Розрахунок тракту передачі сигналів

 

Курсова робота

Теорія електричних і магнітних кіл

На тему: РОЗРАХУНОК ТРАКТУ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ

Зміст

Вступ

. Структура тракту передачі сигналів

. Розрахунок частотних характеристик лінії звязку

.1 Визначення величин первинних параметрів лінії

.2 Розрахунок хвильового опору і коефіцієнта поширення лінії

.3 Розрахунок А-параметрів лінії

. Розрахунок фільтра

.1 Розрахунок елементів фільтра

.2 Розрахунок власних параметрів та А-параметрів фільтра

. Розрахунок узгоджуючи трансформаторів

.1 Розрахунок вхідного узгоджуючого трансформатора

.2 Розрахунок вихідного узгоджуючого трансформатора

. Розрахунок робочого згасання тракту передачі і визначення потужності генератора

.1 Визначення величини параметрів узагальненого чотириполюсника і робочого згасання тракту передачі

.2 Визначення потужності генератора

Висновки

Список літератури

Вступ

У сучасних мережах <#"justify">№ варіантаВид лініїДовжина лінії, кмВид фільтраRн,ОмFзр1,кГцFзр2,кГцRg,Ом74мд190НЧ,Т610-------33625

Рисунок 1 - Структурна схема тракту передачі сигналів

Розраховуємо на пятьох частотах, коли у тракт включено фільтр нижніх частот:

f1=0.1?fcp2=0.1?33000=3300 Гц;2=0.5?fcp2=0.5?33000=16500 Гц;3=0.99?fcp2=0.99?33000=326700 Гц;4=1.1?fcp2=1.1?33000=36300 Гц;5=2?fcp2=2?33000=66000 Гц;

2. Розрахунок частотних характеристик лінії звязку

.1 Визначення величин первинних параметрів лінії

В таблиці 2 наведені значення величин первинних параметрів типової повітряної лінії.

Таблиця 2 - Величини параметрів типових повітряних ліній

Вид лінії та параметриЧастота,кГц25102040Активний опір, R,Ом/км3,023,724,986,749,1Індуктивність L, мГн/км1,9361,9341,921,8811,868Провідність ізоляції,G, мкСм/км1,01,753,05,511,5Ємність,С,мкФ/км6

Опираючись на таблицю 2,будуємо графіки частотних залежності первинних параметрів лінії:

Таблиця 3 - Індуктивність L.

L0(f1), Гн/кмL0(f2), Гн/кмL0(f3), Гн/кмL0(f4), Гн/кмL0(f5), Гн/км1.936?10-31.897?10-31.874?10-31.87?10-31.833?10-3

Рисунок 3

Таблиця 4 - Провідність ізоляції

G0(f1),См/кмG0(f2),См/кмG0(f3),См/кмG0(f4),См/кмG0(f5),См/км1.4?10-64.7?10-68.8?10-610.3?10-617.8?10-6

Рисунок 4

0(f1,…,f5)=6?10-9 Ф/км;

2.2 Розрахунок хвильового опору і коефіцієнта поширення лінії

Для кожної з вибраних f частот, обчислюємо величину хвильового опору лінії (f) за формулою:

ві(fi),

де, Roi, Loi, Goi, Coi - величини первинних параметрів лінії на частоті fi

в1(f1) Ом;

На інших частотах розраховуємо аналогічно і результати запишемо у таблицю 5.

