Управление РЧ колебаниями генераторов (Управление радиочастотными колебаниями генераторов), страница 4

Яе. будут влиять. ИВ. ре~й$й~~~ Других усилителейе 4ля ЙалнОЙ . передачи мощности От усилителе.'~ В йа.- Грузку неаохОД$ио чтобы все Входы мнбгопалюснйка~ соеДиненные усилителями, ОалластнБми и нагрузачным. сопротивлениями~ бь.'ли бы согласавайы лнагаполюеники~ используемые для сло ения .'!Мое~но~..':. ОЫ усилителей Являются Обратимы~1 ус~ро'.Ствами '.,;агут испальзо'.атъся ла только кББ сумеаторы~ но и как д летели 1,~О!'~.'.Ости этом СлуЧЗе Вместо "-.".~г~*.'ЗГГ ~ 4".'.,:.„ ;::,",.".,".Тс:! "-,:;;:::::.Тель е усилителя. Сумматоры и делители мощности включают в себя балластные сопротивления и согласующе-трансформирующие цепи (СТЦ.

В качестве элементов СТЧ в зависимости ат диапазона частот применяют злементы либо со сосредоточенны- Р6 ми, либо с распределенными парак+1 метрами. Балластные сопротивления могут саединятьря как с 2 ЯБ внешними полюсами многополюснии+2 ков, так и с элементами их внутренних схем. Р~ Работа многаполюсных схем е ~ может быть описана с помощью матриц 5' -параметров. Для слуРис. 2.Ф чая многополюсника, имеющего г~+ ~ + 1 пар полюсов ~рис. 2.Ф) (ы входов, соединенных с усилителями, 1 входов, соединенных с балластными сопротивлениями, и один вход, соединенный с нагрузочным сопротивлением), матрица будет иметь вид ~кг ~л У Э ~Я~ Я в е ° йт~ гЬ' 5' ( Э ~и~ 8 ~ Уйе~+ ~2~ ,цля развязки усилителей, соединенных с ~ -и и -и входами многополюсника, необходимо, чтобы 5'"=5* =0 где с,~ = 1, 2,...,к; г ~~'. (2,5) 8Г 8~' Элементы матрицы 5'" и,У 'соответствуют коэффициентам передачи падающих волн соответственно с Е -го на ~ -К вход и с,~ -го на ~ -И вход при подключении согласованных нагрузок ко всем входам.

#ля согласования входов с усилителями, балластными и нагрузочным сопротивлениями необходимо, чтобы 5~. = С, где ~ = 1, 2,..., п + ~ + У. Р.б) 3лементы матрицы 5';; соответствуют коаЬ)ициентам отражения ~ -го входа при подключении согласованных нагрузок ко всем остальным входам.

С помощью элементов матрицы Р.4) при условиях развязки Р.5) и согласования Я.б) маям апредел, ть иеабходиыые саатно!'!с Бия длл схем ~и10гапалюснккове Соотнойения для БолБОвых сопротивлений линий» сопротивлений усилителей, балластного и нагрузоч'юго сопротивлений приведены на рис ..~, 5, а, б. Ври Определении зтих параметров предполагалось, что сопротивления на входе и выходе усилителей являются чисто активными ~р~ ). для сложения <,'деления) мощностей более чем двух д силителей с пОмОщью йюстиполюсников или ЗОсьминОлюсников можно использовать последовательное сосдинение или сумматоры ~делители) с большим числОм полюсов. у А,~ Схема сум."?атора десяти пОлюсяика с использОванием линий дллной Л /4-, йб имеющего четыре входа 1...+, соеди- Э~~ р няемых с усилителями, и вход 5, 2 й~ соединяемыи с сОпрОтивлением нар~ Рф р 5 грузки, изображена на рис.

2.6. 3 Балластные сопрОтивления /Р~ СОе Ъ/~ р ДИНВН~1 В ВИДЕ ЗВЕЗДЫ. БЛЯ СЛОВЕНИЯ мощностей в нагрузке амплитуды и Р6 дазы колебаний на входах 1...Ф должны быть Одинаковыми. Рис. 2.6 На рис. 2.7 представлена балансная схема усилителя, в которой использовано сложение мощностей двух транзисто~ных усилителей при помощи восьмиполюсных сумматоров и делителей мощности ~квадратурных мостов). В схеме на рис. 2.7 приняты следующие обозначения: М1, М2 - квадратурные 5 ДБ мосты на вкоде и выходе схемы, один из которых является делителем мощности ~М1), а другой — сумматором мощности ~М2); К, четвертьволнозый короткозамкнутый шлейф, обеспечивающий соединение по постоянному току змиттера с базой транзисторов мТ( иРТЯ вЂ” согласующие разомкнутые шлейфы зо входной цепи усилителей; К~, ~~ — трансформирующие разомкнутые шлейфы в выходной цепи усилителя; 1~, ~ - четвертьволновые шлей4ы э цепи питания, развязывающие источник питания от СВЧ-цепей усилителя; С1, С4- блокировочные конденсаторы, исключающие проникновение переменных колебаний в источник питания; С2, С5 — разделительные конденсаторы; п1, П2 — входная и выходная платы.

Балансная схема усилителя ПОзволяет получить малый козффициент Отра.";ения на входе в кирокой полосе частот и тем повысить устО1'ч1~2ость всего высокочастотногО тракта В который Он включен Й диапазоне ВЧ в сумматорах и делителях мощности используются ' ТЦ со сосредОТОченными параметрами, Схема десятиполюсяика— П1 Рис. 2.7 сумматора с элементами,~ ,С,~", балластными Ю„~ и тарузочнюЯ„ сопротивлениями приведена на рис. 2.8. Ба рис. 2.9 показана схема, в которой слладлважтся мщности четмрех Транз:.1 стор Ов ~7~ ° 1~' ТФ с использованием с:м;.'е1 "ес я7иполюсника рис.

