II. THIẾT KẾ ANTEN THU RA ĐA CỘNG HƯỞNG
5. Thiết kế các hệ thống của mẫu đài ra đa rút gọn
5.4. Thiết kế bộ khuếch đại công suất
5.4.1. Công dụng và yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị khuếch đại công suất
Đài ra đa cộng hưởng có dải tần làm việc từ 35-70Mhz, số tần số được tùy chọn với độ chính xác đến 10Khz mà không bị hạn chế về giá trị,
Công suất phát (xung) danh định là 1.2KW với độ không đồng đều về công suất là 2db,
Chế độ làm việc: Có 3 mode làm việc với các tham số cụ thể sau đây:
Mode Độ rộng(às) Tần số lặp(Hz) ghi chỳ
1 500 333 2 240 500 3 40 1000 Có thể thêm mode nhưng cần căn chỉnh lại các hệ số để chỉ thị đúng các giá trị đo và bảo vệ máy mát khi quá công suất hoặc hệ số sóng đứng.
1. Khối tạo tín hiệu kích thích tạo ra tín hiệu thăm dò bằng một mạch tổ hợp tần số. Tần số được đặt bằng mạch điều khiển và đưa sang máy phát và dùng để tạo ra các tần số khác trong máy thu.
2. Khối khuếch đại công suất đưa công suất của tín hiệu lên 1.2KW và phát qua ăng ten, điện trở mạch vào của ăng ten trong toàn dải 35-70Mhz là 50 ôm.
3. Trong máy thu có mạch điều khiển máy phát, thực chất là mạch giao tiếp giữa máy phát và máy thu. Trong đó:
Tín hiệu từ máy thu của ra đa đưa sang bộ khuếch đại công suất gồm:
1. Tín hiệu xung thăm dò, 2. Tín hiệu gate,
3. Kênh tần số làm việc, 4. Mode làm việc.
Tín hiệu từ bộ khuếch đại công suất đưa sang máy thu của ra đa gồm:
1. Công suất phát, 2. Hệ số sóng đứng,
3. Nhiệt độ của các IC công suất, 4. Làm việc bình thường.
Yêu cầu cụ thể của các tín hiệu như sau:
1. Tín hiệu xung thăm dò, công suất dbm, thay đổi phù hợp với yêu cầu của BKĐCS,
2. Điện trở mạch vào của mạch nhận xung thăm dò: 50 ôm, 3. Tín hiệu Gate dương có biên độ >3.5v,
4. Tần số làm việc đưa sang dưới dạng 1 byte, mã hóa như sau:
kênh tần số làm việc ứng với tần số f với:
70Mhz ≥ f ≥ 35MMhz, mã tần số sẽ là int(f-35)+1.
Ví dụ tần số làm việc là 36.5Mhz, mã sẽ là 2, f=38.1Mhz sẽ là 4…
Kênh tần số làm việc có 2 tác dụng: khi tần số 35Mhz ≤ f < 50Mhz bộ khuếch đại công suất sẽ chuyển sang mạch lọc 1, ngoài dải tần số này sẽ sử dụng mạch lọc 2.
Do các cảm biến không hoàn toàn tuyến tính(cảm biến công suất phát và cảm biến hệ số sóng đứng), biết được tần số làm việc, bộ tính toán sẽ xác định đúng các giá trị trên để chỉ thị đồng thời đảm bảo an toàn cho bộ khuếch đại công suất (khi quá tải, mạch sẽ ngừng hoạt động)
Mode làm việc là một số 1byte, mode 1 ứng với chu kỳ lặp lại và độ rộng của xung. Mode cũng nhằm chỉnh lại giá trị tính toán theo trị số của cảm biến.
