=0,4Вт fг=700МГц
Оскільки передавач працює на двох близьких фіксованих хвилях то доцільно використовувати автогенератор з кварцем.Частота кварцу 22,2МГц. Та використати схему змішування частот для спрощення схеми передавача.
Оскільки в схемі використано помножувачі частоти на 3 то в вихідному каскаді отримаємо частоту яка відповідає заданій. Для автогенератора який працює про трьохточковій схемі вибераємо транзистор ГТ311 з такими параметрами fs=65MГц, ІКmax=50мА, РКтах=150мВт, ЕКстах=12В, Евідт=0,3В, Ucтmax=2В, S=0,127мА/В.
Використовуємо модуляцію на базу в проміжному каскаді невеликої потужності (стандартна схема для передавачів ТБ зображення). При такому виді модуляції необхідна відносно мала амплітуда напруги відео частоти для отримання глибокої модуляції по сравнению з іншими видами, причому потужність модулятора невелика по відношенню генератора.
Модулююча напруга з вторинною обмоткою модуляційного трансформатора включається послідовно з напругою зміщення. В відповідності буде мінятися перша гармоніка анодного струму, а відповідно і напруга на контурі анодного кола.
Недоліком схеми являється погане використання транзистора (потужність в несучому режимі дорівнює одній четвертій телеграфної потужності каскаду)
Потужність високочастотних коливань
Схему модулятора виконуємо напівпровідникових транзисторах вибираємо КТ9171Б.
Структурна схема передавача ТБ зображення зображена на (Рис.1.)
Рисунок 1 – структурна схема передавача ТБ-зображення.
3.Електричний розрахунок
3.1.Розрахунок вихідного каскаду і проміжного контура.
Кінцевий каскад виконано по однотактній схемі на лампі ГУ-73Б та використано чотири каскади.
Рисунок 2 – схема каскаду кінцевого підсилення.
Враховуючи попередній розрахунок, з врахуванням ККД контура, потужність на аноді повина бути 1600 Вт.
Значення напруги вибираємо виходячи з досягнення потрібної потужності та ККД контура. Виберається оптимальна робоча точка. Еa=8кВ, Еc2=800B, S=24мА/В, D=0,005, E`c=-50B, Sгр=3мА/В
Приймаємо кут відсічки анодного струму 70о тоді:
a0=0,253, a1=0,436, cosQ=0,342
Граничне значення коефіцієнта використання Ua:
Амплітудні коливання в анодному колі для граничного режиму:
Ua=xгр.Ea=0,86.5000=4300В
Амплітуда першої гармоніки анодного струму:
Максимальний імпульс
Постійна складова анодного струму
Ia0=a0Imax=0,253*1,7.=0,432A
Потужність споживана в анодному колі
Ро=Еа.Іа0=5000.0,432=2160Вт
Потужність розсіювана на аноді
Ра=Р0-Р=2160-1600=560Вт
Що менше Радоп=2кВт
ККД
Еквівалентний опір навантаження
Розрахунок кола першої сітки
Амплітуда змінної напруги
Величина напруги зміщення на сітці
Ес=Е’с-(Uc-DUa)cosQ=-50-(129,15-0,005.4300)0,432=96,5B
Найбільше миттєве значення струму сітки
Іс1м=0,2.Іам=0.2*1,7=0.34А
Кут відтину імпульсів
отже a0с=0,142, a1с=0,292
Постійна складова та перша гармоніка струму сітки
І0с1=0,65.Іс1мa0с=0,65.0,34.0,142=0,031А
І1с1=0,65.Іс1мa1с=0,65.0,34.0,292=0,065А
Потужність збудження
Рв=0,5І1с1Uc=0,5.0,065.129,15=4,2Вт
Потужність яка виділяється в колі зміщення
Рс0=І0с1Еc=0,031*.96,5=3Вт
Потужність яка розсіюється на сітці
Рсроз=Рв-Рс0=4,2-3=1,2Вт
Коефіцієнт підсилення
Кр=Р/Рв=1600/4,2=380
Вхідний опір лампи
Rвх=Ucm/Icm=129,15/0,34=380Ом
Розрахунок контура вихідного каскаду
Вихідні дані для розрахунків f01=199,25МГц, f02=215,25МГц, Re=5,78кОм, ra=Rф=75Ом
Визначимо эмність контура:
Ск=Сс+Сдр+Cм+Свих+СL
Де : Сс=5пФ – початкова ємність конденсаторів контурапаразитна ємність контура;
Сдр =5пФ - ємність блокуючого анодного дроселя для семи паралельного живлення власна ємність катушки індуктивності;
См=10пФ – ємність монтажу; підстроєчного конденсатора;
Свих=5пФ – вихідна ємність лампи
СL=5пФ – ємність контура катушки.
