Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982), страница 13

Теперь р»осмотрим зависимость электронного КПД рнс 3 7 Зависимости нормированной высоты имп)ръсз коллекториого тока н КПД от урон~ я мощности в ключевом ( — — ) и гармоническом ( — — ) режимах при 0=-80 и постоянном значении пикового напряжения на коллекторе (ею =" 51зх~ )(е Звх (О)з ~ де 2,„(0) — входное аопротивление транзистора по )-я гармонике; О чв Э . Пренебрегая влиянием внутренних обратных связей в транзисторе, мязквв считать, что в обоих режимах значения Ке увт(О) примерно равны, тзк кап (гвв. пы О и колебательиые мощности Ры В этих предпосылках получаем режимах Из (3 24) для ключевого т)р.'1зи/5м((е„ режима находим П(О 1К ир)=(аи а(0„)+ +(1 —,(О„)) х Х(„„ер1(5ир ицз „х))- . (3.32) Па =- 11оы а (Ыи) и, как еледуат из за- й) висимосги хп о от Оп (рис.

2.27, б), ппкфзх~ор резко растет прн увели- йй — — ~г„„~у„(( „ ~ нин угла отсечки: он равен 2,8 при ) О, = 70"; 3,6 при Оп 90ь 4,5 прн 1гб'1 5,5 при 120" п стремится к рр а й Пг Ру П)ЙУИ "7рп'Ыиз з при Ои -» 180" В гармоничесном рею нме всегда П (0) < 2. Это означает, что при рзвпыь ьщксимальных зиач виях коллекторного напряжения з ключевом режиме заданная мощиость Р, достигается при меньшем напряжении питзния Е, чем в гарм эпическом, а следовательно, при большеЙ высоте импульса тона (см. (чс 36, а) В результате при увеличении Р, в ключ вом режиье мощноать рассеяния нз коллекторе растет быстрее, чем в гармоническом, н н,шпнав е неь второго значения Р„ключевой режим утрачиваег в. и препмущесзз пв КПД.

Прн заданном напряжении Е„условие критического режима и равчвтвыв соотношения находятся из выражения для Р, = 1кобв — 1цеиквм „р тзк же, кап и уравнение (3.28) Поэтому подробно рассматривать здесь зточ вариант расчета нет необходимости Из провсдеиного анализа аледует, что ключевон режим пмеег смыел прл нормированной чощиости, меньшей О,З, причем для получения максимальввго КПД при прпемлелюм значении пикфактора рекомендуется выбирать Он = = 70 ... 90", т. е в том же интервале, что и для гармонического режима.

После выбора Оп ключевой генератор рассчитыьвеы нв задаьпыо мощноеть Р, прп фиксированном иквиз ( ((кв „в следующем порядке. Из (3.28) оп! еделяем высоту вмпульса тока 1к„,, затем икв„, „—— 1к хр!Ззр, далев ьо (3.24) — (3,27) я (3.30) находятся Ен, 1~ з, ЄР„, и т) . В заключение оценим ковффициеит усиления п мощности. Сравним йля этшо значения К в ключевом и КР, в гармоническом режиьщх, Прамем д ы .пределепности, что транзистор возбуждается от источннкзтокз а амвжввухои 1ью В зточ случае мощность возбуждения ($.643 ~'р г Вхгьл рхгхл Л ~я обеспечения ключевого режима при возбу кдепии гармонпчс ким тваом т! шып тор, как указывалось, следует ввести в цеыюбокое насыщенна, т.

в. ~ о ть 1„ю в М раз по сравнению со значенп ~ 1ью,ц„которос нвобкоймо „з» пол тчеция требуемой амплитуды !-й гармони~ и ч ьчлекториого тока в кричи...к, !с киме 1,, Величиаа М нззывае~ся ь..)фкцнентом пзсыщвнвя К!хэ' р г иь (0) !км и !искран ип ь (ва) км нр !ахь !кь р!Оьь причем можно считать, что Ньь (О) = Оьь (Вп) Учитывая, что в ключевом генераторе 1„,„,ь = М!арьев вместо (3.34) запишем ь(мг !' КР г Д( !Км кх (3. 35) где ! „„! — высоты импульса коллекторного тока при гармоническом напряжении на коллекторе и в ключевом режиме При одинаковыхзначениях (ткэю,х в обоих генераторах коэффициент усиления в ключевом режиме может быть заметно меньше. Это объясняется тем, по из-за существенного увеличения пикфактора коллекторного напряжения приходится снижать Еп и, следовательно, увеличивать амплитуду тока: ! „> ) ! „„.