Sơ đồ chức năng của thiết bị khuếch đại công suất như hình
Thiết bị khuếch đại công suất dùng để khuếch đại tín hiệu kích thích được đưa đến từ máy thu và đưa các tín hiệu kết quả kiểm tra chức năng và các tín hiệu từ các bộ truyền cảm phản hồi ngược trở lại khối điều khiển của máy
Thiết bị khuếch đại công suất như trên phải có các tính năng kỹ thuật sau đây:
1.Sử dụng bóng bán dẫn;
2. Có 2 kênh khuếch đại công suất. Chuyển mạch đầu ra của mỗi kênh ra 2 đầu ra không đối xứng có trở kháng sóng là 50 Ω. Thời gian chuyển mạch không quá 100ms;
3.Trên cửa ra của mỗi kênh, công suất xung của tín hiệu phát trong dải từ 35-70 MHz tạo ra trên phụ tải không dưới 600W với hệ số sóng chạy không nhỏ hơn 0,8, khi hệ số rỗng của tín hiệu không nhỏ hơn 4;
4. Phải có các tín hiệu sau đây đưa đến đầu vào, các tín hiệu này được đưa từ máy thu tới:
- Xung cao tần của tín hiệu thăm dò có độ lớn 0,3v trên tải RH=50 Ω , độ rộng từ 0,02ms đến 4ms, tín hiệu này phù hợp với định luật Trebưxép;
- Xung dương mở với mức từ 3 đến 4V trên tải RH=1KΩ, điểm đầu của xung mở vượt xung thăm dũ 100 às trong khi vỏch sau lại chậm hơn là 10às;
-Các lệnh điều khiển sự làm việc của thiết bị .
5- Tính không đồng nhất của các tham số của tín hiệu cao tần trên 2 cửa ra bất kỳ của các kênh khuếch đại công suất không được vượt quá 100 về pha và không lệch quá 0,5dB về biên độ, trên tải 50 Ω, với hệ số sóng chạy không nhỏ hơn 0,8 (Quá trình cân bằng về biên độ và về pha của các tín hiệu trong mỗi kênh khuếch đại được thực hiện
theo lệnh đưa theo kênh liên lạc từ máy thu tới). Các mạch điều chỉnh cho phép chọn các tham số để trong toàn dải độ lệch không vượt quá tiêu chuẩn đồng đều trên đây.
6- Chất lượng của các tham số tại đầu ra bị xấu đi so với các tham số tương ứng của tín hiệu đầu vào, theo mức tương đối, không quá 3dB, gồm:
- Các thành phần nhiễu tạp;
- Các thành phần rời rạc lệch so với sóng mang dưới 5KHz;
- Các thành phần nằm ngoài dải tần;
7- Mức phát sóng hài bậc cao của máy phát tại cửa ra không quá 1mW trong dải từ 0,1flamviec_min đến (f mang -20∆f) và từ (f mang +20 ∆f) đến 4flamviec_max.flamviec_min
,flamviec_max là các tần số làm việc nhỏ nhất và lớn nhất của , fmang là tần số mang của xung thăm dò, ∆f là dải của tín hiệu xung thăm dò , ∆f= 50KHz.
8. Độ chế áp trong khoảng giữa 2 tín hiệu thăm dò không dưới 120dB trong khi độ chế áp trong khoảng giữa 2 tín hiệu thăm dò của tín hiệu ban đầu không nhỏ hơn 80dB.
9. Trong mỗi kênh khuếch đại công suất có 3 dạng điều khiển:
- Điều khiển tập trung(theo tín hiệu và lệnh điều khiển từ máy thu đưa tới);
- Điều khiển tại chỗ chung cho cả 2 kênh công suất(điều khiển ngay từ card tại chỗ trong khi đã chặn hết các lệnh điều khiển từ bên ngoài);
- Điều khiển trực tiếp trong mỗi bộ khuếch đại công suất.
Hai phương án điều khiển sau là điều khiển bằng tay, trực tiếp lựa chọn tham số bằng bàn phím.