2.:~. Ля сложения мощностей используются алс.Ленты ~,, ~.„,с".~~,Ю~~, а для деления цоп1ностей — элементи ~,,~",,С~,К~. Й117а1111с Трз11з с7оров Осуцествляется через дрос сели ~„~ 1 сл~.; ."; ро вочР'!е емкос7и ~,~ „к цепи змиттердого а570смецсния ~Г ъ 1 с~ Рассмотрим слу~1ай, когда при слоленп1 11офностей Р" ус'-1л™Талей ~ ~ из них вышли из строя. Так как схема слотения Обеспечлвает взаимную развязку режимов работ 1 усилителей, то при вмходе из строя Р 'ъ усилытелей ми~ность передаваемая ус11ли7еля~111 3 с,"...,.::.

'СГ', дет равна Р,(~-~ ~), где «? — мощность Одного усилителя..'1оцность ~~, выделяе ув в сопротивлении нагрузки А.'„, мило определить и~ходя из того, что тбе В Р будет равен Х„~~- — ~ $13. Р~"Г 11ри зт Ом е=~„'~ - ф~„-~п~" — ),:~.8) где Х„- з:,Кективное значение с~м"арного тока в нагрузке при рабоТе Ре усилителей» 1 =77 .Г~~ ~,~~, — эффек711вное значен11е Тока в нагрузке пр: работе одного усидительСчитая приближен.о, что мснцность в схеме сумматора будет вы1елгться толью в сопротивлениях .~Р и Л'„ , можно Определить .юо~ность, ~иделнемую в бамлас."ных сопротивлениях К~ КозФФициент полезного действия сумматора Р~. при зтом определяет ся по формуле А'.

~Р ~~ ~ 7т- .Р T~ ) У8- Р77 Р~2 — — — (2. 10) Р ~~у — т.~ ~ ('~~- пх.) ж Формулу ~2.10) можно представить также в виде Я я. Р~, . ~ ~.лд Р~Ф~Ф 1де Р~ ~2.12) допустим теперь, что в схеме сложения 'ощяостей на рис. 2.Э усилители или их транзисторы не выходят из строя, а имеют лишь определенный разброс параметров. Определить нр и р,. в зтом случае можно путем измерения напряжений на балластных сопротивлениях Ю~ и на сопротивлении нагрузки ~Р, сумматора. Ыощность Р„ при этом определится в виде 8 Р = — ~ (2.15) где ~У„ - эффективное значение переменного напряжения на сопротивлении нагрузки ~Р„ . Мощность ~~,. на каждом балластном сопротивлении может быть определена в виде Е (2.1+) й г где ~Е~; =~Е/,'.-~'„); С~ — эФФективное значение переменного напряжения на средней точке многополюсника-сумматора ~относительно корпуса); ~У; - зф)ективное значение переменного напряжения на входе Е -го канала сумматора.

Мощность потерь ~~ во всех балластных сопротивлениях будет определяться следущим образом: д ~~~ 4 ., Р~ Р =~; — ' = — Х .~ Б'; Мощность в нагрузке будет уменьшаться также при относительном изменении Фаз сигналов, создаваемых отдельными усилителями на входе сумматора. Зависимость ЙК сумматора-чногополюсника от изменения амплитуды и фазы одного из сигналов при раэличнои величине ;7. может быть проиллйстрироваиа грГ„':иками, изображенными на рис. 2.1О. Эти зависимости получены в предположении, что измен.-.— где ~, — коэффициент усиления одного усилительного каскада. Поделив (2.15) на ~2.16), получим выражение для суммарного коэффициента усиления схемы со сложением мощностей ~2.17) Иэ выражения ~2.17) следует, что при ~~~ ( 1 с увеличением числа и неизбежно уменьшается суммарный коэффиц~.ент усиления. В этом случае ограничение на число г~ и, следовательно, на мощность в нагрузке обусловлено необходимостью получения заданного значения коэффициента усиления.

2.4. СЛОЕНИЕ МОЦНОСТЕИ ГЕНЕРАТОРАХ СВЧ-ДИОДОВ Схемы сложения мощностей диодных автогенераторов и усилителей строятся по тем же принципам, что и схемы сложения, рассмотренные в Я.5. Однако диоды в отличие от транзисторов представляют собой двухполюсники. Рта особенность и определяет специфику схем сложения мощностей диодных автогенераторов и усилителей. Р, 6 Сложение мощностей диодных 6'2 ~,1~ РОЬ~я генераторов в свободном пространстве осуществляется, как Фиакры уже говорилось, с помощью 4' Р~- ' АФАР.

Для синфазного сложения мощностей колебаниИ всех авто- генераторов необходимо обеспечить их синхронизацию, для чего используется либо синхрони- Р'~ьаиахт~ар зация от внешнего источника Рис. 2.12 колебаний, либо взаимная синхронизация диодных автогенераторов. Схемы сложения мощностей диодов в общем резонаторе наряду с простотой конструкции обеспечивают более стабильный режим работы, так как сложение мощностей диодов осуществляется внутри объемного резонатора на рабочем типе колебаний. На рис. 2.12 представлена конструкция шистидиодного генератора. Для обеспечения одинаковых режимов работы все диоды включены в цилиндрический резонатор и расположены симметрично относительно его продольной оси.