Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Конструктивно наиболее удобно это решается применением в качестве индуктивностей отрезков короткозамкнутых длинных линий. В гл. 5 было показано, что короткозамкнутые линии длиной менее Л)4 имеют индуктивное входное сопротивление, изменяющееся в зависимости от длины от нуля до бесконечности по закону 2п1 Хвх = 2а 1я — . Л Если на входе линии имеется емкость С, то резонанс будет получен при выполнении условия 1 2п1 —.=2,12 —, юС Л откуда резонансная длина линии Л 1 1х = — агс)й П 0.47) 2 и ыС2о Она уменьшается с увеличением емкости, как можно видеть из графика на рис. 10.35. Этот же рисунок показывает, что благодаря периодическому характеру изменения сопротивления линии с изменением ее электрической длины резонанс будет получен не только при длине 1ь но и при 1з=1, +Л/2; 1з= =1~+2Л)2; 1ч=1~+ЗЛ/2 и т. д. Это свойство полезно, когда 1, слишком лезло и конструктивно ликия становится трудновыполнимой; тогда ее увеличивают на целое число полуволн.
Отрезки симметричных двухпроводных линий чаще всего используются в двухтактных генераторах, нашедших широкое распространение в диапазонах КВ и УКВ. Такие генераторы работают ап пп зпз теп тпр б1 Рис. 10.34. Конструкция геператорных триодов для диапазона сверхвысоких частот: а — маячкавый металлостекляиный триод малой мощности с дисковыми выводами; б — мощный металлокералпический триод с цилиндрическими выводами Рис. 10.35.
Определение резонансной длины отрезка короткозамкнутой линии, на вход которой подклпочена емкость 24! на двух одинаковых лампах (рис. 10.36), подключаемых к нагрузке с противоположных сторон. Возбуждающее напряжение подводится к сеткам ламп в противофазе, поэтому п токи в обеих по- Рис. 10.36. Двухтактная схема включения генераторных ламп лозинах (плечах) схемы изменяются противофазно. Если ток одной лампы 1', = Тоо -1-1'ох соз а(+ 1'„соз 2 а 1 + +1'„созЗа(+..., то ток второй лампы повторяет те же значения, но со сдвигом во времени на половину периода возбуждающего напряжения: 1 о = 1 оо+ 1 от сова (1+ Т12) + +1",осок 2а(Г+ Т12) + + 1",о сов За(1+ Т12) + ... Раскрыв скобки н использовав известные свойства периодичности тригонометрических функций, получим о = 1 оо 1 от созга(+ 1 аосозйо~) — 1 оо соз 3 а 1 + ...
Через общую нагрузку токи идут навстречу. При симметрии схемы результирующий ток, проходящий через нагрузку, = ( о — 1 о — 2 1от соз оэ 1 + о.) + 21,з сов Заг+... (10.48) В общих цепях питания, наоборот, токи имеют одно направление н результирующий ток р о = 1 о + 1"а = 2 1ьо + 2 1оз соз 2 а 1+ +'". (10.49) Выражение (10.48) показывает, что основная и все нечетные гармоники воздействуют на нагрузку синфазно, благодаря чему мощность генерируемых колебаний удваивается. Воздействие же четных гармоник пратнвофазно и взаимно компенсируется. Из выражения (10.49) следует, что в общих целях 242 питания наблюдается обратная картина: здесь суммируются постоянные со. ставляющие н все четные гармоники, а нечетные гармоники уничтожаются.
Весьма важной особенностью двуктактной схемы является то, что между- электродные емкости ламп, подключаясь к контуру, соединюотся последовательно, в результате чего их результирующая емкость уменьшается в два раза. А мы говорили уже, насколько важно всемерное уменьшение емкости контура в диапазоне сверхвысоких частот. Поэтому двухтактные генераторы и получили особое распространение в этом диапазоне. Двухпроводные линии удобно использовать в двухтактных схемах не только из-за их конструктивной симметрии, но и потому, что напряжения на их проводах в любой момент времени противофазны относительно земли, что и требуется в двухтактных генераторах. На рис. 10.37 показан пример схемы двухтактного генератора с внешним возбуждением, работающего по схеме с общей сеткой, в которой кон- Ра бу Рис.
10.37. Двухтактный генератор с внешним возбуждением метрового диапазона волк туры образованы отрезками двухпроводных линий и междуэлектродными емкостями. Благодаря тому, что провода находятся под противоположными потенциалами относительно земли, средние точки замыкающих перемычек в любой момент времени имеют потенциал земли по высокой частоте и к ним удобно присоединять источники питания. Двухпроводные линии при расстоянии между их проводами о)0,1)ь ках и противофазные антенны (см.
гл. 6), начинают довольно интенсивно излучать энергию в оиружающее пространство, Исключить это можно путем перехода на отрезки коаксиальных линий, у которых все поле заключено между трубами. Такие колебательные системы находят широкое применение в диапазоне дециметровых волн. Для удобства непосредственного сочленения коаксиальных линий с лампами вводы электродов ламп выполняют в виде коротких цилиндров разного диаметра (см. рис. 10.34); на них и надевают три коаксиальные трубы (рнс. 10.38), Внутренняя поверхность наружной трубы и внешняя поверхность средней трубы образуют анодно-сеточную линию, на входе которой включена емкость С,, лампы. Длину линии изменяют подвижным короткозамыиающим кольцом.