10. Trong mỗi kênh khuếch đại công suất, trong chế độ bằng tay phải dự tính đến khả năng kiểm tra được khả năng làm việc của nó bằng tín hiệu lấy từ bộ tạo giả khi làm việc với tải giả, và làm việc trên ít nhất 3 tần số với độ rỗng của tín hiệu không quá 10;
11. Trong mỗi kênh khuếch đại đều phải có mạch kiểm tra chức năng tự động tại chỗ để xác định bộ phận hỏng dựa trên tiêu chí: công suất, hệ số sóng đứng, nhiệt độ và để kịp thời tắt máy khi xảy ra hỏng hóc nguy hiểm. Tín hiệu báo hỏng ngắt ngay bộ khuếch đại công suất và phải đưa qua đường liên lạc tới máy thu và hiện trên màn hình riêng;
12. Trong mỗi kênh khuếch đại công suất có ăng ten tương đương (trở kháng 50 Ù ), nó được tự động nối vào mạch vào của ăng ten phát khi bộ khuếch đại công suất bị
hỏng. Thời gian làm việc ngắn và mạch tự động ngắt bộ khuêchs đại công suất ngay lập tức khi quá nhiệt.
13. Mỗi kênh khuếch đại công suất phải đưa đến máy thu các tín hiệu sóng tới Utới với mức 3V và tín hiệu phản xạ Uphản xạ ;
14. Hệ số hiệu dụng(ngoài quạt) , không nhỏ hơn 25%;
15. Cấp nguồn từ nguồn xoay chiều 1 pha 50Hz 220v/50Hz có dây tiếp đất trung tính;
5.4.2. Thành phần của bộ khuếch đại công suất
- Bộ phân chia tín hiệu tham dò 1 Bộ
- Bộ phân chia tín hiệu mở 1 Bộ
- Khối khuếch đại sơ bộ 1 Bộ
- Khối chia và cộng 1 Bộ
Khối khuếch đại công suất sơ bộ 1 bộ
- Khối khuếch đại công suất chính 2 Bộ
- Khối lọc thấp tần 2 Bộ
- Khối điều khiển 3 Bộ
- Quạt mát 6 chiếc
- Khối đảo mạch phụ tải 1 Bộ
- Khối nguồn 48v ổn định, dũng điện lớn 1 Bộ
- Khối phụ tải tương đương 1 Bộ
- Khối nguồn thấp ỏp 3 bộ
- Panel chỉ thị 3 bộ
- Mạch đo 6 mạch
- Bộ truyền tớn hiệu số 485 1 mạch
- Panel điều khiển chỉ thị 3
- Rơ le cao tần 1
Sơ đồ khối chức năng bộ khuyếch đại công suất 1,2 KW
Tham số kỹ thuật:
- Tạo tín hiệu gốc: Từ tuyến thu
- Thành phần: Bộ tạo tín hiệu phát gốc, Bộ khuếch đại sơ bộ, Bộ khuếch đại công suất.
- Đặc trưng kỹ thuật:
+ Công nghệ khuếch đại trên bán dẫn.
+ 2 kênh khuếch đại công suất, chuyển mạch từng kênh trên đầu ra không đối xứng với tải súng ρ = 50 Ω. Thời gian chuyển mạch < 100 às.
+ Đầu vào: Xung phỏt với biờn độ 0,3 V, trở tải 50 Ω, Độ rộng xung 0,02às- 4às.
+ Cửa sổ điều chế dương: biên độ 3-4V, trở tải 1KΩ. + Sườn trước sớm 100 às, sườn sau giữ chậm 10 às.
+ Đầu ra: Tần số 35-70MHz, Công suất xung 1,2 KW, hệ số sóng chạy 0,8, độ xốp ≥ 4
+ Tính không đồng nhất của các tín hiệu cao tần ở hai đầu ra bất kỳ < 100 theo pha, < 0,5 dB theo biên độ, tải 50 Ω.
+ Dạng điều khiển từ trung tâm (theo tín hiệu và lệnh từ hệ thống thu), điều khiển tại chỗ.