Ск=5+5+10+5+5=20пФ
Для частоти f01=199,25МГц
Індуктивність катушки контура
Хвильовий опір
Для даного телевізійного канала добротність контура виберемо Q=250
Визначаємо еквівалентний опір ненавантаженого контура
Rе.х.х=rQ=27.250=6750Ом
Навантажувальний параметр контура
Оптимальна степінь зв’язку, при якому забезпечується максимум передачі потужності в навантаження
Визначаємо величину опору зв’язку
при цьому
Визначимо індуктивність катушки зв’язку при коефіцієнті зв’язку к=0,25, який залежить від конструкції катушки.
Для частоти f02=215,25МГц,
Індуктивність катушки контура
Хвильовий опір
Для даного телевізійного канала добротність контура виберемо Q=250
Визначаємо еквівалентний опір ненавантаженого контура
Rе.х.х=rQ=24,5.250=6125Ом
Навантажувальний параметр контура
Оптимальна степінь зв’язку, при якому забезпечується максимум передачі потужності в навантаження
Визначаємо величину опору зв’язку
при цьому
Визначимо індуктивність катушки зв’язку при коефіцієнті зв’язку к=0,25, який залежить від конструкції катушки.
Розрахунок Lдр та Cф в анодному колі
Індуктивність дроселя
Lдр=(10 .30)LK=30*.0,022=0,66мкГн
Ємність фільтра
Сф³(20 .100)LK=100.0,022=2,2нФ
Вибираємо стандартний конденсатор
Розрахунок елементів кола керуючої сітки
Розділовий конденсатор вибираємо виходячи з умови
Сg³(20 .50)Свх=50.21=1050пФ
Беремо стандартний конденсатор типу
Для забезпечення великого опору для струмів високої частоти індуктивність дроселя вибираємо приблизно рівною величені дросаля анодного кола.
Lдр1=Lдр2=0,66мкГн
3.2.Розрахунок модулюючого каскаду
Піковий режим.
Розрахунок граничного режиму для проміжного каскаду буде одночасно і розрахунком пікового режиму при модуляції.
З попередніх розрахунків було вибраноо тарнзистор КТ9171Б Рном=12,5Вт fг=300МГц щоб забезпечити вихідну потужність 0,285Вт проміжного каскада
Значення напруги вибираємо виходячи з досягнення потрібної потужності та ККД контура. Виберається оптимальна робоча точка.,
S=45мА/В, D=0,0005, Eк=60В Свх=,8пФ, Спрох=13пФ, Свих=4пФ
Приймаємо кут відсічки анодного струму 90о тоді:
a0=0,318, a1=0,5, cosQ=0
Граничне значення коефіцієнта використання Uк:
x=0,7
Амплітудні коливання в анодному колі для граничного режиму:
Ua=xгр.Ea=0,7.60=42В
Так як далі соїть транзисторний каскад то напруга збудження буде : UБ=12В
Амплітуда першої гармоніки анодного струму:
Максимальний імпульс
Постійна складова анодного струму
Ia0=a0Imax=0,318.0,36=0,114A
Потужність споживана в анодному колі
Ро=Еа.Іа0=60*0,114=6,9Вт
Потужність розсіювана на аноді
Ра=Р0-Р=6,9-1,14=5,73Вт
Що меньше Ркдоп=12,5Вт
ККД
Еквівалентний опір навантаження
Розрахунок кола бази
Амплітуда змінної напруги D®0
Величина напруги зміщення на базі
Еб=Е’б-(Uб)cosQ=0,5-0=0,5B
Найбільше миттєве значення струму бази
Іб1м=0,2.Ікм=0.2.0.36=0.072А
Кут відтину імпульсів
отже aбс=0,318 a1б=0,5
Постійна складова та перша гармоніка струму бази
І0б1=0,65.Іб1мa0б=0,65.0,072.0,318=0,015А
І1б1=0,65.Іб1мa1б=0,65.0,072.0,5=0,023А