Например, при относительной колебательной машности Рь = 0,2 по (З.ЗЬ) и данным рис. 3.7, положив М = 1,41, получаем Кр — 0,4 Кр„. Итак, в заключение расчета ключевого генератора, определив ке Хвх н Кр„в гармоническом режиме (см 4 3.4, табл. 3 1), па формуле (3.35) аценньшем Кр„, находим мошность возбуждения Р,„, = Рь)Кр„и по (З.ЗЗ) — мьь плнтуду тока !зхь ЪД.

НАГРУЗОЧНЫЕ ХАРАКТИРИСТИКИ УСИЛИТйЛЯ МОЩНОСТИ Рассмотрим зависимости токов АЭ, напряжений на нем и энергетических показателей от сопротивления нагрузки при неизменных значениях напряжений (1„, Е„Е, т. е. нигрузочные характериспьиксс. Они используются при настройке усилителя мощности (УМ) на задачный ре ким, при анализе влияния изменений параметров фидера и антенны, а также питающих напряжений на характерисгики УМ. Примем пока, чго сопротивление нагрузки вещественное: Х„= )х„, Пусть усилитель мощности собран по схеме с общим эмиттером (катодом, истоком) и работает при гармоническом напряжении на нагрузке ип (т).

При изменении )сп меняется амплитуда напряжения ьш коллекторе: (!и =- )ььн1кь. Как было выяснено в 2 3.2, амплитуда 1ко в свою о ыредь, зависит от (1„(рис. 3.1, а). Каждой точке этой зависимости соответствует свое значение )1„= (!и11кь. Принимая Ен за аргумент, строим зависимости 1к, (Й„) и (1„иЯ„), т. е. нагрузочные характеристики для тока 1к, (рис. 3.8, а) и напряжения (1„ (рис.

3.8, б). С ростом сопротивления нагрузки 1к, сначала медленно убывает, а ЛЭ работает в НР (точки 1, 2 на рис. 3.8, а). При )1„= = )1м нв (точка 3) пасгупает КР. При дальнейшем увеличении )Р„'э. ) )1„, р (точки 4, б) (!а превгяшает (1к вр и медленно растет, АЭ переходит в ПР, в импульсе коллекторного тока появляется увеличивающийся провал и 1 к, падает. Как видно из рис.

3 8, а, ток 1к, меняется пропорционально 1-й гармонике 1к,, поскольку коэффициент формы йгь(9) в НР постоянен, а в ПР медленно уменьшается. Ток 1 х растет в ПР с увеличением сопротивления нагрузки )х„. и выбирается равной 1,2 ... 2. Для обаяв типов генераторов в критическом режиме справедливы соотношения: !в, ыын трын Рн Рь Р ы,дьы Еырнр Р)ы,ь, ~н ын у,12 й) Ры 5 вы 2 2 яныр рн Еп [ )ыныр дныр 'ныр Д ныр Рис. 38 Реальные ( — — ) и идеа- лизированные ( — — †) нагрузочные характеристики Рис, 3.9.

Реальные ( — ) н идеализированные ( — — — ) завнсимстн энергетических характеристик усилителя мошиостн от нагрузки К ак уже говорилось, в области НР токи 1к„1к, а в ПР напряжение ()„меняются слабо, Для качественных оценок удобно представить АЭ генератором тока 1к, = 1к,„р в НР и генератором напряжения (1„= ()„„р в ПР. Тогда получаем уравнения идеализированных нагрузочных характеристик: 1кгяр при )зн » ~)~в яры Кы= (уя яв1 йн при )тн я )тн яр) г ы ) 1кгяр Йв при Рв»» )тя яры (3.36) йы я (1я ир при )нн» )хн нр.

По графикам на рис. 3 8 построим зависимости мощностей 'Р„ Р, и Рр„от )с„(рис. 3.9, а). Поскольку Е, = сопз(, зависимость Р, ()си)=Е„1к, Ян) повторяет по форме)кв ()с„), Полезная мощность Р, = 0,5 (1„1кт, как видно из рис, 3.9, а, возрастает примерно пропорционально 12„в области, где )ся )с„„р, имеет максимум вблизи точки 1(я = )т„„р и убываете ростом )си в ПР. Если принять идеализацию нагрузочных характеристик (3.36) и учесть, что 0,6 У„яр!кыир —— 1 хяр 1н Жяр )тя1)саяр "Ри )тя~»)сн з (3.31) 1= 1 ыяр )тя яр1)нв Р )т» я )тгы нр. Чтобы подчеркнуть, нзсколько ЛЭ в нелинейвом режиме чувствителен к изменениям нагрузки, сравним зависимость Р, (7(нн) (3.37) с изгрузачиыми харантеристпками генератора с линейным внутренним сопротивлением >твн и амплитудой напряжения холостого хода (>х.