Sơ đồ bộ khuếch đại chính:
5.4.2. Điều khiển và kiểm tra chức năng Công dụng
Thiết bị điều khiển và kiểm tra chức năng của tủ dùng để:
-Thiết lập chế độ điều khiển các bộ phận của tủ;
-Nhận từ máy thu các thông tin lệnh, biến đổi và truyền nó tới các thiết bị chức năng để thực hiện;
-Tạo các lệnh điều khiển các bộ phận của tủ từ bảng điều khiển tại chỗ (trên mặt khối);
-Thu thập và xử lý thông tin về tình trạng hiện tại của các bộ phận của tủ, đưa chúng lên màn hình của khối và đưa về máy thu;
-Tạo khả năng cấp tín hiệu từ nguồn tín hiệu là máy đo;
-Phong toả các tín hiệu kích thích ở đầu vào, khi cần nó còn ngắt hẳn nguồn cung cấp nếu tủ có sự cố nghiêm trọng.
Thành phần của thiết bị
Hệ thống điều khiển và kiểm tra chức năng được thiết kế với sự có mặt của các khối điều khiển , truyền cảm dòng điện và điện áp, và điện áp của các cấp khuếch đại, của các khối khuếch đại sơ bộ khuếch đại công suất, truyền cảm nhiệt độ của bộ tản nhiệt làm lạnh của các khối khuếch đại công suất sơ bộ, khuếch đại công suất chính và tải tương đương, truyền cảm báo có tín hiệu kích thích tại đầu vào của tủ, truyền cảm công suất tới và công suất phản xạ tại cửa ra của tủ.
Khối điều khiển gồm có các bộ phận sau đây:
-Bộ đảo mạch các tín hiệu đầu vào;
-Card điều khiển(3) ; -Bộ vi điều khiển;
-Bộ điều chế ngoài tín hiệu kích thích ; -Màn hình(3);
-Các bộ phận biến đổi tín hiệu đầu vào và đầu ra;
-Nguồn thứ cấp.
Sơ đồ điều khiển và khuyếch đại sơ bộ:
Sơ đồ điều khiển chung
Các nguyên tắc thiết kế hệ thống điều khiển
Theo các số liệu ban đầu, khi thiết kế tổng thể cần có các chế độ điều khiển sau đây:
-điều khiển tập trung, đây là chế độ điều khiển sự làm việc của các thiết bị của tủ theo các lệnh và tín hiệu (tín hiệu tham dò và tín hiệu mở) đưa từ máy thu sang;
-điều khiển tại chỗ, đây là chế độ điều khiển sự làm việc của các thiết bị của tủ theo lệnh từ bảng điều khiển của tủ, trong chế độ này các lệnh từ máy thu bị phong toả;
-công việc định kỳ, đây là chế độ mà việc điều khiển sự làm việc của thiết bị của tủ thực hiện theo lệnh từ bảng điều khiển của tủ nhưng các tín hiệu lại lấy từ bộ tạo giả tín hiệu, tủ làm việc với đầu ra là ang ten tương đương.
Điều khiển tập trung là chế độ điều khiển cơ bản nó đảm bảo việc thực hiện được những đòi hỏi về tính năng chiến-kỹ thuật đặt ra trong chế độ chiến đấu. Điều khiển tại chỗ và công việc định kỳ là các chế độ phụ cần thiết khi hiệu chỉnh, bàn giao và định kỳ.
Dự kiến các chức năng điều khiển được thực hiện bởi các bộ phận sau đây:
-Ôtômat bật/tắt nguồn sơ cấp;
-Bộ tạo giả trong phần bật và đặt tần số, biên độ;
-Bộ suy giảm đầu vào ;
-Bộ quay pha đầu vào ;
-Bộ chuyển mạch đầu ra trong phần nối hệ thống angten fiđơ Thiết lập các lệnh điều khiển phải được chỉ thị đồng thời trên các đèn chỉ thị 6. Nguồn điện của khối khuếch đại công suất