<Управление радиочастотными колебаниями генераторов> уч.пособие - под редакцией проф. Грановской Р.А. («Управление радиочастотными колебаниями генераторов» уч.пособие - под редакцией проф. Грановской Р.А.), страница 4

=3 . =Р где с'.,~' = 1, 2,...,п; ю ~ ~'. (2.5) Д',~е' г Элементы матрицы У" иб.: соответствувт коэ4$ициентаы передачи на~4 дающих воли соответственно с ~ -го на,~' -й вход и с ~' -го на ~ -й вход кри подклвчении соглассвакеых нагрузок кс вс6м входам« Юля согласовзлия входов с усилителямк, балластнныи и нагрузочныы оопротивеенияыи необходиыо, чтобы ~д = О, где ~ 1, 2, ° .

° , и Ф ~ + 1 ° (2.б) Элеиен*ы матрицы ~" соответствуют козФФициентаы отражения с' -го Ц входа нри подклвчении согласованных нагрузок ко всем остальным входаы. с поыощьв элементов матрицы (2.4.) при условиях развязки (2-5) я согласования (2.6) мокко определять необходимые соотношения для схем ыногополвснкков» Рис. 2.5 В качестве СТК в СВЧ сумматорах и делителях мощности могут быть ксношзоваки линям о распределенными параметрами длиной д/ч , где Я - длина волны в линии.

Схемы многопалюсяиков для суммирования мощностей двух усилителей приведены на рис. 2.5. Входы 1, 2 соединимся о усилителями-, вход 3 - с сопротивлением нагрузки, а и качестве СТЦ использованы кесимметркЧкые полосковые линии длиной Л/~ . Ыа ркс. 2.5,а показан восьмиполюснмк, у которого ы = 2, Е = 1 (балластное сопротивление ~~ присоединяетоя к Входу 4). На риа. 2.5,б приведен меаткнолюснмк, у которого ч = 2, 1 = О (балластное сопротмвление У~ включено внутри шестиполюоника).

йа тога чтобы вая мощность усилителей передавелкаь в сопротивление нагрузки, а в балластном сокротивкекни ке выделялась, Необходима в охеме риа. 2.5,б амплитуды и фазы колебаний на входах 1, 2 выбрать однкаковыим. В схеме рис. 2.5,а амплитуды колебаний яа входах 1, 2 должны быть одикаковымк, а фаза колебаний ка входе 2 далина опережать фазу колебаний на входе 1 иа Я'/2. Схема, показанная ка рис. 2.5,а, назмваетея схемой скакания мощностей с квадратурным мостам. Элементы матрицы .8 -параметров (2.4) с учетом условий развязки (2.5), аоглаоолаямя (2.6) и уоловий равномерного распределения мощности по всем каналам ~23 определяются следующими соотношениями." =Я„, =Я~~ Я ~Юл ~Ю ~Я =О ю ~~ .о хг лл м ю с гэ Ж~Ф Ь~ %~8 /Д'»~ А»~ А3 = ~хг А~~ = Д~5 ' Ври этом вся матрица Я -параметроз будет иметь вид Соотношения для волновых сопротивлений линий» сопротивлений уси лителей, балластного и загрузочного сопротивлений приведены яа рис.

?.5„а»б. Ври определении этих параметров предполагалось, что сопротивления яа входе и выходе уоилителей являются чисто активкымк (р,» ). Лля слокения (деления) мощностей более чем двух усилителей с помощью шестиполюсников или восьмиполюсяиков малко использовать последовательное соединение или сумматоры (делители) с большим числам полюсов. И~,у Схема сум.:"атора десятиполюсника с использованием лмялй длиной Л /4» л иыеющего четыре Входа 1...4, соеди- 2 няемых с усилителями, я вход 5, ~е соединяемый с сопротивлением яа- ЛД»»о грузии, изображена на рис. 2.6, 3 Б Валластные сопротивлеякя Р~ сое- 'Ъ,9 дияеяы и виде звезды.