Таблиця 5. Хвильовий опір

в1(f1)в2(f2)в3(f3)в4(f4)в5(f5)

За обчисленими будуємо графіки залежності та , які представлені на рисунку 5 та рисунку 5

Рисунок 5 - залежність фази

Рисунок 6. Залежність хвильового опору від частоти від частоти

Обчислюємо коефіцієнт поширення лінії на кожній з вибраних частот за формулою:

,

де, - величина коефіцієнта поширення лінії на частоті fі

Обчислені комплексні величини представляємо у алгебраїчній формі,як

,

- кілометричний коефіцієнт фази лінії, рад/км;

(f1)=3.432?+j?0.071;

Результати обчислень на інших частотах приведені в таблиці 2.5

Таблиця 6- Коефіцієнт поширення лінії

(f1)(f2)(f3)(f4)(f5)3.432?+j?0.0716.656?+j?0.359.795?+j?0.6880.011+j?0.7640.016+j?1.375

За обчисленими даними будуємо графіки залежностей б(f) та в(f),які приведе ні на рисунку 8 та рисунку 8:

Рисунок 7

Рисунок 28

Обчислені величини ,,, вносимо до таблиці 2.6

Таблиця 7

f, Гц330016500326703630066000|ZВ|, Ом569.066562.41558.924558.32552.79цВ, рад-2.134-0.657-0.406-0.362-0.255б, Нп/км3.432?6.656?9.795?0.0110.016в, рад/км0.0710.350.6880.7641.375

.3 Розрахунок А- параметрів лінії

Лінію, що має певну довжину l,можна розглядати, як чотириполюсник, А-параметри якого залежать від хвильового опору і коефіцієнта поширення лінії наступним чином:

Для обчислення гіперболічного синуса та косинуса комплексного аргумента =бl+jвl,раціонально використовувати такі формули:

;

,

Обчислені комплексні величини А- параметрів представляємо в експоненціальній формі та вносимо до таблиці 2.7

Таблиця 8- А-параметри лінії

f, Гц3300165003267036300660000.923?еj?(37.172)1.845?еj?(-153.643)3.156?еj?(-69.399)4.06?еj?(36.216)10.466?еj?(-151.587), Ом239.894?еj?(-1.901)792.414?еj?(179.412)591.29?еj?(-0.706)1774еj?(-0.282)5065?еj?(179.802), См0.001864?еj?(68.717)0.003032?еj?(-145.049)0.005861?еj?(-70.753)0.007211?еj?(38.264)0.019?еj?(-151.113)

3. Розрахунок фільтра нижніх частот типу - Т (ФНЧ-Т)

.1 Розрахунок елементів фільтра

Обчислюємо величини ємностей та індуктивностей відповідно ідеальних конденсаторів та котушок, з якого складено ФНЧ-Т схеми.

Для цього використовуємо метод розрахунку за характеристичними параметрами фільтра, який полягає у розрахунку параметрів елементів фільтра тільки через задані опір навантаження та частоти зрізу.

Т- подібна схема ФНЧ зображена на рисунку 9.

Рисунок 9 - Т- подібна схема ФНЧ

Проводимо розрахунок елементів фільтра L1,C1 відповідно з формулами (3.1) та (3.2)

(3.1) щзр2= fcp2; щзр2 = 2.073;

С1=

Гн;

С1= 1.581 Ф.

3.2 Розрахунок власних параметрів та А-параметрів фільтра

Після обчислення параметрів елементів фільтра стає можливим розрахувати частотні залежності його власних параметрів - власного згасання асф, власного коефіцієнта фази bсф і характеристичних опорів ?х.

Для цього спочатку розраховуємо нормовану частоту:

Щ1= ; Щ1=0.1; щ1= f1; щ1=2.073;

Щ2= ; Щ2=0.5; щ2= f2; щ2=1.037;

Щ3= ; Щ3=0.99; щ3= f3; щ3=2.053;

Щ4= ; Щ4=1.1; щ4= f4; щ4=2.281;

Щ5= ; Щ5=2; щ5= f5; щ5=4.147;

Власне згасання асф фільтра, власний коефіцієнт фази bсф і характеристичний опір ?х обчислюємо за формулами (3.3),(3.4),(3.5):

сфі = arch, щ > щзр2 (3.3)

, 0 ? щ ? щзр2

сф1 = 0 Нп;

Результати обчислення на інших частотах приведені у таблиці 3.1.

