Министерство образования и науки  Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

КАФЕДРА ОБЩЕЙ  ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по курсу

цифровые  устройства

на тему:

Анализ гармонического процесса

в отрезке  радиочастотного кабеля

Вариант 14 

                              

    Выполнил:                                                                 Проверил:                         

   Студент:  Евгения Геннадьевна                                                      Преподаватель: Полевский В.И.

    Факультет: РЭФ

    Группа: РТВ14

    Дата  выполнения: 31.03.2010 
 
 
 
 
 

Новосибирск -2010 

СОДЕРЖАНИЕ

Лист

Задание на курсовую работу ....................................................................................... 3

Исходные  данные ...........................................................................................................3

Основная  часть работы

Часть 1. Анализ  гармонического  процесса  в отрезке радиочастотного  кабеля.

1. Выбор  марки радиочастотного кабеля....................................................................4

2. Моделирование  генератора, нагрузки и отрезка  радиочастотного кабеля ......... 7

     3. Расчет распределения действующих значений (огибающих) напряжений и тока                             вдоль отрезка линии без потерь ............................................................................... 8

5. Расчет  значений активных мощностей .................................................................... 10

6. Определение  значений параметров элементов  согласующего устройства и 

распределений ........................................................................................................... 11

7. Расчет значений параметров согласующего устройства по диаграмме полных сопротивлений ........................................................................................................ 12

     10. Определение значений активной мощности в начале и в конце отрезка линии в согласованном режиме ............................................................................................. 14

Часть 2. Исследование  частотной  избирательности  пассивного      RC –четырёхполюсника.

1. Расчёт первичных параметров линии...................................................................... 16

2. Выражения для комплексных передаточных функций.......................................... 17

3. Получить  выражения  для АЧХ и ФЧХ.................................................................... 18

4. Графики  и анализ этих функций............................................................................... 19

5. Расчёт  АЧХ и ФЧХ для частоты f_г............................................................................ 20 
 

Заключение .................................................................................................................... 21

Список  использованной литературы ........................................................................... 22

Заметки……... ................................................................................................................ 23 
 
 
 
 
 
 
 

Задание на курсовую работу

Часть1.

   Высокочастотный генератор мощностью Р_Г с внутренним сопротивлением R_Г, работающий на частоте ƒ_Г, связан с приемником энергии отрезком радиочастотного кабеля длиной l. Приемник энергии представлен пассивным двухполюсником сопротивлением Z₂. В соответствии с вариантом задания, требуется:

1. Выбрать марку радиочастотного кабеля, исходя из заданных значений параметров высокочастотного генератора. Критерий выбора – минимальная величина номинальной массы кабеля. Привести эскиз конструкции выбранного кабеля с указанием размеров его элементов, а также параметры и частотные характеристики.
2. Подобрать модели генератора и нагруженного отрезка кабеля и определить значения их параметров.
3. Рассчитать распределения действующих значений или огибающих напряжения и тока вдоль нагруженного отрезка линии и построить графики.
5. Определить и сопоставить значения активной мощности в начале и в конце отрезка линии.
6. Рассчитать значения параметров элементов согласующего устройства.
7. Найти значения параметров элементов согласующего устройства по диаграмме полных сопротивлений (проводимостей) и описать порядок их определения с соответствующими графическими построениями.
10. Определить и сопоставить значения активной мощности нагрузки в начале и в конце отрезка линии в согласованном режиме.

Часть2.

1.    Произвести расчёт первичных  параметров линии: R₀, L₀, C₀, G₀.

2.   Получить выражения для комплексных передаточных функций (коэффициента передачи по напряжению K(f)=U2/U1) в режиме холостого хода и нагрузочном режиме, для фиксированной длинны элементарного звена линии равной одному метру.

3.  Получить  выражения для амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазочастотных характеристик (ФЧК) .

4.  Построить  и проанализировать графики этих  функций, в том числе для  граничных и резонансных частот (f≈0; f≈∞; f₀).

5.   Произвести расчёт АЧХ и ФЧХ  для фиксированной частоты, равной частоте генератора (f=f_г).

Исходные  данные:  

Вариант 14. 

 
 

Часть 1.

1. Выбор марки радиочастотного кабеля

 

            Марку радиочастотного  кабеля выбирают по ГОСТ 11326.1-79 – ГОСТ 11326.92-79 "Кабели радиочастотные", исходя из заданных значений параметров генератора: мощности P_Г = 60 Вт, частоты ƒ_г = 1450\6 МГц и внутреннего сопротивления R_Г. При этом необходимо соблюсти два условия:

1. Волновое сопротивление кабеля R_C должно быть согласовано с внутренним сопротивлением генератора: R_C = R_Г = 75 Ом.
2. Выбранный кабель заданной на частоте должен пропускать заданное значение мощности генератора, т.е. должно выполняться неравенство:

        

где – предельно допустимая мощность в согласованном режиме; – коэффициент стоячей волны напряжения (КСВн) в отрезке кабеля, вычисляемый по формуле:

        

где ρ_u – модуль коэффициента отражения волны напряжения в конце кабеля. При пассивной сосредоточенной нагрузке коэффициент отражения по напряжению определяется выражением:

   

;

где Z_н – комплексное сопротивление нагрузки; при этом на значения r и n налагаются следующие ограничения:

;  .

Рассчитаем  эти параметры: 
 

     =-0,248+j0.475  тогда =0.535е ^117.512  и = 2.051. 

  Далее  находим: 

    =3.309,  =198.534 Вт ,   ³198.534 Вт.

 Из  проведённых вычислений делаем вывод: наиболее пригоден радиочастотный   кабель марки РК 75-4-11 ГОСТ 11326.8-79 имеющий наименьшую массу среди аналогов с параметрами, удовлетворяющими заданным условиям: 1) R_C =R_Г ;

                                                             2)

 
 
 
 

  

1. Характеристики  и параметры кабеля РК 75-4-11 ГОСТ 11326.8-79

 

Электрическая ёмкость кабеля, пФ/м………………………………….....67

  Коэффициент укорочения длины волны………………………………….1,52

  Электрическое сопротивление изоляции, ТОм ^. м, не менее……………5

  Расчётная масса 1 км кабеля, кг……………………………………………59.4 

  1.2 Частотные зависимости кабеля  РК 75-4-11 (рис.1.1).

  

  Частота, Ггц 

  Рис. 1.1 Частотные зависимости кабеля  марки РК 75-4-11

  1 -допустимая мощность Р_ко на входе при температуре

  40^оС и коэффициенте стоячей волны, равном 1;

2- коэффициент затухания a при температуре 20^оС  
 
 
 
 
 
 

    

  1.3 Конструктивные элементы кабеля РК 75-4-11 (рис.1.2)

  

  Рис. 1.2 Конструктивные элементы кабеля РК 75-4-11

  Таблица 2. Характеристики материала кабеля.

 

 

2. Моделирование генератора, нагрузки и отрезка  радиочастотного  кабеля

 Высокочастотный генератор гармонических колебаний  мощностью Р_г и внутренним сопротивлением R_г можно заменить эквивалентной активной ветвью, состоящей из последовательно включённых источника гармонического напряжения U₀ и резистора с сопротивлением R_г.  
 
 
 
 
 

Рис. 2.1. Схема замещения генератора с согласованной нагрузкой

      Из  выражения для мощности генератора найдем действующее значение напряжения источника U₀:

;   ;  В

    Сосредоточенная нагрузка отрезка кабеля в установившемся гармоническом процессе моделируется пассивной ветвью сопротивлением Z₂.