close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Filatov 009A2F51E0

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Методические указания
Санкт-Петербург
2015
Составители: Б. А. Павлов, В. Н. Филатов
Рецензент – кандидат технических наук, доцент В. И. Исаков
Содержатся программа курса с изложением разделов дисциплины, требования, предъявляемые к освоению материала, перечень лабораторных работ, вопросы для самопроверки, контрольные задания
и список рекомендуемой литературы по дисциплине «Радиопередающие устройства».
Предназначены для студентов заочной формы обучения по направлению «Радиотехника».
Публикуется в авторской редакции.
Компьютерная верстка В. Н. Костиной
Сдано в набор 04.12.2014. Подписано к печати 04.03.2015. Формат 60×84 1/16.
Усл. печ. л. 0,7. Тираж 100 экз. Заказ № 62.
Редакционно-издательский центр ГУАП
190000, Санкт-Петербург, Б. Морская ул., 67
© Санкт-Петербургский государственный
университет аэрокосмического
приборостроения, 2015
1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цели и задачи дисциплины
Дисциплина «Радиопередающие устройства» базируется на ранее изучаемых дисциплинах:
– физика (электричество и магнетизм, физика твердого тела);
– высшая математика;
– схемотехника аналоговых электронных устройств;
– основы теории цепей;
– радиотехнические цепи и сигналы.
Целью преподаваемой дисциплины является изучение студентами принципов работы и построения радиопередающих устройств
и их основных блоков, вариантов применения в радиоэлектронных
системах различного назначения, способов реализации основных
узлов радиопередатчиков на транзисторах и интегральных микросхемах в ВЧ и СВЧ диапазонов волн.
Задачами изучения дисциплины являются:
– изучение вопросов теории и техники генерирования и усиления высокочастотных колебаний;
– изучение вопросов стабилизации частоты генерируемых высокочастотных колебаний;
– изучение принципов и способов модуляции.
1.2. Требования к уровню освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины «Радиопередающие устройства» студенты должны ЗНАТЬ:
– принципы построения радиопередающих трактов систем радиосвязи, радиолокации, радионавигации и радиоуправления;
– теорию и технику усиления, генерирования и модуляции сигналов;
3
– оптимизацию режимов усилителей мощности (генераторов
с внешним возбуждением);
– принципы и способы стабилизации частоты, построение возбудителей передатчиков на основе синтезаторов частот;
– способы получения модулированных колебаний.
В результате изучения дисциплины «Радиопередающие устройства» студенты должны УМЕТЬ:
– составлять функциональные схемы основных типов передатчиков (связных, радиолокационных, телевизионных);
– рассчитывать оптимальные режимы основных каскадов радиопередающих устройств;
– использовать ЭВМ для моделирования и расчета каскадов передатчика;
– осуществлять настройку и эксплуатацию передатчика.
1.3. Объем дисциплины и виды учебной работы
В таблице 1 указаны перечень и объем составляющих учебной
работы, вид итогового контроля.
Таблица 1
Виды учебной работы
Заочная форма обучения
Всего часов
Семестр
5
Контрольная работа
135 
16 
8
8
одна
135 
16 
8
8
одна
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля
119 
Экзамен
119 
Экзамен
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
1.4. Содержание дисциплины
Настоящая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 210400 «Радиотехника», квалификация – бакалавр техники и технологии.
Дисциплина включает следующие разделы:
4
1. Общие сведения о радиопередающих устройствах. Принципы
построения и состав радиопередатчиков.
2. Генераторы с внешним возбуждением (ГВВ).
3. Пассивные цепи ГВВ.
4. Возбудители радиопередатчиков.
5. Генераторы в СВЧ диапазоне.
6. Модуляция в РПУ.
7. Радиопередатчики СВЧ на электронных приборах с динамическим управлением.
Тема 1. Общие сведения о радиопередающих устройствах
(РПУ). Принципы построения и состав радиопередатчиков
Функции РПУ, выполняемые в радиоэлектронных системах.
История развития РПУ. Классификация, структурные схемы и составные части РПУ. Основные технические характеристики радиопередатчиков, предъявляемые к ним требования.
Вопросы для самопроверки
1. Из каких элементов состоит система радиосвязи?
2. Какие функции выполняет передатчик в системах радиосвязи?
3. Какие функции выполняют отдельные элементы структурной
схемы радиопередатчика?
4. От чего зависит вид структурной схемы радиопередатчика?