сфі = arccos, 0 ? щ ? щзр2 (3.4)

, щ ? щзр2 сф1= arccos ; bсф1=0.2 рад;

Результати обчислення на інших частотах приведені у таблиці 3.1

Перш ніж обчислити значення опору ?х розраховуємо номінальний характеристичний опір фільтра с:

с =; с =;

?х і = с; ?х 1 = ; ?х 1 = 606.942 Ом.

Результати обчислення на інших частотах приведені у таблиці 9

Таблиця 9 - Частотні залежності власних параметрів фільтра

f, Гц330016500326703630066000асф, Нп0000.8872.634bсф,рад0.21.0472.859?х, Ом606.942528.27586.051279.5371057

За обчисленими даними,які наведені в таблиці 3.1 будуємо графіки розрахунку тракта передачі сигналів залежностей асф(f) та bсф(f), які зображені на рисунку 10 та 11.

Рисунок 10. - графік залежності

Рисунок 11. - графік залежності

Розглянемо узагальнену схему симетричного Т- подібного чотириполюсника і розрахуємо значення опорів схеми за формулами (3.5), (3.6). Схема чотириполюсника приведена на рисунку 12.

Рисунок 12 - схема симетричного Т- подібного чотириполюсника

?бi=; (3.5)

?аi=; (3.6)

?б1===61

?а1=== -3050

На інших частотах розраховуємо аналогічно і результати заносимо до таблиці 10

Таблиця 10 - Опори для розрахунку А-параметрів ?а та ?б.

?бi, Ом61j305j603.9j671j1220j?аi, Ом-3050j-610j-308.08j-277-152j

Обчислюємо А - параметри фільтра за допомогою формули (3.7) і отримані результати заносимо у таблицю 3.3

(3.7)

0.98;

=120.78j;

= 3.279j;

Розрахунок вхідного опору фільтра розраховуємо за формулою (3.8) і в таблицю 3.4 заносимо отримані значення,а також на рисунках 13.

?вх(fі)= (3.8)

?вх(f1)==643.457 Ом.

Таблиця 11

?вх(f1),Ом?вх(f2),Ом?вх(f3),Ом?вх(f4),Ом?вх(f5),Ом643.487559.958250.712327.6231049

Рисунок 13 - графік залежності ?х (f)та ?вх (f)

4. Розрахунок узгоджуючих трансформаторів

.1 Розрахунок вхідного узгоджуючого трансформатора

З метою узгодження величини внутрішнього опору генератора та хвильового опору лінії у тракт включають вхідний узгоджуючий трансформатор.

Рисунок 14 - Схема вхідного узгоджуючого трансформатора

Данні для розрахунку:Н=fЗР1= 35000 Гц;В= fЗР2=37000 Гц;

0=(fН+ fВ)х0,5=36000 Гц;Б==177,9134 Ом;

?а=0,001 Нп;

а0=0,001 Нп;

Розрахунок трансформтора:

а) обчислимо коефіцієнт трансформації:= = 0,519;

б) знаходимо активні опори обмоток :

R1=RА(-1)=0,66 Ом;2= R1=0,178 Ом;

в) розраховуємо коефіцієнт розсіювання трансформатора:

у= 4=7,575х;

г) знаходимо індуктивності обмоток трансформатора:

1==0,034 Гн;2=х L1=9,041?10-3 Гн;

д) розраховуємо взаємну індуктивність обмоток:

М= =0,017 Гн;

Робоче згасання вхідного трансформатора можна розрахувати за наступною формулою:

;

=

=0,148 Нп;

Таблиця 12 - Робоче згасання на кожній частоті

f, Гц350035200359903680074000, Нп0,1484,7764,7734,7779,329

На рисунку 15 зображена залежність робочих згасань від частоти:

Рисунок 15 - Графік залежності ар від частоти.

За наступними формулами розраховуємо 1, 2, 12.

