Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 100118
Наименование:
Контрольная ОБГРУНТУВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ЕЛЕМЕНТВ НВЧ ТРАКТУ ТРОПОСФЕРНО СТАНЦ Варант №4
Информация:
Тип работы: Контрольная.
Предмет: Электроника.
Добавлен: 02.11.2016.
Год: 2015.
Страниц: 41.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Міністерство освіти і науки України
Інститут телекомунікаційних систем
Кафедра телекомунікаційні системи та мережі
дисципліна «Технічна електродинаміка та поширення радіохвиль» (кредитний мод.2. «Техніка та прилади НВЧ телекомунікацийних систем» ) для напрямів підготовки (бакалавр): “6.0910 Електронні апарати, 6.0924 Телекомунікації”
ДОМАШНЯ КОНТРОЛЬНА РОБОТА
“ ОБГРУНТУВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НВЧ ТРАКТУ ТРОПОСФЕРНОЇ СТАНЦІЇ ”
Варіант №4
Виконав: студ. гр. ___ ___ (шифр групи) __.___ (прізвище, ініціали) ___ (підпис) захистив роботу «__»___2015р. з оцінкою___ ___ (підпис викладача)
Київ - 2015 ? Зміст
1.Стислий аналіз загальних принципів конструювання трактів НВЧ та їх функціональних пристроїв………..….3 2.Аналіз методів поліпшення технічно-економічних характеристик……….5 3.Стислий аналіз методів боротьби із завмираннями сигналів в системах зв’язку, які використовують далеке тропосферне розповсюдження (ДТР)…..10 4.Розрахунок енергетичного потенціалу тропосферної радіолінії………...11 5.Загальна структурна схема ТРС та стислий опис роботи станції………..…16 6.Структурно-принцип ва (функціональна) схема НВЧ тракту ТРС та пояснення її принципу дії………..……17 7. Обґрунтування і розрахунок функціональних елементів та вузлів НВЧ тракту ТРС згідно варіанту завдання………...………18 7.1. Малошумні підсилювачі НВЧ ………18 7.2. Параметричні підсилювачі на напівпровідникових діодах ……….20 7.3. Параметричні діоди………..……22 7.4. Двоконтурний НПП (ДПП)………22 7.5. Шумова температура й коефіцієнт шуму ДПП………..25 7.6. Смуга пропускання ДПП……….…25 7.7. Загальні енергетичні відношення для кіл з нелінійною ємністю….….27 7.8.Основні якісні показники параметричних підсилювачів, класифікація……….…..32 7.9. Розрахунок мікросмугового ДПП 6см діапазону хвиль………...34 Висновки………...…….40 Список використаної літератури………..41 ? 1.Стислий аналіз загальних принципів конструювання трактів НВЧ та їх функціональних пристроїв
Створюючи ПНВЧ, зазвичай дотримуються таких загальних правил. Контактні зєднання окремих елементів деталей ПНВЧ мають бути стійкі, з малим перехідним опором за будь-яких умов експлуатації. Кількість таких зєднань має бути мінімальною. Це зменшує нестабільність параметрів ПНВЧ, а також запобігає появі «наведень» і зменшує ступінь їх впливу. Довжина відрізків ЛП, що зєднують елементи ПНВЧ, має бути малою для мінімізації внесених ними втрат і частотної залежності параметрів ПНВЧ. Електрогерметичність ПНВЧ має бути високою для розвязки електромагнітних полів усередині й поза ПНВЧ. До елементів регулювання ПНВЧ (змінних атенюаторів, гвинтів настройки та ін.) має бути зручний доступ у робочих умовах. У разі потреби передбачається можливість настройки чи перевірки параметрів основних елементів ПНВЧ (мостів, змішувальних камер і т. ін.), а також заміни електровакуумних і напівпровідникових приладів (ЛБХ, клістронів, ЛПД) За звичай, у ПНВЧ приймача (прийомопередавача) мають бути малі габарити, маса та обєм. У більшості випадків конструкція ПНВЧ має бути механічно міцною та жорсткою, щоб забезпечити задані високу вібростійкість, ударостійкість