CC BY
87
= 215 руб./ГДж (по предварительным расчетам) - себестоимость получения тепла от проектируемой котельной.
И2 = 362,0 215 • 10-3 = 77,8 млн руб./год. Разность издержек равна:
ДИ = И! - И2 = 113,0 -77,8 = 35,2 млн. руб./год (4) Срок окупаемости равен [3]:
АК 35,0
Т =-=-= 1,1гоо (5)
АИ 35,2
Так как предполагаемая экономия издержек составит 35,2 млн руб./год и срок окупаемости капитальных вложений равен 1 году, считаем, что дальнейшее исследование экономически целесообразно.
Дальнейшие задачи данной работы: провести теплотехнические расчеты и рассмотреть экологическую сторону исследования.
Литература
1. ЛиповЮ. М. Котельные установки и парогенераторы: М. Ижевск, 2003. 592 с.
2. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод). М.: Энергия, 2003. 296 с.
The operation mechanism of a frequencies synthesizer on the basis of self-oscillators with phase auto-adjust of frequency Nurullin R.1, Dolgov A.2 Механизм работы синтезатора частот на основе автогенераторов с фазовой автоподстройкой частоты Нуруллин Р. Ю.1, Долгов А. Н.2
'Нуруллин Роман Юрьевич /Nurullin Roman — студент; 2Долгов Антон Николаевич / Dolgov Anton — студент, кафедра систем автоматического управления и контроля, факультет интеллектуальных технических систем, Национальный исследовательский университет Московский институт электронной техники, г. Зеленоград
Аннотация: в данной статье рассматриваются основные теоретические сведения о синтезаторах частот, автогенераторах с фазовой автоподстройкой частоты. А также обьясняется механизм работы такого синтезатора частот в системах с высокой и сверхвысокой частотой.
Abstract: in this article are considered the main theoretical data on frequencies synthesizers, self-oscillators with phase auto-adjust offrequency. And also the operation mechanism of such frequencies synthesizer in systems with a high and super-high frequency.
Ключевые слова: синтезатор частот, автогенератор, фазовая автоподстройка частоты, генератор, управляемым напряжением.
Keywords: frequencies synthesizer, self-oscillator, phase auto-adjust of frequency, the generator controlled by tension.
Синтезатор частот (СЧ) - это радиоэлектронное устройство, генерирующее электромагнитные колебания высокой стабильности в заданном диапазоне частот fmin — fmax с заданным шагом дискретной перестройки А/. В радиопередатчиках синтезаторы частот входят в состав возбудителя, образуя несущую частоту колебаний.
Принципы работы синтезаторов частот различны, однако в диапазоне СВЧ они выполняются на основе регулируемых по частоте автогенераторов, охваченных цепью фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Выходная частота синтезатора частот определяется генератором, управляемым напряжением (ГУН), а стабильность - низкочастотным эталонным генератором высокой стабильности [2].
При проектировании синтезаторов частот необходимо обеспечить следующие основные технические требования:
1) диапазон генерируемых частот /т 1п — /тах;
2) шаг сетки частот (шаг дискретной перестройки) А / ;
3) мощность генерируемых колебаний РГ;
4) относительную нестабильность генерируемой частоты А ///;
5) относительный уровень шума выходных колебаний в зависимости от частоты шумовых флуктуаций Е:
а(Г) = 1 0 1 [дБ/Гц],
где Рш(Р) - мощность шума в полосе 1 Гц при отстройке на частоту Е относительно генерируемой частоты;
6) относительную мощность побочных колебаний:
у = 1 0 1 д^ [дБ];
7) время перестройки с одной частоты на другую т.
Диапазон частот /т 1п — /тах создается возможностью электронной перестройки ГУНа, дискрет А/ зависит от схемы и характеристик синтезатора. Относительная нестабильность частоты определяется эталонным генератором, а шумы и мощность побочных составляющих зависят от многих характеристик синтезатора, значимую роль при этом играет фильтр системы ФАПЧ.
Функциональная схема синтезатора частот на основе автогенераторов с ФАПЧ изображена на рис. 1. Частота колебаний выходного напряжения СЧ равна частоте ГУНа, стабилизированной низкочастотным эталонным генератором.
Рис. 1. Функциональная схема синтезатора частот
Обычно ГУН выполняют в виде автогенератора, в колебательный контур которого включен варикап с целью электрической подстройки и перестройки частоты. Частота колебаний ГУНа /ГУН делится в N раз, а частота эталонного генератора/Э может быть поделена в п раз, причем N > п.
В режиме синхронизации частоты выполняется равенство:
/ГУН _ /Э _ г л\
N ~ п СР (1)
На , называемой частотой сравнения, происходит сравнение частот и фаз двух колебаний в дискриминаторе. При одних и тех же частотах режим синхронизации остается прежним.
Если имеется различие в частотах двух сравниваемых колебаний, то на выходе дискриминатора возникает ошибка, который на фильтре нижних частот создает управляющее
напряжение, которое подводится к варикапу ГУНа. В результате частота изменяется так, чтобы было получено равенство (1), и ошибка исчезнет.