Потужність збудження
Рв=0,5І1б1Uб=0,5.0,023.8=0,094Вт
Потужність яка виділяється в колі зміщення
Рб0=10*І0б1Еб=0,015.0,5=0,075Вт
Коефіцієнт підсилення
Кр=Р/Рв=1,14/0,094=12,1
Вхідний опір транзистора
Rвх=Uбm/Iбm=8/0,072=111Ом
Несучий режим
Потужність високочастотних коливань
Струм першої гармоніки та напруга на контурі
Постійна складова колекторного струму
Потужність, яка підводиться до генератора
Розсіювана потужність на аноді
ККД колекторного кола
Напруга збудження
UC.H=UC.M
Напруга зміщення
Амплітуда напруги відео частоти
UW=ЕC.M +ЕC.Н =0,5+(4,25)=4,75В
Струм бази в несучому режимі
Найбільше миттєве значення струму бази
Іб1Н=0,2.ІкН=0.2.0,09=0.045А
Кут відтину імпульсів
отже a0с=0,218 a1с=0,391
Постійна складова та перша гармоніка струму сітки
І0с1Н=0,65.Іс1Нa0с=0,65.0,045.0,218=0,0064А
І1с1Н=0,65.Іс1Нa1с=0,65.0,045.0,391=0,0114А
Струм відео частоти в колі сітки
ІW=ІБо.M - ІБо.Н=0,015-0,0064=0,0086А
Потужність яку повинен віддати модулятор
Рмод=0,5ІW UW=0,5.0,0086.4,25=0,018Вт
Опір на який навантажують модулятор
3.3.Розрахунок опорного автогенератора
Рисунок 3 – опорний автогенератор.
Вихідні данні для розрахунка:
Рн=5мВт,
Виберемо кварцa з такими параметрами:
fкв=22,2МГц, QK=5.103, CK=0,32пФ, rК=50.103Ом, С0=7пФ
LK=2,53мкГн RK=10Ом
Частота генерації
fкв1=22,2МГц,
Для АГ вибираємо транзистор ГТ311 fs=65MГц, ІКmax=50мА, РКтах=150мВт, ЕКстах=12В, Евідт=0,3В, Ucтmax=2В, S=0,127мА/В
Вибираємо ЕК=0,5ЕКсmax=6В
Fроб=22,2МГц< 0,5fs=32,5MГц
Вибираємо кут відтину Q=600, при цьому g1(Q)=0,27, g0(Q)=0,15, cos(Q)=0,5
Розрахуємо елементи частотнозадаючого кола КГ
Розрахунок керуючого опору
Обчислимо
Вибираємо Кo<Ki<Ku<Kp, тобто Ко=0,1
Знаходимо опори
Визначаємо ємності для частоти f1=22,2МГц
Амплітуда напруги на колекторі
Амплітуда струму першої гармоніки
Потужність що віддається колом колектора
Потрібний опір колекторного навантаження
При Q=60о a0(Q)=0,18 a1(Q)=0,4
Знайдемо амплітуду коливань на базі транзистора
При b0min=15 IБ0=ІК0/b0=0,45мА
Знайдемо напругу зміщення на базі
Для самозбудження необхідно Езб>Евідт В момент ввімкнення це забезпечується подільником R1=30кОм R2=3,3кОм (опори вибрані з досить високим опором щоб не шунтувати ВЧ коло генератора)
Для переходу в стаціонарний режим необхідно забезпечити
В схемі ставиться R3=62Ом
Розрахуємо потужність яка розсіюється на кварці:
Ррозс.кв=0,5І2к1Rкв=1,12мВт<Ppкв.доп=2мВт
Розрахуємо ємності С3 та Сбл
4.Розробка конструкції
Передавачі ТБ зображення являються невід’ємною частиною телевізійних передавачів, які в свою чергу конструктивно виконуються у вигляді шаф, які складаються з блоків. Блочна конструкція дозволяє зменшити її габаритні розміри і збільшити ремонтопригодність обладнання. Тому конструктивно оформимо передавач у вигляді шафи.
Пристрій, що розробляється, передбачається виготовити у вигляді чотирьох окремих блоків:
- схема виходу та кінцеві каскади;
- модулятор;
- попередні каскади та опорний генератор;
- блок живлення.
А) Конструкція четвертого блоку.
Корпус виготовлений із заліза. Орієнтовні розміри 1100х1000х1800.
На передній стінці розміщені:
- вимикач мережі;
- індикатор мережі ;
- ампереметри та вольтметри споживаних струмів та напруг;
На задній стінці розміщені:
- роз’єми живлення;
- клема заземлення.
Б)Конструкція третього блоку.
Корпус виготовлений з легкого металу (дюралюміній), що покривається антикорозійним покриттям.
На передній панелі панелі розміщаються слідуючі елементи :
- вимикач живлення;
- світловий індикатор живлення;
- стрілочні вольтметри для контролю рівня вихідного сигналу, напруги живлення;
-
- перемикач робочої частоти;
- вхідний роз’єм „вхід НЧ” для подавання сигналу з лінійного виходу джерела сигналу звукової частоти.
Для покращення теплообміну між елементами схеми передавача та оточуючим середовищем в верхній панелі та на стінках корпусу передбачені вентиляційні щілини.
Крім того на задній стінці корпусу розміщені наступні елементи:
- роз’єм для підімкнення живлення;
- гнізда плавких запобіжників;
- клема „земля”;
- роз’єм для підімкнення модулятора.
Орієнтовні розміри корпусу 430х320х135 мм.
В)Конструкція другого блоку.
Корпус виготовлений із заліза. Орієнтовні розміри 1100х1000х1800.
На передній стінці розміщені:
- вимикач живлення;
- індикатор живлення ;
- ампереметри та вольтметри споживаних струмів та напруг;
На задній стінці розміщені:
- роз’єми живлення;
- клема заземлення;
- роз’єми виходу модулюючого сигналу;
- роз’єми вхолу від попередніх каскадів.
Г) конструкція першого блоку.
Корпус виготовлений із заліза , орієнтовні розміри 1100х2900х1800.
Всередині блоку змонтовано повітряне охолодження, тобто примусову вентиляцію, а також окремо для кожного каскаду водяне охолодження для аноду ламп вихідного каскаду .
На передній стінці блоку змонтовані:
- вимикаж живлення;
- індикатор живлення;
- амперметри струмів живлення та антенного;
- індикатор робочої частоти.
На задній стінці знаходяться:
- роз’єм живлення;
- роз’єми для під’єднання виходу модулятора та виходу з попередніх каскадів;
- клема заземлення;
- гнізда для запобіжників.
Аналіз виконання проекта
В результаті отримано проект передавача ТБ зображення телевізійного передавача, відповідаючий поставленим вимогам:
Потужність в антені 4000Вт при заданому рівні бічних випромінювань які досягаються, ввімкненням в антенне коло фільтра гармонік типу m та двух типу k які комплекно поєднані в мості складання потужності.
Необхідна стабільність забезпечується кварцевим резонатором із генератором плавнго діапазону. Шляхом помноження частоти на виході.
Література
1. В.Я. Канцельсон “Справочник по електровакуумным приборам” М:. – 1969.
2. Е.С. Лавриненко “Справочник по полупроводниковым приборам” К: – 1980.
3. В.В. Шахгильдян “Проектирование РПУ” М.: - 1976.
4. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов/ В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Луховкин и др. – М.: Радио и связь, 1990. – 432 с.: ил.
5. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/ А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.: Под ред. Н.И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990. – 624 с.: ил.
6. Справочник радиолюбителя/ Р.М. Терещук, Р.М. Домбругов, Н.Д. Босый, С.И. Ногин и др. – К.: Техніка 1965.
ЗАВДАННЯ
На КП по курсу ПГ та ФРС
Варіант 5 Група РЗ Курс 5 Студент Ставінський А.В
Розробити радіопередавач по таким технічним даним:
1. Назва радіопередавача ТБ зображення
2. Режим роботи стандарт
3. Потужність в антені 1000Вт
4. Робочі частоти 9 та 11 канали
5. Вид модуляції та її параметри стандарт
6. Схема виходу за вибором
7. Данні антени r=75Ом
8. Метод стабілізації частоти кварц
9. Підсилювальні елементи за вибором
10. Живлення мережа
Дата видачі ТЗ: 20.09.99. Захист КП:
Керівник О.О. Дрючин
Рисунок 4-Конструкція передавача.