Жля сложения мощностей в нагрузке амплитуды и Ра Фазы колебаний па входах 1...$ должны быть одинаковыми. Рис. 2.6 На рис. 2.7 представлена балансная схема усилителя, в которой использовано слокение мощностей двух транзиста'~кых усилителей при пОмбщи Васьмиполюсных сумматоров и делителей мощности (квадратурных моотов). В схеме на рис. 2.7 приняты следующие обозначения: 'м1, М2 - кладратурные 3 дБ посты на входе и .выходе схемы, один из которых являетоя делителем мощности (й1), а другой - сумматорам мощности (М2);8, четвертъволковый кароткозамккутый шлейф, обеспечивающий соединение по постоянному току змкттера с базой транзисторов ~П и ~Т2 ; — согласующие разомкнутые шлейфы во входной цепи усилителей; ~~, ~х - траисФормирующие разомкнутые шлейфы в выходной цепи усилителя; ~„, ~, - четвертьволновые шлейфы в цепи питания, развязывающие источник питакия от СВЧ-цепей усилителя; С1, Ф- блоыровочиые конденсаторы, исключающие проникновение переменных колебаний в источник питания; С2, С5 - разделительные конденсаторн; П1, П2 - входкая и выходная платы.

Балаясная схема усилителя позволяет получить малый коз4Фициеят отражения па входе в широкой полоса частот ш теы повысить усто!'-Иивость всего высокочастотного тракта„ В который оя включен. В диапазоне ВЧ в сумысторзх и делителях мощности используют- С»~»Я с су»»ер,»~ с»~ . ° ... ~ »».",~ парс»»стрем»» Схема десптчполю~»п»»ка ГИ сумматора с элементами~,С',~', балластными Я~ и кагрузочннмА' сопротивлениями приведена па рис. 2.8. На ряс.

2.9 показана схема, в которой складываются мощности четырех тракзнсторов ь п ... ит~ с пспользовакиеи схемы десятиполвсника рис. 2.8. Для сложекня ыощкостей используются элементы ~л,С,,фл,Г~~, а длн делении мощностей - элементы~,, С,,с~,Юб, Питание транзисторов осуществляется через дросселя ~,~„, блокнровочпые емкости ~~„, и цепи эммттерного автоомещепия К5 ,С~ Рассмотриы случай,'когда при сложении мощностей и, усилителей ~п из ких .вымзи из строя. Таи как схема сложения обеспечивает ззаимкум развязку режимов работы усилителей, то при выходе мз строя г~ усилителей мощкооть, передаваемая усилителями в сумматор, будет равна ~~п-~~1 ' , гдв ~ - мощкость одного усилителя, Ыощкость Р , выделяеиуо в сопротивлении нагрузки У„ , можно определить исходя из того, что ток в д' будет равен Х Й- — ~ Щ При этом Р =Х к- — Я„=Р я~ (2 В) гдв Х„ - эффективное значение суммарного тока в нагрузке при работе и усилителей,2„' = и Х„, , Х„ - аффективное значение тока в кагрузкв при работе одного 'усилителя.

Считан приближенно, что мощность в схеме оумиатора будет выделяться только в -сопротивлениях ~ и ~~„ , можно определить мощность, выделкемущ в балластных сопротивлениях Я 23 «г.9) «2.11) где а) о оз а,с оз Ф~ 6ф уп- у7т ъ"' Р'РТ Р =Р~п-».»т)-Р п~ — / =Р~.п ~ «- — ) ф с 4'Х КоэФФициент полезного действия сумматора р, при этом определяет- он по Формуле ~» ~«Рх- Р»ч ) П- Р»Т РРЕ р- р«„",-~'«„' )„— -« — — „- и.1~) Формулу «г.10) можно представить также в виде Я Р "'Ъ « — «"'Р МР Рв.

«2,12) р Допустим теперь, что в схеме сложения мощностей на рио. 2.9 усн» лители или их транзисторы не выходят из строя, а имеют лииь определенный разброс параметров. Определить юр и Р„ з этом случае можно путем измерения напряжений на балластных сопротивлениях ~Рэ и на сопротивлении нагрузки сР,„ сумматора. Мощность ф„ при этом определится в виде О»в у с'с'Ф сс «2.15) где П„', - э(Фективное значение переменного напряжения на сопротивлении нагрузим А» . Мощяость~~,.