Коэффициент деления N частоты ГУНа существенно выше коэффициента деления п частоты эталонного генератора. В связи с этим высокая частота/ГУН стабилизируется низкой частотой:
п
/Э = ~^/ГУН
В качестве эталонных обычно применяют кварцевые генераторы.
В синтезаторах частот делитель частоты на N выполняют на элементах с регулируемым коэффициентом деления - делителях с переменным коэффициентом деления (ДПКД). Для того чтобы изменить выходную частоту, нужно установить другой коэффициент деления. Когда коэффициент деления ДПКД равен N частота колебаний ГУНа
/ГУН = N " /ср-
Если коэффициент деления N + 1, то частоты на обоих входах дискриминатора уже не совпадают:
!.ГУН , г
N+1 /ср'
в результате вырабатывается ошибка, которая подстраивает ГУН таким образом, чтобы восстановилось равенство (1.1):
I' ГУН _ f N + 1 / ср.
Новая частота ГУНа определяется как
/ ' ГУН = ^ ' + = /ГУН +
Таким образом, вновь устанавливается режим синхронизации, но уже при новой выходной частоте синтезатора. Шаг перестройки, следовательно, равен частоте сравнения.
Назначение отдельных элементов синтезатора частот следующее:
1) генератор, управляемый напряжением, задает диапазон выходных частот синтезатора;
2) эталонный генератор стабилизирует частоту ГУНа;
3) дискриминатор вырабатывает ошибку при несовпадении частот и фаз колебаний;
4) фильтр нижних частот формирует напряжение, регулирующее частотой ГУНа, и отфильтровывает высокочастотные составляющие этого напряжение, которые могут вызвать появление побочных элементов в спектре выходных колебаний синтезатора;
5) делитель с переменным коэффициентом деления N снижает частоту ГУНа, перемещая ее в тот диапазон, где несложно выполнить автогенератор высокой стабильности частоты и предоставляет возможность для дискретной перестройки выходной частоты синтезатора;
6) делитель с коэффициентом п понижает частоту эталонного генератора с целью уменьшения шага сетки частот синтезатора;
7) в состав синтезатора частот входят два автогенератора: эталонный со стабильной частотой /Э и перестраиваемый - ГУН с частотой /ГУН, зависящей от управляющего напряжения иу;
8) автогенератор содержит колебательную систему, в которой возбуждаются гармонические колебания, активный элемент (АЭ), преобразующий энергию постоянного электрического поля источника питания в энергию колебаний, цепь обратной связи, служащую для синхронизации поступления энергии в колебательную систему от АЭ с существующими колебаниями, и нагрузку;
9) В качестве АЭ обычно применяют биполярные или полевые транзисторы. Колебательную систему выполняют на элементах с сосредоточенными параметрами (как правило, микрополосковых). В стабильных автогенераторах в колебательную систему включают стабилизирующие резонаторы - кварцевые на ВЧ, диэлектрические на СВЧ. В ГУНах в колебательную систему включают варикап [1].
Классическими являются трехточечные схемы автогенераторов, где три реактивных элемента колебательной системы соединены тремя электродами транзистора треугольником -на ВЧ (рис. 2, а) или звездой - на СВЧ (рис. 2, б).
а б
Рис. 2. Трехточечные схемы автогенераторов: а — треугольная; б — звездообразная
В трехточечных схемах треугольного типа для создания положительной обратной связи, которая приводит к возбуждению колебаний, требуется выполнение следующих условий:
а) мнимые сопротивления Хбэ, Хкэ, должны быть одного знака (оба емкостные или оба индуктивные);
б) мнимое сопротивление Хкб, должно быть противоположного знака.
В звездообразных схемах сопротивленияХэ иХб должны быть разных знаков.
Большинство автогенераторов ВЧ выполняют по емкостной трехточечной схеме Колпитца, изображенной на рис. 3. Колебательная система образована емкостями С;, С2 и индуктивностью Ь; Ккор - корректирующее сопротивление, уменьшающее флуктуации частоты автогенерации, обусловленные фазовым сдвигом между колебаниями напряжения на базе и() и коллекторного тока ¡к(р.
На схеме рис. 3б, сопротивления Я1, Я2 задают фиксированное смещение на базу, Ябл -блокировочное сопротивление, препятствующее протеканию переменного тока через источник питания, Ясм - сопротивление автосмещения.
Комбинируя схемы с рис. 3 а, б и заземляя один из электродов транзистора по переменному и постоянному токам, можно составлять различные электрические принципиальные схемы автогенераторов [1].
Рис. 3. Схема Колпитца (емкостная трехточечная): а — эквивалентная схема по переменному току; б — эквивалентная схема по постоянному току
Литература
1. Романюк А. А. Синтезаторы частот на основе автогенераторов с ФАПЧ: уч. пособие. М.: МИЭТ, 2005. 100 с.
2. [Электронный ресурс]: Цифровая техника в радиосвязи. Режим доступа: http://digteh.ru/WLL/synt.php/ (дата обращения: 13.12.2016).
б
а
