Перспективы цифрового радиовещания (стр. 2 )

Передатчик имеет централизированное воздушное охлаждение. Для зашиты  обслуживающего персонала от поражении электрическим током передатчик снабжен электрической и механической системами блокировок. Встроенная измерительная аппаратура обеспечивает контроль режимов работы передатчика. Имеется также встроенная аппаратура допускового контроля глубины модуляции, мощности и КБВ антенного фидера. При уменьшении мощности и КБВ ниже определенного значения, исполнительное устройство (75-кВт блока или в режиме сложения исполнительное устройство, установленное в шкафу аппаратуры общей части), выдает световые сигналы и сигнал на запирание передатчика по ВЧ.

Большое внимание при конструкции современных радиовещательных передатчиков уделено проблеме надежности. Одним из путей повышения надежности является конструирование аппаратуры по блочному методу с использованием мостовых устройств, сложения выходных колебаний. Передатчик ДСВ-150 построен по принципу сложения мощностей двух однотипных 75-кВт моноблоков в общей нагрузке с помощью мостовой схемы. При выходе из строя одного из моноблоков автоматически обеспечивается коммутация исправного блока непосредственно на антенну, и передатчик продолжает работать половинной мощностью. Неисправный моноблок коммутируется на эквивалент антенны, проверяется и при ликвидации неисправности может быть включен в работу во время паузы в программе.

Высокочастотный тракт 75-кВт блока передатчика ДСВ-150 (рис.2.1) состоим из блока кварцевых генераторов БКТ и четырех каскадов высокой

частоты I-IV, выполненных по однотактной схеме и размещенных в шкафу ВЧ каскадов. Первые два каскада I-II апериодические, а III-IV резонансные усилители.

Как видно из структурной схемы, все элементы контурной системы размещены в двух шкафах. В дополнительном шкафу размещены: дополнительный контур третьего каскада, разделительные и блокировочные элементы, нейтродинные конденсаторы и контур третьей гармоники четвертого оконечного каскада.

Тракт НЧ 75-кВт блока передатчика содержит входные устройства ВУ и четыре каскада модуляционного устройства I-IV построенных по двухтактной схеме и охваченных глубокой ОС.  К входным устройствам относятся блок коммутации, рабочий и резервный усилители ограничители. Оборудование НЧ тракта 75-кВтблока (кроме выходного фильтра модулятора) размещено в шкафу НЧ каскадов.

Электропитание передатчика осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением 380 В от двух силовых вводов

В шкафу питания управления размещен стабилизатор (сухой трехфазный стабилизатор), от которого через контакты соответствующих реле получают питание цепи накала всех ламп и защитного тиратрона, цепи питания возбудителей, блока электронной защиты и сигнализации, линейного усилителя.

Для питания сеточных и анодных цепей передатчик имеет шесть выпрямителей. Выпрямии 2,5/1,25 кВ, а также блок управления теристорным регулятором ТР и блок электронной защиты и сигнализации БЗС размещены в шкафу выпрямителей. Все выпрямители, включая и мощный, для повышения надежности выполнены на твердых вентилях. Мощный выпрямитель управляется теристором регулятором, включенным в первичную обмотку трансформатора.

Рисунок 2.1- Структурная схема 75-кВт блока

2.2  Структурная схема передатчика после реконструкции

Согласно заданию на квалификационное проектирование, требуется провести реконструкцию передатчика «ДСВ-150» для цифрового радиовещания DRM. Так как передатчик «ДСВ-150» изначально был предназначен для аналогового вещания, для его работы с цифровым сигналом DRM требуется достаточно глубокая переделка структурной схемы передатчика. Структурная схема передатчика после реконструкции представлена на рисунке 2.2.

Основная проблема реконструкции связана с применением в типовом передатчике анодной модуляции, тогда как цифровой сигнал DRM представляет собой колебание с амплитудно-фазовой модуляцией и для его усиления требуется линейный усилительный тракт. Следовательно, непосредственное усиление сигнала DRM не представляется возможным. Перевод передатчика «ДСВ-150» в режим линейного усиления экономически не выгоден, так как пришлось бы полностью убирать мощный модуляционный тракт и понизить в 4 раза выходную мощность. Поэтому выбирается путь раздельного усиления фазомодулированной составляющей и огибающей сигнала DRM. Фазомодулированный сигнал выделяется путем ограничения уровня сигнала в предварительном усилительном тракте передатчика (т. е. убирается амплитудная модуляция), а огибающая выделяется детектором (АД). Фазомодулированный сигнал поступает на стандартный тракт усиления передатчика.

Спектр огибающей сигнала DRM содержит очень низкие частоты (например частота фреймов равна 2.5Гц), поэтому модулятор выполнен по схеме ключевого усилителя постоянного тока.  На блок ШИМ с детектора поступает огибающая сигнала DRM, на выходе блока получается последовательность широтно-модулированных импульсов (). Далее они усиливаюся до необходимого уровня в предварительном усилителе (ПУ) и поступают на вход выходной ступени модулятора. Так как усилители работают в ключевом режиме, то потери энергии в усилительных элементах

ничтожны и КПД получается близким к единице. Далее в выходном каскаде передатчика восстанавливается полный сигнал DRM (из усиленных фазомодулированной составляющей и огибающей сигнала DRM).

При использовании ключевого модулятора выходной каскад передатчика невозможно форсировать по напряжению (т. к. напряжение на выходе ключевого модулятора не может быть выше напряжения источника анодного питания 10 кВ). это означает, что мощность передатчика составит примерно лишь половину от исходной мощности передатчика. С учетом потери части напряжения питания на лампах модулятора, примерно 0,5 кВ, составит 9,5 кВ. Максимальная мощность выходной ступени передатчика  ДСВ-75 составляет:

кВт

Полагаем что КПД колебательной системы (КС) , тогда мощность выходной ступени передатчика после реконструкции составит:

кВт.

где: =20 кВ – максимальное анодное напряжение в передатчике ДСВ-150

А мощность в антенне кВт

Промышленный КПД передатчик ДСВ-150 в режиме амплитудной модуляции при составляет 45%.

Средняя колебательная мощность передатчика при

кВт

потребляемая мощностькВт

Выходную ступень передатчика оставим прежней – на трех лампах ГК-9Б, исключив бигармонический режим работы, применявшийся ранее в передатчике, для повышения КПД оконечного каскада ВЧ тракта.

Для ключевого модулятора используем лампы модулятора передатчика  ДСВ-75 (ГК-9б)

Параметры ГК-9Б:

       , , , , ,  , , , , , , ,

Рисунок 2.2. - Структурная схема передатчика после реконструкции

3. Расчет максимального режима генератора

Принципиальная схема выходного каскада передатчика представлена на рис 3.1

Рисунок 3.1. - Принципиальная схема выходного каскада

Максимальный коэффициент использования анодного напряжения:

       . 

Рабочий коэффициент использования анодного тока:

Амплитуда анодного напряжения:

       . 

Амплитуда первой гармоники анодного тока:

       

Сопротивление анодной нагрузки:

       .