Зависимость Рннне()7и! удобйо выразить через мощность Рм а„— — (>й78)(нн з режиме согласования нагрузки при Йн = ((нн: 4)йи !Ренн Р =Р Ъ !3 38 ( ! + Рн>7>н нп) ! 38) Совместив иа одном графикс тачки Р„,р и Рм л„и Р„= )7и нр, Рни = й(нн (рис. 3 !0), видим, что линейный генератор существенно слабее реащ>рует иа изменение нагрузки, чем нелинейный. Н прапессе настройки каскада, а также и ри изменениях частоты возбуждения и входного сопротивления (>клера нагрузка может оказаться комплексной, Поэтому нужна зяать, как ьлияет на основные показатели режима ие только активная, но к реактивная составляющая сопротивления на!l >нр наг~ринг грузкк, При комплексной иа. Рн нг>н Ринг грузке работу ДЭ удобно характеризовать линиями постоянной полезной мощности Р! (или другого параметра) на р,х ! рн! Р>нр плоскости комплексного сопротивления или проводимости нагрузки, Построим в плоскости комплексной проводимости нагрузки ун = Ов+1Ьи семейр ! к>н)гим'йн(Р!» ст о линий постоянной нощ.

пасти для идеализированного нелинейного генератора. Предположим, что и прп комплексной нагрузке для Рис. 3.!О. Зависимости нна~ииастей. отдаваемых линейчым и нелинейным ге>>трзторами, от со- противления нагрузки йгн Поведение Рр„как функции от )с„определяется формулой Р з, =- = Р, — Р,. При )с„= О вся мощность, потребляемая от источника, рассеивается на выходном электроде АЭ, С ростом гс„она быстро убывает при !",н ~ )с„„р н медленнее при йн ) )с„„р. При расстроенной нагрузке, когда Р, О, АЭ можетоказатьсявтяжеломтепловомрежиме. Поэтому каскад настраивают при пониженных значениях и„и Е„.

График $ Яв) (рис. 3.9, б) повторяет зависимость У„Я„) в ином масштабе, так как с = ()н)Ев и Е, = сопз1. Коэффициент формы д! = !кт(/ке в НР можно считать постоянным, так как угол отсечки изза реакции коллектора меняется мало. В ПР рт убывает с ростом )т'и из-за появления провала в импульсе тока, но значительно медленнее, чем Укы поскольку !'кн тоже уменьшается. Поэтому КПЛ, как и иа рис. 3.1, имеет весьма тупой максимум, лежащий в области перенапряженного режима.

Как видно из рис. 3.9, в, в области НР Кр возрастает почти пропорционально А'и. В ПР К„убывает быстрее, чем Р, из-зя роста мощности возбуждения Р„, (рис. 3.9, а). Анализ нагрузочных характеристик подтверждает сделанное ранее заключение о том, что критический режим является оптимальным для АЭ по полезной мошиости Р„КПЛ т)н и коэффициенту усиления ПО МОЩНОСТИ КР. критического режима характерно ра-, В веиство Уи = Ув „р. ! Тогда в КР модуль проводимости нагрузки постоянен; )Ун)=1!В„,ш=б„нр. (3.39) Как вилью из рис. 2.7, на еамом деле ба«г при Расстроенной нагрузке несколько больше, чем прн настроенной, так как максимум напряжения на коллекторе смещен относи гельно максимума тока, однако при достаточно боль. ших значениях $ этой разницей можно пренебр«чь н считать равенство (3,39) условием критического реькима, На плоскости у„линия критических режимов булат представлять собой окрудг.

ность с центром в начале координат и радиусом 1ь'Иььььр Если по осям координат огклздыйать нормированные вещественную н мнпмую части комплексной проводимости -! ба=бьь Вп «р ба= би )7нив 13,40) то уравнение линии критических ре. жимов (3 39) оказывается уравнением окружности единичного радиуса: бй+ Вй=!. (3,4!) ззхг Рка чй7 В« Рнс, 3.1!. Линии равной мощности на комплексной плоскости проводимостив нагрузки для идеализированного нелинейного (а) и линейного (б) ге- нераторов На рпс 3.11, а окруькиость единичного радиуса показана штриховой линией.