1=R1+j?2?р?f?L1;

2=R1+j?2?р?f?L2;

12=j?2?р?f?M

Таблиця 13 - результати розрахунків 1, 2, 12

f, Гц3500352003599036800740001, Ом0,66+j?737,5340,66+j?74170,66+j?75840,66+j?77550,66+j?155902, Ом0,178+j?198,8140,178+ j?19990,178+ j?20440,178+ j?20900,178+ j?420312, Омj?381,j?23410j?46340j?51490j?93620

За формулою (4.4) проведемо розрахунок А-параметрів вхідного узгоджуючого трансформатора. В таблицю 4.3 занесемо результати розрахунків.

=1.504-1.336j;

=1.88+7.517j;

= -2.136j;

= 0.95-1.203j;

Аналогічно розраховуємо і на інших частотах.

Таблиця 14

f, Гц3300165003267036300660001.054-j?0.00013361.054-j?0.000026721.054-j?0.000013491.054-j?0.000012141.054-j?0.000006679, Ом1.88+j?7.5171.88+j?37.5841.88+j?74.4171.88+j?82.6861.88+j?150.337, См-j?0.0002136-j?0.00004272-j?0.00002158-j?0.00001942-j?0.000010680.95 -j?0.00012030.95-j?0.000024070.95-j?0.000012150.95-j?0.000010940.95-j?0.00006017

.2 Розрахунок вихідного узгоджуючого трансформатора

На рисунку 16 зображена схема вихідного узгоджую чого трансформатора.

Рисунок 16 - Схема включення вихідного узгоджуючого трансформатора

Маємо:

а=|В(f0)|=563 Ом;б=|ВХФ(f0)|=580 Ом.

Знаходимо коефіцієнт трансформації :

=; n= 1.015;

Знаходимо активні опори обмоток :=Ra(-1); R1=0.563 Ом;= R1; R2=0.58 Ом;

Розраховуємо коефіцієнт розсіювання трансформатора:

= 4; =1.603;

Знаходимо індуктивності обмоток трансформатора:

=; L1=0.214 Гн;=х L1; L2=0.245 Гн;

Розраховуємо взаємну індуктивність обмоток:

М= ; М=0.229 Гн;

Робоче згасання вхідного трансформатора знайдемо за формулою (3.9) і зобразимо його графіком залежності від частоти на рисунку 4.3.

;

=5.016Нп;

На інших частотах розраховуємо аналогічно, дані розрахунку занесемо в таблицю 15

Таблиця 15

f, Гц330016500326703630066000, Нп5.0165.0165.0165.0160.017

Рисунок 17 - Графік залежності ар від частоти.

За формулами (4.1), (4.2), (4.3) проведемо розрахунок опорів 1, 2, 12. Занесемо результати розрахунків в таблицю 16.

1=R1+j?2?р?f?L1 (4.1)

2=R1+j?2?р?f?L2 (4.2)

12=j?2?р?f?M (4.3)

Таблиця 16

f, Гц3300165003267036300660001, Ом0.563+ j?44460.563+ j?222300.563+ j?440200.563+ j?489100.563+ j?889302, Ом0.58+ j?50850.58+ j?254300.58+ j?503400.58+ j?559400.58+ j?10170012, Омj?4751j?23760j?47040j?52260j?95030

Таблиця 17

f, Гц3300165003267036300660000.936-j?0.00011860.936-j?0.000023710.936-j?0.000011980.936-j?0.000010780.936-j?0.000005928, Ом1.146+j?7.6291.146+j?38.1481.146+j?75.5321.146+j?83.9251.146+j?152.595, См-j?0.0002105-j?0.00004209-j?0.00002126-j?0.00001913-j?0.000010521.07-j?0.00012211.07-j?0.000024431.07-j?0.000012341.07-j?0.00001111.07-j?0.0006107

5. Розрахунок частотної залежності робочого згасання тракту передачі

.1 Визначення величин параметрів узагальненого чотириполюсника і робочого згасання тракту

Для розрахунку відповідних величин необхідно спочатку провести розрахунок матриці А- параметрів узагальненого ЧП за формулою (5.1) і розраховані дані занести в таблицю 18.

(А)учп=(А)уп1?(А)лз?(А)уп2= Аyчп Вyчп (5.1)

Таблиця 18

f, Гц3300165003267036300660001.029?е-j?86.7681.302?е-j?93.171.794?еj?103.7031.994?еj?59.0615.634?еj?157.226, Ом18.945?е-j?36.85120.251?е-j?57.433172.960?е-j?178.835205.370?еj?26.6311927.737?е-j?161.759, См0.00002075?е-j?97.5760.0002198?е-j?94.3390.00002524?еj?93.1120.00002457?еj?67.2760.005642?еj?146.480.363?е-j?86.3650.457?е-j?90.9380.638?еj?107.2410.690?еj?62.6552.011?еj?162.133

х1чп та х2чп знаходимо відповідно за формулами (5.2) та (5.3). Результат и розрахунків х1чп та х2чп зведемо в таблицю 5.2.

х1чп (5.2)

х2чп (5.3)

За формулою (5.4) проведемо розрахунок власної сталої передачі узагальненого чотириполюсника gсчп. Результати зведемо до таблиці 19.

gсчп (5.4)

Таблиця 19

f, Гц330016500326703630066000х1чп, Ом413.944?еj?30.161551.181?еj?17.337462.172?еj?42.257526.505?е-j?22.12516.066?еj?23.467х2чп, Ом426.546?еj?30.564567.93?еj?19.569476.113?еj?45.706539.265?е-j?18.525531.579?еj?28.374асчп0.4141.1981.6992.0012.976

Таблиця 20

f, Гц330016500326703630066000gсчп0.414+j?0.5691.138+j?0.4341.699-j?0.8522.001+j?0.562.976+j?0.66

Вхідний і вихідний коефіцієнти відбиття р1 та р2 розраховуємо за формулами (5.5) та (5.6) відповідно. Розрахунки зведемо в таблицю 21.

(5.5)

(5.6)

Таблиця 21

f, Гц330016500326703630066000р10.215+j?0.2380.003+j?0.1020.17-j?0.3640.086+j?0.0860.096-j?0.036р20.064-j?0.303-0.00821-j?0.402-0.314 -j?0.11-0.467+j?0.1580.555-j?0.755

Робоче згасання тракту передачі сигналів розраховуємо за формулою (5.7). На рисунку 5.1 зображено графік залежності ар від частоти. Розрахунки зведемо до таблиці 22.

Таблиця 22

f, Гц330016500326703630066000ар, Нп0.3431.1191.6952.5955.406

Рисунок 18 - Графік залежності ар від частоти.

.2 Визначення потужності генератора

Максимальне згасання в полосі робочих частот тракту передачі:

армах=ар(fср)=1.695 Нп;

За формулою (5.8) розраховуємо потужність генератора.min=0.001г=0.059 BA.

г=2?Smin?e2?Apmax (5.8)

Висновки

В ході розрахунку даної курсової роботи, я отримав значення потужності генератора, яке дорівнює Sг=0.059 BA, що дає нам підстави не включати в тракт передачі підсилюючі пристрої,так як потужність генератора менша потрібної потужності (Sг> 100 ВА).

сигнал генератор трансформатор

Список літератури

1.Давиденко М.Г., Методичні вказівки до виконання курсової роботи з теми «Розрахунок тракту передачі сигналів» з дисципліни «Теорія електричних і магнітних кіл»

[текст] / Давиденко М.Г., Кошовий С.В., Блиндюк В.С. - Харків: УкрДАЗТ, 2012. - 18 с.

. Електротехніка та електромеханіка систем залізничної автоматики: Підручник/ Бабаєв М.М., Давиденко М.Г., Загарій Г.І. -Харків: УкрДАЗТ, 2010.- 607с.

Курсова робота Теорія електричних і магнітних кіл На тему: РОЗРАХУНОК ТРАКТУ ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ

Больше работ по теме: