Курсовой проект - Телевизионный передатчик звукового сопровождения
Подождите немного. Документ загружается.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра систем информационной безопасности
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине устройства генерирования и формирования сигналов
Тема: телевизионный передатчик звукового сопровождения.
Выполнил студент РТ-021 Т.В. Сологуб
Группа Подпись, инициалы, фамилия
дата
Руководитель М.И. Бочаров
Подпись, инициалы, фамилия
дата
Члены комиссии ___________________________
Подпись, инициалы, фамилия
дата
___________________________
Подпись, инициалы, фамилия
дата
Нормоконтролер М.И. Бочаров
Подпись, инициалы, фамилия
дата
Защищена _________________ Оценка _____________________
Дата
Воронеж 2006
2
Воронежский государственный технический университет
Кафедра систем информационной безопасности
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине устройства генерирования и формирования сигналов.
Тема работы: произвести расчёт параметров и разработать конструкцию связного
радиопередатчика с угловой модуляцией, по следующим исходным данным:
- рабочие частоты F
0min
, F
0max
, МГц…………………...…………..10-й канал;
- выходная мощность P
н max
, Вт……………………………………. ……….44;
- уровень внеполосного излучения P
поб.изл
, мкBт……………………..……25;
- девиация частоты
д
, кГц…………………………….……………..….……5;
- полоса модулируемых частот f, Гц…………………...………………….… - ;
- крутизна модулирующей характеристики кГц……………………………1.1;
- диапазон рабочих температур,
0
С………………………………………….…-;
- сопротивление нагрузки R
н
, Ом……………………………………..……… -;
- дополнительные условия:
- конструктивный расчёт…………………………………………….……….. -;
- нетиповой блок……………………………………………………………АРУ;
- электрический расчёт каскадов…………………………..……...…..ОГ, ПОК;
Студент группы РТ-021в Бучнев Александр Николаевич.
Перечень вопросов, подлежащих разработке: выбор структурной схемы
разрабатываемого устройства, расчёт структурной схемы, электрический расчёт
основных функциональных узлов, конструктивный расчёт, составление полной
принципиальной схемы всех каскадов передатчика.
Сроки выполнения этапов в течение одного семестра с 1.09.06 г. по 23.12.06г.
Срок защиты курсовой работы в течение периода с 23.12.06г. и до начала сессии
(26.12.06г.)
Руководитель М.И. Бочаров
Подпись, инициалы, фамилия
дата
Задание принял студент_______________________ А.Н. Бучнев
Подпись, инициалы, фамилия
дата
3
4
Замечания руководителя.
5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………...……………………………….….5
1. Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства……………………..6
2. Обоснование выбора типа элементов структурной схемы …...………………..8
2.1 Обоснование выбора типа преобразователя частоты…………………..…8
2.2 Обоснование выбора типа опорного генератора…………………………10
2.3 Обоснование выбора типа усилителей …………………………………...11
3. Расчёт структурной схемы ………………………………...……………………12
4. Электрический расчёт автогенератора…………………………………………16
5. Электрический расчёт ОК………...…………………………………………..…25
6. Конструктивный расчёт транзистора, согласованного с ферритом (связь с
антенной)………………………..………………………………………………..…26
7. Обоснование схемотехнического выбора отдельных узлов
радиопередающего устройства………………………..…………………………..29
8. Нетиповой блок- уменьшение уровня паразитной модуляции…..………..…30
Заключение……………………………………………………………………..31
Список литературы……………………………………………………………..32
Приложение 1…………………………………………………………………..33
Приложение 2…………………………………………………………………..34
Приложение 3 (Схема радиопередающего устройства)…………………..…35
Приложение 4 (Спецификация)………………………………………………36
6
Введение
Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные,
спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по
специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное
пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего
устройства (РПДУ).
Современный РПДУ представляет сложное устройство, состоящее из большого
числа каскадов и цепей. Для генерирования и формирования радиосигналов
используются различные приборы и активные элементы (АЭ): лампы, транзисторы и
т.д. Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими
его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое
качество модуляции.
Главной задачей курсового проектирования является выбор наиболее
эффективных путей реализации технических условий на проектируемое устройство.
Обязательны требования по обеспечению электромагнитной совместимости –
допустимые нестабильности радиочастоты и уровни побочных и внеполосных
излучений.
Передатчики с угловой модуляцией (УМ) получили широкое распространение в
радиосвязи. Их используют в системах подвижных служб (сухопутной, морской,
воздушной). Интенсивно изучается возможность использования УМ для
радиовещания на УКВ и более коротком диапазоне длин волн.
Проектирование современного РПДУ представляет сложную задачу,
требующую внедрения новой элементной базы и схемных решений, широкого
использования средств вычислительной техники, как на этапе проектирования, так и
в качестве управляющих и функциональных элементов.
7
1.Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства
Структурные схемы передатчиков с УМ, а именно с фазовой, весьма
разнообразны. Они различаются числом каскадов, уровнем проведения модуляции,
структурными схемами возбудителей /1/.
Передатчики с ФМ нашли широкое применение на практике из-за
существенных преимуществ по сравнению с амплитудной модуляцией (АМ) и
частотной модуляцией (ЧМ):
- хорошая помехоустойчивость;
- использование АЭ в выгодном энергетическом режиме.
Разнородный характер передаваемой информации (телефония, телеграфия,
передача данных и т.д.) требует выполнения жестких ограничений на такие
параметры передатчика, как стабильность частоты, нелинейные искажения,
амплитудно - и фазочастотные характеристики.
Тракт формирования ФМ сигнала обычно является маломощным, т.к. к уровню
вносимых искажений и стабильности характеристик предъявляются наиболее
высокие требования. В настоящее время применяется почти исключительно
фильтровой метод (метод повторной балансной модуляции), характеризуемый
высокой стабильностью качественных показателей основных узлов тракта
формирования /2,3/.
Узловым моментом разработки функциональной схемы является поиск такого
варианта решения, который обеспечит необходимое выполнение требований
задания на курсовую работу. Ориентировочная структурная схема одноканального
фильтрового формирователя ФМ сигнала приведена на рис.1.1 /1/.
Таковой схема является, потому что составляется на основе обобщения опыта
проектирования передатчиков. Подобный обобщённый подход позволяет
достаточно просто получить представление о том, каким в первом приближении
будет проектируемый передатчик, и при дальнейшем проектировании
согласовывать отдельные частные решения с общей структурной схемой
передатчика в целом. В целях достижения высокой стабильности частоты
современные передатчики чаще всего строят как многокаскадные. Устройство
представляет собой цепочку резонансных усилителей и модулятор на определённом
уровне (резонансный модулятор). Сигнал, снимаемый с источника информационных
частот 1, поступает на усилитель 2 для усиления с целью повышения уровня
мощности снимаемого с источника информационных частот 1 сигнала. В
резонансный модулятор 4 производится преобразование частоты и самая трудная
часть формирования ФМ сигнала. Синтезатор сетки частот 11 - это опорный
генератор несущей частоты, т. к. по заданию рабочие частоты - 208-212 (МГц).
8
1- источник информационных частот (микрофон);
2- усилитель мощности звуковой частоты;
3- корректор (фильтр низких частот);
4 – частотный модулятор;
5 - буферный усилитель;
6- полосовые фильтры;
7 - буферный усилитель;
8- фильтр;
9 - оконечный каскад;
10- выходная колебательная система;
11 - опорный генератор;
12-антенна.
Рисунок 1.1 – Ориентировочная структурная схема одноканального
фильтрового формирователя ФМ сигнала.
При высоких несущих частотах (такой режим имеет место в мощных
передатчиках) резонансный модулятор 4 формирует несущую частоту передатчика
(анализируя задание на курсовой проект следует отметить: передатчик является
мощным с высокой несущей частотой, т.к. выходная мощность равна 44Вт, а
рабочая сетка частот 208- 212 МГц). Нелинейные искажения частот подавляется
фильтром ПФ 6. Сформированный радиосигнал усиливается в промежуточных
усилителях 5,7, проходит через фильтр 8 и в оконечном каскаде усиливаются до
заданной мощности 9. Выходная колебательная система 10 подавляет паразитные
составляющие и, прежде всего гармоники основной частоты /1/.
К передатчикам с ФМ предъявляются высокие требования к стабильности
частоты. Для обеспечения требуемой стабильности поднесущие частоты
вырабатываются синтезатором сетки частот. Усиление ФМ сигнала осуществляется
в двух ступенях: в предварительных усилителях или усилителях промежуточной
Опорный генератор
9
11
ВКС
f
10
12
3 42 6 71
5
8
9
частоты и в оконечных каскадах усилителя мощности. Главными требованиями для
усилителей является высокая линейность и надёжность.
10
2. Обоснование выбора типа элементов структурной
схемы
2.1 Обоснование выбора типа преобразователя частоты
Существуют прямые и косвенные методы получения ФМ колебаний. При
прямом методе модулирующее колебание непосредственно воздействует на
необходимый для данной модуляции параметр – фазу высокочастотного колебания.
В этом случае ФМ осуществляется в цепи, через которую проходит ВЧ колебание и
сдвиг фазы выходного сигнала изменяется под действием сигнала модуляции.
В случае применения косвенного метода ФМ получается из частотной
модуляции и соответствующего преобразования сигнала.
Возможность получения глубокой линейной ФМ делает прямой способ
предпочтительным в радиовещательных и связных магистральных передатчиках
радиорелейных линий. При этом на очень высоких частотах стабильность средней
частоты можно повысить путём осуществления путём осуществления модуляции на
одной из вспомогательных поднесущих.
Сравнивая оба варианта получения ФМ колебаний, выяснилось, что косвенный
метод требует немного более сложной структуры схемы. Необходимо отметить
также и различие в требованиях к отдельным узлам их схем. Остановимся на блоке
умножения частоты. При одинаковой заданной девиацией частоты выходного
колебания передатчика необходимый коэффициент умножения частоты при
косвенном методе больше, чем при прямом методе (из-за различия индекса
модуляции ФМ на выходе частотного модулятора и фазомодулированного
автогенератора). Поэтому умножитель частоты в передатчике при косвенном методе
содержит большее число каскадов, а значит его схема более сложная. Также,
многократное умножение частоты увеличивает уровень шумов на выходе, что
недопустимо для многих систем низовой радиосвязи.
В курсовом проекте для получения фазомодулированных колебаний был
предложен прямой метод фазовой модуляции с помощью варикапа. Применяемые
для этой цели преобразователи частоты (ПЧ) состоят из фазового модулятора (ФМ)
и полосового фильтра (ПФ), не пропускающего колебание фазовых искажений,
образующиеся на выходе модулятора [3].
При проектировании и разработке ПЧ к ним предъявляют обычно следующие
требования:
1) малый уровень нелинейных искажений;
2) низкий уровень шумов по отношению к полезному выходному сигналу
(менее 60 дБ);
3) малое затухание полезного сигнала;
4) низкий уровень сигналов на выходе ПЧ от прямого прохождения;
5) стабильность характеристик ПЧ в заданных диапазонах амплитуд, частот,
фаз и температур;
6) высокая надёжность работы ПЧ.