Нсэ. НСЭ Задание на курсовой проект. Курсовой проект по дисциплине Направляющие среды электропередачи
 Скачать 22.89 Kb.
|
|
Задание на курсовой проект по дисциплине «Направляющие среды электропередачи» Требуется спроектировать направленную линию передачи, способную обеспечить наилучшее из возможных прохождение информационного сигнала на заданное расстояние. Исходные данные: требуемое волновое сопротивление линии связи Zв, расстояние между пунктами приёма/передачи L, полоса частот сигнала Δf, особые требования. Таблица 1 – варианты заданий.
Наилучшее прохождение сигнала из возможных ставит цель, заключающуюся в минимизации потерь. В процессе выполнения работы, вам необходимо принять такие решения, которые позволят получить линию передачи с минимальным для заданной полосы частот затуханием. Для этого, необходимо продемонстрировать хорошее понимание процессов, протекающих в линии передачи. Рекомендуемый вид линии передачи – коаксиальный кабель. Однако, вы можете при желании реализовать линию передачи любого другого типа. При этом обязательно необходимо обосновать свой выбор и привести полный расчёт передающей конструкции, используя инженерные формулы, а так же выполнив требования, предъявляемые к работе. Требования и рекомендации к выполнению курсового проекта. Прежде всего, для коаксиального кабеля, рекомендую оперировать величиной натурального логарифма отношения диаметра экрана к диаметру сердечника. Это отношение легко высчитать из волнового сопротивления, при условии, что нам известна относительная диэлектрическая проницаемость изолирующего СВЧ материала. Это значит, что первым делом, необходимо выбрать материал диэлектрика. Обратите внимание, что некоторые особые требования к линии (колонка 5 в таблице 1) накладывают ограничения к использованию того или иного материала, а именно: не все материалы могут быть использованы в гибких линиях, не все материалы обладают устойчивостью к воздействующей на него радиации. В остальном, можем выбирать любой материал, удовлетворяющий требованиям. Однако нам выгодно иметь материал с малой величиной тангенса угла потерь. Данный параметр, как правило, измерен производителем на определённой частоте. Для расчётов необходимо найти величину тангенса угла потерь, измеренную на частоте, максимально близкой к частотному диапазону из вашего задания. Для вариантов с требованием по мощности сигнала, стоит обратить внимание на электрическую прочность диэлектрика, а так же на его теплоёмкость и теплопередачу. Достаточно выбрать диэлектрик с высокой теплопередачей. Все шаги по выбору материала необходимо обосновать в тексте работы. Проверяющий должен чётко знать, исходя из каких соображений вами был выбран именно этот материал и почему. Так же, все необходимые для расчётов данные о диэлектрике необходимо привести в тексте в виде таблицы, а именно: отн. диэлектрическая проницаемость, тангенс угла потерь с указанием частоты измерения, электрическая прочность, особые характеристики (стойкость к радиации, особые механические характеристики, если таковые имеются) После выбора материала легко расчитать требуемое значение натурального логарифма отношения диаметров экрана и центральной жилы. По этому отношению рассчитать: погонную ёмкость, погонную индуктивность, фазовую скорость, относительную фазовую скорость, коэффициент укорочения длины волны. Обратите особое внимание на логику записи математических формул. Первым делом – необходимо написать исходную формулу. Далее, выражаете нужную вам величину, поясняя то, какие шаги вы для этого предпринимаете. Если шаги сложные или их слишком много для понимания, то необходимо приводить промежуточные види преобразовываемого уравнения. Далее, подставляете вместо символов конкретные цифры и через знак «=» выводите числовой результат. Важно! В уравнении может быть только один знак равенства. Не выстраивайте при расчётах длинные цепочки равных друг другу частей. Так же, обратите внимание на порядки чисел. Ошибка вычислений хотя бы на порядок является грубой ошибкой. Все числовые ответы необходимо записывать с размерностью, кроме коэффициентов, не имеющих размерности. При возникновении в ответах порядковых множителей с большими по модулю степенями (108, 10-12 и т.п.) используйте приставки, обозначающие порядок (пФ, МГц и т.п.). Далее, после того как были рассчитаны перечисленные выше параметры, необходимо рассчитать их абсолютные значения, исходя из длины проектируемой линии. То есть: общую ёмкость, общую индуктивность, общий набег фазы на краях частотного диапазона. После проведения вычислений вышеизложенных параметров, необходимо выбрать размеры кабеля в поперечном сечении. Оба диаметра связвны друг с другом уже известной величиной натурального логарифма их отношения. Помните, что чем больше диаметр кабеля, тем меньшее затухание сигнала получим. Тут, необходимо найти компромисс между потерями и диаметром. Внешний диаметр кабеля не рекомендуется брать более 2 см. Особенно это касается коротких линий. При этом, учитывайте особые требования: если задан порог по мощности, это значит, что диаметр необходимо выбирать побольше (не менее 1,5 см). И наоборот, если такое требование отсутствует, то можно делать диаметр кабеля меньше. Выбор размера кабеля обосновать! Так же, необходимо привести расчёт пикового напряжения в линии и пиковой мощноси сигнала. Если окажется, что линия не способна передать сигнал требуемой мощности, то необходимо либо увеличивать диаметр, либо менять диэлектрик. Далее, необходимо выбрать материал центральной жилы и оплётки. Как правило, это медь. Исходя из характеристик материаллов, рассчитать толщину скин – слоя. Последним этапом является расчёт коэффициента затухания. Для этого придётся рассчитать электрические проводимости центральной жилы и экрана. Это делается исходя из данных о погонном сопротивлении материалов и геометрических размеров жилы и экрана. Все расчёты должны быть приведены в тексте, каждый ваш шаг должен быть ясен. При использовании формулы расчёта коэффициента заухания, обратите внимание на размерности как исходных данных, так и результата! По используемой формуле необходимо построить два графика зависимости коэффициента затухания от частоты. Первый график должен показывать зависимость в полосе частот от 1кГц до 10ГГц, при этом ось частот должна иметь логарифмический вид. Второй график должен показывать зависимость непосредственно в заданном вам диапазоне частот. Важно! Коэффициент затухания на графиках должен быть представлен в размерности дБ/м! По графикам необходимо сделать вывод об общей успешности проекта, а так же сделать вывод о том, на каких частотах потери будут наименьшие, на каких частотах использование кабеля окажется нецелесообразным, сделать вывод об искажениях сигналов, связвнных с крутизной характеристики внутри заданного частотного диапазона. Графики удобно строить используя программу MATLAB. Для расчётов так же разрешается использовать MATLAB или любую другую удобную вам программу. Далее, необходимо рассчитать фактический коэффициент затухания в спроектированной линии заданной длины (в дБ) на той частоте, где этот коэффициент будет максимальным. В конце работы необходимо привести таблицу со следующими данными о спроектированной линии передачи: волновое сопротивление, погонная/фактическая ёмкость, погонная/фактическая индуктивность, погонный/фактический коэффициент затухания, фазовую скорость, пиковое напряжение, пиковую мощность. Параметры имеющие зависимость от длины линии, рекомендуется писать в соседних столбцах. Примерный вид таблицы:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||