і збереження електричних параметрів пристрою в умовах підвищеної вологості, зниженого тиску, а також у разі змін температури навколишнього середовища. Для цього ПНВЧ та окремі його вузли й елементи амортизують, герметизують і в разі потреби термостабілізують (термостатують). Хвилевідні й коаксіальні елементи ПНВЧ найчастіше виготовляють із латуні чи алюмінію з подальшим нанесенням на їх поверхні металевих і неметалевих антикорозійних покрить (лакофарбових і окисних плівок). Застосування алюмінію та його сплавів зменшує масу ПНВЧ. Хвилевідні елементи складної конфігурації (наприклад, згорнуті Т-мости) із жорсткими допусками на розміри, особливо елементи міліметрових хвиль, виготовляють методами гальванопластичного нарощування на спеціальні оправки. Для підвищення електрогерметичності й широкосмуговості, а також для зменшення втрат у ПНВЧ кількість фланцевих зєднань дросельного чи контактного типу має бути мінімальною. Дросельно-фланцеві зєднання рідко застосовують у ПНВЧ через низьку електрогерметичність (близько 60 дБ у 3-сантиметровому діапазоні) та обмежену широкополосність. Їх використовують, наприклад, для зєднання елементів, вікна звязку яких трохи виступають чи заглиблені щодо площини фланців, а також у хвилевідних конструкціях змішувачів. Завдяки простоті конструкції, широкосмуговості та високій електрогерметичності в ПНВЧ ширше застосовуються контактні фланцеві зєднання, іноді зі спеціальною бронзовою контактною прокладкою. Зєднання з контактними прокладками забезпечують найменші втрати та максимальну електрогерметичність Зокрема, у 3-сантиметровому діапазоні (для хвилеводу 10 х 23 мм) електрогерметичність стандартних контактних фланцевих зєднань становить 70 дБ без прокладки та 90... 100 дБ із бронзовими розсіченими прокладками. Компонування елементів ПНВЧ у єдину конструкцію залежить від складності схеми та вимог щодо її розміщення в блоці. У багатьох випадках ПНВЧ має найменший обєм, якщо його елементи розташовано в площині (у деяких випадках у двох площинах), паралельній широкій стінці хвилеводу, а органи регулювання й доступ до активних приладів - з одного боку від цієї площини. При цьому для зменшення габаритів ПНВЧ окремі хвилевідні елементи (змішувачі, мости, фільтри тощо) розміщують упритул один до одного вузькими стінками. Однак, як уже було зазначено, потреба в доступу до високо-потужних ЕВП з обмеженим терміном служби, забезпеченні регулювання, відведенні тепла та інші фактори змушують у багатьох випадках використовувати просторово розподілені конструкції. ? 2.Аналіз методів поліпшення технічно-економічних характеристик Комплексна мініатюризація. Мета комплексної мініатюризації - оптимізація параметрів апаратури на основі вдосконалювання схемотехніки, компонентної бази, конструкцій, технології. Можна виокремити такі її складові: відшукування оптимальних функціональних схем побудови апаратури; дотримання конструктивно-технол гічної єдності блоків різного призначення; застосування полегшених високоміцних композиційних матеріалів для несучих конструкцій, хвилевідних структур і антен; технічна сумісність (за вхідними та вихідними параметрами, живленням, габаритними розмірами, електроживленням і т. ін.) електронних блоків і пристроїв автоматики, електропривода, комутації; широке застосування ІС і модулів, мікропроцесорів, волоконно-оптичних ЛП, пристроїв функціональної електроніки; уніфікація устаткування та контрольно-вимірювал ної апаратури.
Збільшення ККД та зменшення споживаної потужності. Донедавна ККД не вважали основним параметром напівпровідникових ПНВЧ. Однак потреба в створенні мобільних, переносних і бортових станцій; приймальних станцій прямого супутникового телебачення (ТБ), репортажної апаратури ТБ та інших пристроїв поставила проблему зменшення потужності, споживаної модулями НВЧ, а отже, і збільшення їх ККД. Є такі методи підвищення ККД пристроїв НВЧ та зменшення енергоспоживання апаратури в цілому: їх схемна оптимізація на основі застосування ефективних активних приладів; запровадження найекономічніших режимів їх роботи (наприклад, вихідний каскад передавача має працювати в режимі максимально можливого ККД, за якого рівень унесених спотворень і побічних випромінювань ще не перевищує допустимого); формування й обробка сигналів, керування ними повязані з витратами енергії, тому ці операції провадять на низькому рівні потужності; застосування ЛП із малими втратами, зменшення їх довжини та кількості НВЧ зєднань; зменшення втрат на відбиття й перетворення основної хвилі в інші типи хвиль; використання розвязувальних феритових приладів, фільтрів та інших пристроїв із малими втратами; зменшення потужності, споживаної в колах керування, контролю, автоматичного регулювання тощо; використання мінімальної кількості номіналів напруг живлення. Вимоги до якості енергії (пульсації, нестабільності) різних кіл живлення мають бути, якщо можна, ідентичними й невисокими. Кожний із зазначених методів має комплексний характер.
Проблема тепловідведення. У звязку з невеликим значенням ККД пристроїв НВЧ виникає проблема відведення виділюваного ними тепла. На електричні характеристики ПНВЧ негативно впливає як підвищення їх температури, так і різкі її коливання. Зокрема, через підвищення температури прискорюється старіння полімерних діелектриків і провідникових матеріалів, погіршуються захисні властивості покриттів, змінюються розміри конструктивних елементів, що призводить до незворотних деформацій (відколів і розтріскувань покриттів і основ, порушенню механічних кріплень, обриву вводів активних елементів), зміни АЧХ та ФЧХ схем, скорочення терміну служби активних приладів унаслідок деградаційних ефектів у напівпровідниках. Основний метод тепловідведення - розсіювання радіатором тепла в навколишній простір із використанням конвекції, тепловідвідних елементів, теплових трубок. Примусове повітряне чи рідинне охолодженні перешкоджає мініатюризації апаратури. Підвищувати ефективність тепловідведення іноді вдається схемним перекомпонуванням ПНВЧ, наближаючи тепловидільні прилади до радіатора. Термостатування окремих елементів, схем і пристроїв за знижених температур з використанням напівпровідникових охолоджувачів на основі ефекту Пельтьє призводить до збільшення споживання потужності на термостатування, а також маси ПНВЧ та джерел живлення. Однак зниження температури, наприклад, твердотільних генераторів збільшило в сотні разів їх довговічність, що дало змогу істотно підвищити надійність приймальних систем супутникового звязку.
Забезпечення надійності модулів НВЧ. Тривалість безперебійної роботи систем звязку НВЧ, тобто їх надійність, винятково велика. У багатьох випадках перерви звязку спричиняють великі економічні втрати, політичні ускладнення, а також загибель людей. Водночас ТРЛ і РРЛ складаються з десятків і сотень станцій; бортові ретранслятори ШСЗ працюють у режимі багатостанційного доступу, при цьому кожна станція містить у собі ЕВП та безліч НП пристроїв НВЧ. За цих умов, якщо не передбачити відповідних заходів, вихід із ладу тільки одного елемента може призвести до аварії на станції та, отже, до перерви звязку на лінії. Загальна програма забезпечення надійності систем і засобів звязку реалізується зокрема й на етапах розробки, виробництва, а також експлуатації ПНВЧ. На етапі розробки вишукують оптимальні принципи побудови модулів, що мають поліпшені технічні й експлуатаційні параметри порівняно з приладами, які застосовувалися раніше; визначають потрібні методи контролю режиму роботи найвідповідальніших вузлів (простого контролю), аналізу причин погіршення роботи чи відмови (діагностичного контролю) та оцінки якості роботи для попередження відмов у майбутньому (прогнозного контролю). На етапі виробництва на надійність модулів впливає багато факторів: як внутрішніх (кваліфікація кадрів, стан устаткування тощо), так і зовнішніх (якість висхідних матеріалів і комплектувальних виробів). На цьому етапі потрібно застосовувати прогресивну технологію, що виключає (або зменшує) вплив субєктивних факторів. Експериментальні методи оцінки та прогнозування якості НВЧ приладів дають змогу на цьому етапі досить ефективно відбраковувати потенційно ненадійні прилади. Потрібно створювати виробничі й експлуатаційні запаси за параметрами: фактичні параметри приладів мають бути вищі, ніж потрібні, а режими роботи модулів - істотно не так напружені, як граничні (критичні). Для підвищення надійності засобів звязку (і ПНВЧ в їх складі) на етапі експлуатації передбачено такі заходи: спеціальний порядок уведення їх в експлуатацію; проведення комплексних здавальних випробувань; забезпечення відповідності умов роботи вимогам технічного завдання; своєчасне виконання регламентних і ремонтних робіт; відповідна підготовка чергових змін обслуги; виявлення потреби в додаткових виробничих запасах за параметрами тощо. Підвищити надійність засобів звязку, що містять прилади НВЧ з недостатньою надійністю, можна резервуванням як цих приладів, так і блоків, у які вони входять. Резервування апаратури особливо широко застосовується в ретрансляторах РРЛ і бортових транспондерах на ШСЗ. Скорочення часу переходу на резервний комплект приладів НВЧ (охолоджуваних вихідних підсилювачів потужності тощо) у разі великого часу їх виходу на робочий режим до-сягається застосуванням «гарячого резерву». На резервне устаткування в цьому випадку постійно подається напруга живлення, але інформаційний сигнал через нього не проходить. Проблеми зниження вартості твердотільних пристроїв. Зменшити вартість модулів можна такими засобами: на етапі їх розробки - раціональними конструктивно-технол гічними та схемно-топологічними рішеннями, застосуванням недорогих матеріалів і комплектувальних елементів; на етапі виробництва - малою трудомісткістю виготовлення всіх елементів, складання, корпусування, регулювання, випробувань. У разі крупносерійного автоматизованого виробництва вартість ПНВЧ знижується приблизно на порядок зі збільшенням обсягу випуску на три порядки. Зниженню вартості модулів також сприяє раціональна організація їх збереження, збуту, експлуатації, ремонту. Розробляючи перспективні засоби звязку, слід орієнтуватися не на ремонт несправних ПНВЧ (який мало піддається автоматизації), а на заміну їх справними типовими елементами.
Про використання компонентів і ПНВЧ загального й часткового застосування. Поліпшення техніко-економічних характеристик апаратури звязку можливо тільки тоді, якщо є відповідна компонентна база. Однак можливості промисловості щодо її випуску й удосконалювання обмежені. Тому потрібна стандартизація елементів НВЧ широкого засто-сування й розробка їх функціональних розмірно-параметричн х радів. Доцільно організувати масове виробництво зазначених пристроїв за типом виробництва резисторів і конденсаторів. При цьому потрібно передбачити узгодженість параметрів і характеристик ПНВЧ, можливість їх стикування. У багатьох випадках неможливо досягнути найвищої ефективності розроблюваної апаратури на основі використання тільки універсальних компонентів і ПНВЧ. Спеціалізовані електронні компоненти дають змогу оптимізувати структуру, конструкцію й характеристики виробу. Щоб не знижувати продуктивність праці, треба освоювати й застосовувати уніфіковані базові технологічні процеси, які допускають швидку зміну виробів, що випускаються. Великі ІС НВЧ, специфічні для конкретної апаратури звязку, слід розробляти й випускати на основі серійних активних компонентів на підприємствах-вигото лювачах цієї апаратури. Іноді доцільно розроблювати великі інтегральні схеми (ВІС) і на підприємствах, що виготовляють ком-понентну базу.
Охолодження пристроїв НВЧ як засіб підвищення ефективності їх роботи. Одним із методів подальшого поліпшення параметрів радіотехнічних систем, наближених до гранично досяжних значень за звичайних робочих температур, — термостабілізація режиму й особливо охолодження відповідальних приладів і пристроїв. Зниження робочої температури, за звичай, дає можливість досягти таких результатів: підвищити надійність роботи твердотільних приладів, оскільки більшість процесів деградації (дифузія шкідливих домішок, електроміграція тощо) — це термоактиваційні процеси (швидкість хімічних реакцій, що призводять до корозії, зростає зі збільшенням температури); знизити шумові потужності (P_ш=4kT?fR) резистивних елементів і електричних переходів (і тим самим підвищити чутливість приймальних систем); зменшити дисипативні втрати в ЛП і резонаторах,що дозволяє зменшувати їх масу й габарити, а також створювати генератори на надпровідних резонаторах із прецизійною стабілізацією частоти; поліпшити тепловідведення, оскільки в більшості матеріалів теплопровідність істотно підвищується зі зниженням температури та стає максимальною в разі Т- 20...70 К; використовувати фізичні явища, які виявляються тільки за низьких температур (надпровідність; збільшення рухливості електронів у напівпровіднику ; збільшення кривизни ВАХ змішувальних діодів, а отже, зниження потужності гетеродина та впливу його шумів)... ? Висновки
В даній розрухунково-графічн й роботі були розглянуті загальні принципи конструювання НВЧ трактів та пристроїв, а також було розраховано окремий елемент тракту НВЧ. Тропосферні лінії звязку можуть застосовуватися в первинній цифровій мережі звязку України в складі кільцевої опорної мережі і як лінії прямого звязку між мережевими вузлами. Оскільки рокадні напрямки передачі інформації забезпечують тільки розподіл потоків між кільцевими магістралями, на них доцільно налагоджувати тропосферний звязок, лінії якого відрізняються великою довжиною інтервалів і достатньою пропускною здатністю (N х 2,028 Мбіт/с). В Україні тропосферні системи передачі типу Р-423 у діапазоні частот 4,4-4,8 ГГц випускає ВО "Олімп". Елемент, який необхідно було розрахувати це - малошумовий підсилювач на ПУ.
Список використаної літератури
1. Ліпатов А. О. Пристрої НВЧ телекомунікаційних систем: Навч.посіб.-К.: ТВЦ Видавництво «Політехніка», 2003.-440 с. Гупта К., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств: Пер.с англ.-М.: Радио и связь, 1987.-432 с. Интегральные устройства СВЧ телекоммуникационных систем./ М. Е. Ильченко, А. А. Липатов, Н. А. Могильченко и др.- К.: Техніка, 1998.-110 с. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких радиоволн./ Под. ред. Б. А. Введенского, М. А. Колосова, А. И. Калинина, А. С. Шифрина.- М.: Сов. радио, 1965. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн.- М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-558 с. Лебедев И. В. Техника и приборы СВЧ.- Т.1.- М.: Высш. шк., 1970.- 439 с. Проектирование интегральных устройств СВЧ: Справ./ Ю.Г. Ефремов, В. В. Конин, , А. А. Липатов и др.- К.: Техніка, 1990.-159 с. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. / Л. Г. Гассанов, А. А. Липатов, В. В. Марков, Н. А. Могильченко.- М.: Радио и связь , 1998.-288 с. Фельдштейн А. Л., Явич Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники.- М.: Сов. радио, 1967.-652 с. Фуско В. СВЧ цепи.Анализ и автоматизация проектирования./ Под. ред. В. И. Вольмана.- М.: Радио и связь , 1990.-184 с. Микроэлектронные устройства СВЧ./ Н.Т. Бова, Ю.Г. Ефремов, В. В. Конин и др.- К.: Техніка, 1984.-184 с. Электродинамика и техника СВЧ.-Ч.2: Техника сверхвысоких частот.- М.: Воениздат, 1985.-251 с. Основы проектимрования антенных устройств СВЧ. Ч. 2/ В. Е. Ямайкин, В. Н. Ковалев, В.Г. Маслов, А. В. Рунов, - Минск, 1972. Семенов Н.А. Техническая электродинамика – М.: , Связь, 1973. – 480 с. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: , Высшая школа, 1992. – 416с. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика – М.: , Радио и связь, 2000. – 536 с. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика – М.: , Связь, 1971. – 487с. Якорнов Е. А. Техническая электродинамика. Конспект лекций-Киев:, НТУУ «КПИ», 2001.-322с. Ліпатов А.О., Могільченко М.О., Якорнов Є.А. Технічна електродинаміка та поширення радіохвиль (мод.2. Ч.1 «Техніка та прилади надвисоких частот телекомунікаційних систем»). Конспект лекцій (на магнітних носіях).
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