На каждом балластном сопротивлении может быть определена в виде с» Есс. «',)»» с (2. 14) г 4 где дЕ~; = ~Р«-Р;») ,"Р' - эффективное значение переменного напряжения нз средней точке многополвсника-сумматора «относительно корпуса); Р; - зФфактивное значение неременяого напряжения на входе К -го канала сумматора. Мощность потерь ф во всех балластных сопротивлениях будет определяться следующим образом: ~1«,4 „, Р7 *-~ К ф, Д,с» .

с Мощность в нагруэме будет уменьиаться также при ОтносительнОМ изменении Фаз сигналов, создаваемых отдельными усилителями на входе сумматора. Зависимость йИ сумматора-многополесника от изменения амплитуды и Фазы одного из сигналов при различной величине '»т может быть проиллюстрирована Гра'.;»янами, изобрзеенщщи на рис. 2»10» эти зависимости получены в предположении, что изменл- ется амплитуда и фаза сигнала одно~о из усилителей. Величины к и д е» определяют относительное изменение амплитуды и фазы этого сигнала по сравнении с их ноыняаЛЬНЫМИ значеяияМИ.

КПД сумматоров влияет не только на уровень мощности и нагрузке, но и на коэФФициент усиления схемы со сложением мощностей усилителей. Рассмотрим распространеннуз на практике схему усилителей на квадратуряых мостах «рис. 2.П). Мощность в нагрузке этого усилителя будет Ф »с «Р~А 2 «2.15) где а - число усилителей,,»т -я~;Ф=йу «т, Ф - число ступеней сложения (число последовательно соединенных сумматоров); ~.~ - КПЛ одного сумматора (квадратурнсю моста) Ж -й ступени; 4 - мощность одного усилителя. Соответственно мощность на входе схемы ~» Рч ф «2.16) l~,» «7 Д,я с1 где М~ коэффициент усиления одного усыпительного каскада» Поделив Р.15) на Р.16), получим выражение для суммарного коэффициента усиления схемы со сложением мощностей А' =Ь' П ~~.

,ь~,е л„с (2.17) Из выражения Р.17) следует, что при ~~~ ~ 1 с увеличением числа ~ь неизбежно уиеньиаетоя суммарный коэффициент усиления» В этом случае ограничение на чиоло и. и, следовательно, иа мощность в нагрузке обусловлено необходимостью получения заданного значения коэффициента усиления. 2.~. СЛОИНИЕ йОЦНССтжИ ГВНКИтОРНЫХ СВЧ-ЛйОДОВ Схемы сложения ыощясстей диодных азтогенераторов и уоилителей с~роятся по тем же принципам, что я охемы сложения, рассмотренные в $2.3.

Однако диоды в отличае от транзиоторов представляют собой двухполвсиикм. Эта особенность и определяет специфику схем сложения мощностей дяодных автогенераторов и усилителей. Сложение мощностей диодных Реаулмрюйа а4 генераторов в свободном пространстве осуществляется, как уже говорилооь, о помощью 4' ~ю :. 1ФаР. для синфазного сложения ~ ® мощностей колебаний всех автогеяераторов необходимо обеспечить их синхронизацию, для че/ го используется либо синхрояиРазоиао~ар зацяя от внешнего источника Рис» 2»12 колебакий, либо взаимная оинхронизация диодных автогеяераторов Схемы сложения мощностей диодов в общем резонаторе наряду с простотой конструкции обеснечивавт более стабильный режим работы, так как сложение мощностей диодов ооуществляется внутри объемного резокатора на рабочем типе колебаний.

На рмс, 2.12 представлена конструкция вистидиодного генератора. Для обеспечения одинаковых режимов работы все диоды включены в цилиндрический резонатор и расположены симметрично относительно его продольной оси. Пря сложении мощностей нескольких диодов важнейшей техничес- кой проблемой является обеспечение сянфазного тяпа колебаний в Й жмммку Л Ф4ИЮДЮМ 3ач башка Рис. 2»15 резонаторе, при котором СВЧ-токи всех диодов находится в фазе. В случае, когда и диодов симметрично связаны с нагрузкой, существует (п, - 1) паразитных типов колебаний с одинаковой вероятноотью возбуждения.