Внутренняя поверхность средней и внешняя поверхность малой трубы образуют катодно-сеточную линию, на входе которой включена емкость С, „лампы. Этот контур пере. страивается аналогично предыдущему. Связь с коакснальными контурами производится чаще всего с помощью витка, вводимого в пучность магнитного поля (около замыкающего нольца), или конденсатора в виде небольшой пластинки, помещаемой в пучность электрического поля (вблизи электродов лампы). В последние годы путем конструктивного совершенствования ламп и колебательных систем удалось достичь такого положения, когда ламповые генераторы вплоть до волн, близких к 10 см, работают почти столь же эффективно, как и в диапазонах более длинных волн. С каждым годом их высокочастотный предел повышается. Уже и теперь имеются маломощные триоды, которые при низком КПД работают во всем диапазоне сантиметровых волн.
Все сказанное выше о генераторах с внешним возбуждением относится и к автогенераторам сверхвысоких частот. Последние строятся по тем же Рнс. 10.38. Конструкция трнодного генератора дециметрового диа- пазона волн на металлокерамическом триоде, работающего по схе- ме с общей сеткой: 1 — анодно-сеточный контур; 2 — изоляционная прокладка; 3— натодно-сеточный контур; 4 — радиатор; б — металлокерамнческий триод; б — замыкающий поршень 243 схемам, с теми же конструктивными элементами. Использование металлокерамических ламп с описанным выше расположением выводов электродов предопределяет работу генератора по схеме с общей сеткой.
На сантиметровых волнах возникают дополнительные трудности, связанные с тем, что лампа перестает играть роль безынерционного регулятора тока. Время пролета электронами междуэлектродных промежутков становится соизмеримым с периодом колебаний. Это приводит к следующим двум основным последствиям.
В 9 10.2 было показано, что управление однородным электронным потоком, когда к сетке лампы подлетает столько же электронов, сколько и удаляется от нее, происходит без затраты мощности. Когда же время пролета становится соизмеримым с периодом колебаний, поток в лампе перестает быть однородным. При положительном полу- периоде напряжения возбуждения (рис.
10.39, а) электронов за сеткой лампы Рис. 10.39. Возникновение наведенного тока в цепи сетки при времени пролета электронамн ыеждуэлентродных промежутков, соизмеримом с периодом колебаний будет меньше, чем до нее, так как не все они успеют пройти сквозь сетку за эту часть периода; поэтому в цепи сетки появится результирующий наведенный ток (1ч.а ча — (а.ь ааа). При ааступлении отрицательного полупериода (рнс. 10.39,б) от сетки лампы будут удаляться электроны, не успевшие дойти до анода и достичь сетки, что также приведет к появлению наведенного тоКа ((к а ьа 4-1а.ь аав).
ВСЕ ЭтО трЕбуЕт увеличения мощности возбуждения и ухудшает усилительные свойства генератора. Но главное заключается в том, что конечное время пролета приводит к запаздыванию электронов относительно наиболее благоприятной фазы напряжения для передачи энергии контуру и 244 переходу части электронов в неблаго.
приятную фазу. Следствием этого является снижение электронного КПД и мощности генератора, Последнее принципиально ограничивает использование ламповых генераторов диапазоном сантиметровых волн, но даже и там они уступают место генераторам, построенным на иных принципах. В связи с тем, что скорость носителей зарядов в твердом теле ограничена (о(10' см/с) и много меньше скорости движения электронов в лампе, указанные выше инерционные явления и их последствия возникают в транзисторах на более низких частотах.
С ростом частоты транзистор постепенно перестает играть роль безынерционного регулятора тока, его выходная мощность и КПД падают, уменьшается коэффициент усиления и возрастает мощность теплового рассеяния в теле транзистора. Поэтому для каждого транзистора существует своя предельная частота, выше которой его использование становится нецелесообразным. Вместе с тем непрерывно ведется упорная работа над совершенствованием как самих транзисторов, так и колебательных систем, с которыми он сочленяется, которая дает возможность год от года повышать мощность и высокочастотный предел транзисторов.
В настоящее время имеются транзисторы, способные работать даже в диапазоне сантиметровых волн. С повышением рабочей частоты благодаря увеличению проводимостей междуэлектродных емкостей, через которые осуществляется ОС входных цепей с выходными, возрастает склонность усилителей к самовозбуждению. Для повышения устойчивости работы усилителей применяют в основном усилители с ОБ (рис. 10.40), Его свойства ана- Рнс. !0.40. Транзисторный генератор с внешним возбуждением по схеме с ОБ логичны свойствам лампового генератора с обшей сеткой, которые были пояснены а $10.4. йд Рис. 10.42.
Генератор с внешним возбуждением по схеме с ОБ на, полосковых линиях В диапазоне СВЧ в качестве зле. ментов колебательной системы используют междуэлектродные емкости и короткозамкнутые отрезки коаксиальных или полосковых линий. Последние представляют собой отрезки несимметричных линий передачи, выполняемых из плоской металлической ленты, нанесенной на диэлектрическую пластину (подложку), противоположная сторона которой покрыта тонкой металлической фольгой (рис. 10.41). Напомним, что в зависи- а) хпхпезхгеш ф Рнс. 10.41. Полосковая линия: а — конструкция; б — схемное изо- бражение мости от электрической длины коротко- замкнутые и разомкнутые отрезки линий могут иметь входные сопротивления индуктивного, емкостного или чисто активного характера очень большого или, наоборот, очень малого значения (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