Тема 2. Генераторы с внешним возбуждением
Принцип работы ГВВ. Обобщенная схема ГВВ. Энергетические
соотношения для входной и выходной цепей. Электронные режимы ГВВ. Гармонический анализ импульсов выходного тока активного элемента (АЭ). Оптимизация режима ГВВ изменением сопротивления нагрузки и угла отсечки тока АЭ. ГВВ на биполярных и
полевых транзисторах. Умножители частоты.
Вопросы для самопроверки
1. По какому принципу выбираются режимы АЭ в ГВВ?
2. Каковы признаки и свойства недонапряженного, перенапряженного и критического режимов АЭ?
3. Как зависят энергетические характеристики ГВВ от режима
работы АЭ?
4. Приведите примеры принципиальных схем усилителей мощности и умножителей частоты.
5
Тема 3. Пассивные цепи ГВВ
Цепи питания и смещения АЭ в ГВВ. Цепи согласования (ЦС) с нагрузкой. Основные требования, предъявляемые к ЦС. Фильтрация
требуемых гармоник. Узкополосные ЦС. Широкополосные ЦС.
Выходные колебательные системы (схемы выхода) радиопередатчика. Способы сложения мощностей в радиопередатчиках.
Принцип мостового сложения мощностей. Мостовые схемы сложения мощностей ГВВ.
Вопросы для самопроверки
1. Какие виды ЦС вы знаете? Чем определяется выбор той или
иной ЦС?
2. В чем различие простой и сложной схем выхода радиопередатчиков?
3. Каковы особенности настройки сложной схемы выхода радиопередатчика?
4. Каковы достоинства и недостатки различных схем сложения
мощностей?
Тема 4. Возбудители радиопередатчиков
Классификация возбудителей, основные параметры и требования
к ним. Транзисторные автогенераторы (АГ). Условия и режимы самовозбуждения и схемы АГ. Способы параметрической стабилизации частоты АГ. Кварцевая стабилизация частоты АГ. Схемы кварцевых генераторов. Методы прямого и косвенного синтеза частот.
Синтезаторы частот.
Вопросы для самопроверки
1. Как производится выбор элементов контура трехточечной
схемы АГ?
2. В чем смысл условий баланса фаз и амплитуд в АГ?
3. Чем определяется и от чего зависит стабильность частоты АГ?
4. Чем отличаются «мягкий» и «жесткий» режимы самовозбуждения АГ?
5. Каковы особенности применения кварцевого резонатора в АГ?
6. Каковы основные требования к диапазонным возбудителям?
7. В чем отличие прямого и косвенного синтеза частот?
Тема 5. Ламповые генераторы в диапазоне СВЧ
Основные проблемы усиления и генерирования колебаний
в СВЧ диапазоне. Применение в генераторах элементов с распреде6
ленными параметрами. Генераторы на металлокерамических лампах и коаксиальных резонаторах.
Вопросы для самопроверки
1. Что ограничивает наивысшую частоту генерируемых колебаний?
2. Какие колебательные системы используются в диапазоне СВЧ?
3. Каков физический смысл условия баланса фаз генератора
с учетом влияния конечного времени пролета электронов?
4. Схемы двухконтурных автогенераторов и особенности их настройки.
Тема 6. Модуляция в РПУ
Амплитудная модуляция, основные параметры и характеристики. Модуляция смещением. Модуляция изменением напряжения
питания. Однополосная модуляция – энергетическая эффективность, методы реализации, структурные схемы. Угловые виды модуляции, основные параметры и характеристики. Методы реализации. Амплитудная, частотная и фазовая манипуляции. Способы
и схемы. Импульсная модуляция, виды импульсной модуляции,
способы реализации импульсной модуляции.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое модуляционная характеристика? Какие модуляционные характеристики вы знаете? О чем судят по модуляционным
характеристикам?
2. Сравните различные способы амплитудной модуляции.
3. В чем принципиальное отличие однополосной модуляции от
амплитудной модуляции?
4. Как отличить частотную модуляцию от фазовой модуляции?
5. Какие методы стабилизации средней частоты вы знаете?
Тема 7. Радиопередатчики СВЧ на электронных приборах с динамическим управлением
Устройство и принцип действия пролетного клистрона. Основные
характеристики и параметры клистронов. Многорезонаторные
пролетные клистроны. Отражательный клистрон. Магнетронный
генератор. Принцип работы магнетрона. Виды колебаний в магнетроне и способы их разделения. Генераторы на лампах бегущей
волны (ЛБВ) и лампах обратной волны (ЛОВ). Структурные схемы
передатчиков на их основе.
7
Вопросы для самопроверки
1. В чем принципиальное отличие клистронного автогенератора
от лампового?
2. Что обеспечивает группирование электронов по плотности, от
чего зависит эффективность группирования?
3. Чем определяется траектория движение электронов в пространстве катод-анод магнетрона?
4. Что происходит в результате взаимодействия движущегося
электрона с высокочастотным полем вблизи резонатора анодного
блока магнетрона?
5. Каковы назначение и разновидности замедляющих систем?
6. От чего зависит полоса частот ЛБВ?
7. Какие достоинства имеют ЛБВ-М по сравнению с ЛБВ-О?
2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Цель выполнения лабораторных работ состоит в закреплении
знаний по основным разделам курса, развитие у студентов навыков
самостоятельного исследовательского подхода к изучению характеристик различных элементов РПУ, составление программ для
расчета основных параметров, выработка способности объяснить
наблюдаемые явления и процессы.
Содержание лабораторных работ включает в себя определение
основных параметров элементов РПУ, снятие необходимых зависимостей, исследование свойств различных вариантов построения
звеньев РПУ.
Перечень лабораторных работ приведен в таблице 2, в которой
указана их связь с соответствующим разделом дисциплины.
Таблица 2
8
№№
п/п
Номер
раздела
дисциплины
Наименование лабораторной работы
1
2
Исследование генератора с внешним возбуждением.
2
2, 3
Исследование транзисторного генератора
с внешним возбуждением и мостовой схемы
сложения мощностей транзисторных генераторов.
3
5
Исследование транзисторных автогенераторов
с кварцевой стабилизацией частоты.
4
6
Исследование схем амплитудной модуляции
транзисторных генераторов.
Окончание таблицы 2
№№
п/п
Номер
раздела
дисциплины
Наименование лабораторной работы
5
6
Исследование схем частотной модуляции
транзисторных генераторов.
6
6
Исследование импульсного модулятора.
7
7
Исследование автогенераторов
дециметрового диапазона.
3. ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ
Контрольная работа выполняется в виде реферата. Цель реферата – достижение наиболее полного и глубокого понимания специальных вопросов теории и техники радиопередающих устройств.
Для выполнения контрольного задания студент должен самостоятельно подобрать литературу, изучить материал по заданной теме
и лаконично изложить содержание вопроса в пояснительной записке. Кроме того, в реферате необходимо показать варианты конструктивных решений.
Варианты контрольных заданий
1. Транзисторные усилители мощности – режимы работы, энергетические характеристики и их зависимость от питающих напряжений и нагрузки, сложение мощностей усилителей, цепи питания
активного элемента (параллельная и последовательная схемы) и их
достоинства и недостатки, примеры практических схем.
2. Цепи согласования – назначение цепей согласования и требования к ним, узкополосные Г-, П- и Т-образные цепи согласования,
выходные колебательные системы (простая и сложная схемы выхода и их настройка), широкополосные цепи согласования на широкополосных трансформаторах и отрезках длинных линий.
3. Автогенераторы с кварцевой стабилизацией частоты.
Конструкция, свойства, эквивалентная схема, частотная и фазовая
характеристики кварцевого резонатора. Осцилляторная и фильтровая схемы кварцевых генераторов, их сравнение. Гармониковая
схема кварцевого генератора.
4. Синтезаторы частот и их место в современных радиотехнических системах. Параметры синтезаторов частот. Прямой и косвенный методы формирования сетки частот, их достоинства и недо9
статки. Структурные схемы синтезаторов с аналоговой и цифровой
обработкой сигналов.
5. Цифровой синтезатор частот с кольцом ФАПЧ – структурная схема и принцип работы, выбор шага сетки частот и опорной частоты. Делители с переменным коэффициентом деления.
Цифровой фазовый дискриминатор. Генератор, управляемый напряжением.
6. Ламповые СВЧ генераторы – особенности работы генераторных ламп в СВЧ диапазоне, предельная рабочая частота и особенности конструкции генераторной лампы. Двухконтурные автогенераторы и их настройка, конструкции ламповых СВЧ генераторов.
7. Пролетные клистроны – назначение, область применения,
конструкция, принцип работы (пространство дрейфа и параметр
группирования), основные характеристики и настройка.
8. Многорезонаторный магнетрон – назначение, конструкция,
основы теории процессов в магнетронных генераторах (движение
электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях, условия критического режима и синхронизации, взаимодействие
электронов с высокочастотным полем резонаторов, виды колебаний).
9. Магнетронный автогенератор – область применения, основные параметры, рабочие характеристики и выбор рабочей точки,
нагрузочные характеристики. Определение мощности и частоты
генерации магнетрона.
10. ЛБВ и ЛОВ О-типа – назначение, область применения, конструкция, принцип работы, замедляющие структуры, основные
характеристики, достоинства и недостатки.
11. ЛБВ и ЛОВ М-типа – назначение, область применения, конструкция, принцип работы, замедляющие структуры, основные
характеристики, достоинства и недостатки.
4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Нефедов В. И. Основы радиоэлектроники и связи: учеб. пособие. М.:
Высшая школа, 2009. 735 с.
2. Проектирование устройств генерирования и формирования
сигналов в системах подвижной радиосвязи / В. В. Шахгильдян,
В. Л. Карякин. М.: Солон-Пресс, 2011. 400 с.
3. Филатов В. Н. Модуляция в радиопередающих устройствах: учеб. пособие / В. Н. Филатов, Б. А. Павлов, Л. Д. Вилесов. СПб.: ГУАП, 2009. 60 с.
4. Устройства генерирования и формирования сигналов: методические указания к выполнению лабораторных работ // Л. Д. Вилесов,
В. Н. Филатов. СПб.: ГУАП, 2012. 37 с.
10
5. Цифровые и аналоговые системы передачи: учебник для вузов / В. И. Иванов и др. М.: Горячая линия-Телеком, 2003. 232 с.
6. Катанов В. И., Битюгов В. К. Основы радиоэлектроники и связи. Уч.
Пособие для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2006. 542 с.
7. Устройства формирования радиосигналов / Под ред. М. В. Благовещенского и Г. М. Уткина. М., Радио и связь, 1993. 408 с.
8. Радиопередающие устройства / под ред. В. В. Шахгильдяна. М.:
Радио и связь, 1996. 560 с.
9. Вамберский М. В., Казанцев В. И., Шелухин С. А. Передающие устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1984. 448 с.
10. Проектирование радиопередатчиков: учеб. пособие для высших
учебных заведений / Под ред. В. В. Шахгильдяна. М.: Радио и связь, 2000.
656 с.
11. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ / под ред. Г. М. Уткина. М.: Сов. радио, 1979. 320 с.
12. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. М.: Радио
и связь, 1987. 320 с.
13. Проектирование и техническая эксплуатация радиопередающих
устройств / М. А. Сиверс, Г. А. Зейтленок и др. Радио и связь, 1989. 368 с.
14. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ:
учеб. пособие для вузов / О. В. Алексеев, А. А. Головков и др. М.: Радио и
связь, 1987. 392 с.
15. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ / под ред. Г. М. Уткина. М.: Сов. радио, 1979. 320 с.
16. Воробьев И. М. Оборудование и эксплуатация радиостанций. М.:
Радио и связь, 1988. 320 с.
17. Каганов В. И. СВЧ полупроводниковые радиопередатчики. М.:
Радио и связь, 1981. 400 с.
18. Бадалов А. Л., Михайлов А. С. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС: справочник. М.: Радио и связь, 1990. 272 с.
19. Логачев А. Ф. Средства радиосвязи управления воздушным движением. М.: Транспорт, 1987. 214 с.
20. Сосновский А. А. Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1987. 256 с.
21. Устройства формирования и передачи сигналов: методические указания к выполнению лабораторных работ / Л. Д. Вилесов, А. С. Горшков,
Ю. П. Кириллин и др. Л.: ЛИАП, 1992. 46 с.
22. Радиопередающие устройства (Генераторы СВЧ): методические указания к выполнению лабораторных работ / Л. Д. Вилесов, Б. А. Павлов, А.
А. Старков. Л.: ЛИАП, 1987. 30 с.
23. Транзисторные передатчики: методические указания к выполнению курсового проекта / Л. Д. Вилесов, В. А. Кириллов,
А. А. Старков. СПб.: ГААП, 1994. 50 с.
24. Транзисторные передатчики СВЧ (Компьютерное проектирование и
схемотехническое моделирование): методическое пособие для дистанционного обучения / Л. Д. Вилесов, В. А. Кириллов. СПб.: ГУАП, 1998. 80 с.
25. Рыжков А. В., Попов В. Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи.
М.: Радио и связь, 1991. 265 с.
11
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ................................................
1.1. Цели и задачи дисциплины...............................................
1.2. Требования к уровню освоения дисциплины........................
1.3. Объем дисциплины и виды учебной работы.........................
1.4. Содержание дисциплины..................................................
3
3
3
4
4
2. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ.............................................
8
3. ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ.................................
Варианты контрольных заданий..............................................
9
9
4. Рекомендуемая литература......................................................
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
332 Кб
Теги
009a2f51e0, filatova
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа