Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

При Roe 0  2 Roe КР максимум P~ Н остаётся вкритическом режиме, а величина мощности возрастает с ростом Roe 0 . При этом КПД кон138тура не остаётся постоянным, величина его больше 0,5. В пределе при Roe 0   КПД контура  К  1 и практически вся колебательная мощность, развиваемая АЭ, поступает в полезную нагрузку генератора. При этом абсолютный максимум её достигается в критическом режиме работы генератора (в этом случае зависимость P~ Н P~ KP повторяет зависимость P~ P~ KP ).Приведенные сведения об оптимальном КПД контура позволяют уточнить понятиеоптимального режима работы ГВВ.6 Если рассматривать оптимальный режим работы генератора с позиции максимума мощности в полезной нагрузке, а именно это является вподавляющем большинстве случаев определяющим, то оптимальным будет недонапряжённый режим работы генератора с КПД контура 0,5, если не удаётся реализовать контурс Roe 0  2 Roe КР .

Если же проблем с реализацией контура с ненагруженным сопротивлением, существенно превышающим значение Roe КР , нет, то оптимальным режимом работыгенератора будет критический режим. При этом высоким будет и КПД анодной (коллекторной) цепи генератора, который, напомним,7 определяется отношениемP~  A, КОЛ ,P0где Р0 - потребляемая мощность от источника анодного (коллекторного) питания.КПД анодной (коллекторной) цепи  A, КОЛ характеризует эффективность преобразования энергии источника питания анода (коллектора) у генератора и зависит от напряжённости режима работы генератора и нижнего угла отсечки выходного тока АЭ.Если рассмотреть отношение P~ Н P0 , то оказываетсяP~ Н P~ K  A, КОЛ  K   РЕЗ ,P0P0где  РЕЗ - результирующий КПД генератора, определяющий как эффективность выбранного режима работы генератора, так и эффективность принятой ЦС (контура).Согласование АЭ с нагрузкой в диапазоне частот.Перестройка колебательного контура генератораДовольно часто ГВВ должен работать в некотором диапазоне частот f  f МИН ...

f MAX ,где f МИН , f MAX - соответственно, минимальная (нижняя) и максимальная (верхняя) частоты рабочего диапазона.Отношениеf MAX kДf МИНносит название коэффициента перекрытия диапазона генератора.Чтобы обеспечить активную нагрузку для АЭ ГВВ во всём диапазоне рабочих частот, необходимо осуществлять перестройку контура с изменением рабочей частоты. Изменяя при этом коэффициент включения контура с изменением рабочей частоты, можнообеспечить постоянство нагрузки АЭ, то есть согласование АЭ с полезной нагрузкой генератора, во всём диапазоне рабочих частот.Возможны следующие способы перестройки контуров:- ёмкостная перестройка (контур с переменной ёмкостью);- индуктивная перестройка (контур с переменной индуктивностью);67См. лекцию 6.См. лекцию 2.139-одновременная ёмкостная и индуктивная перестройка (контур с одновременнымизменением ёмкости и индуктивности).Изменение ёмкости и индуктивности контура возможно механическим или электрическим способом.К механическим способам относятся перестройка контура конденсатором переменной ёмкости, перестройка контура катушкой индуктивности с переменным числом рабочих витков (обычно катушка со скользящим контактом), перестройка катушкой индуктивности из двух последовательно включенных частей с изменением величины взаимоиндукции путём взаимного перемещения частей катушки (вариометр), перестройка катушкой сперемещающимся сердечником (латунным или магнитным).В ГВВ наиболее часто используются перестройки конденсатором переменной ёмкости, катушкой со скользящим контактом и вариометром.К электрическим способам перестройки относятся: перестройка контура изменениеминдуктивности катушки с ферритовым сердечником, на который наматывается дополнительная катушка подмагничивания сердечника; перестройка с использованием варикапа –полупроводникового диода с изменяющейся от приложенного обратного напряжения ёмкостью перехода.Электрические способы перестройки используются в относительно маломощныхГВВ: до 1 кВт при использовании катушек с ферритовым сердечником и до единицдесятков ватт при использовании варикапов.Преимущества электрического способа перестройки контура по сравнению с механическим состоят в следующем: более высокая надёжность из-за отсутствия вращающихся механических элементов; значительно меньшее время перестройки; удобство использования в системах автоматического регулирования.Рассмотрим некоторые принципиальные положения основных способов перестройкиконтуров ГВВ.1.

Ёмкостная перестройка контураСхема контура с ёмкостной перестройкой представлена на рис.10.8. При ёмкостнойперестройке контура величина его индуктивности остаётся неизменной: L  const . Сопротивление активных потерь контура rП определяется в основном потерями в катушке индуктивности rL , что практически справедливо при исLпользовании вакуумных и воздушных (с воздухом в качестве диэлектрика) конденсаторов переменной ёмкости, подстроечных конденсаторов сСтвёрдым диэлектриком и при использовании варикапов с высокой добротностью. Сопротивление активных потерь в катушке индуктивностиизменяется с частотой по законуРис.10.8rL  a f ,где а - коэффициент, зависящий от диаметра, длины и материала провода намотки.Эквивалентное сопротивление ненагруженного контура 2 2fL 2Roe 0  bC f 3 / 2 ,(10.26)rLa f4 2 L2; f  f P - резонансная частота контура (частота настройки контура).aКак видно, ненагруженное эквивалентное сопротивление контура при ёмкостной перестройке растёт с частотой.Если принять, что при перестройке контура регулируется также связь с полезнойнагрузкой генератора и/или коэффициент включения контура, так что при этом сохранягде bC 140ется оптимальный (критический) режим работы, то есть всё время поддерживаетсяр 2 Roe Н  Roe KP , то КПД контура при перестройке согласно (10.21) с учётом (10.26) изменяется по законуR К  1  2 oe KP3 / 2 .p bC fТак как при сохранении критического режима работы генератора P~  P~ KP  const ,то мощность в полезной нагрузке генератораRoe KP .P~ Н  P~ KP K  P~ KP 1  2(10.27)p bC f 3 / 2 Если при перестройке контура сохранять p 2 f 3 / 2  const , то КПД контура и мощность в полезной нагрузке генератора будут неизменными в диапазоне рабочих частот.Если p  const , то с возрастанием частоты при сохранении р 2 Roe Н  Roe KP за счёт толькорегулировки связи контура с полезной нагрузкой генератора КПД контура и мощность вполезной нагрузке будут увеличиваться с увеличением частоты.Одной из важных характеристик параллельного колебательного контура являетсяпропускаемая им полоса частот 2f .

Реальные сигналы, используемые в радиотехнике,занимают некоторую полосу частот, соответственно и ГВВ должен быть рассчитан на работу с таким сигналом. Пропускаемая контуром полоса частот с ослаблением относительно сигнала на резонансной частоте по уровню – 3 дБ (уровень 0,707) связана с резонансной частотой контура f P  f и его нагруженной добротностью соотношением2f  f / QН .Учитывая, что Roe Н  QН   QН  P L  QН 2fL  и при перестройке сохраняетсяRoe Н  Roe KP / p 2 , получаем2L 2 2fp f ,(10.28)2Roe KP / p 2fL  Roe KPоткуда следует, что при p  const с ростом частоты полоса пропускания контура увеличивается.

Если сохраняется pf  const , то полоса пропускания контура будет сохраняться,однако при этом с увеличением частоты будет понижаться КПД контура и мощность в полезной нагрузке.Осуществлять одновременную регулировку связи контура с нагрузкой и коэффициента включения контура при перестройке по диапазону довольно сложно. Как правило,осуществляют только регулировку связи контура с полезной нагрузкой, сохраняяp  const , в частности, р = 1. В этом случае при ёмкостной перестройке контура с понижением рабочей частоты уменьшается мощность в полезной нагрузке (10.27) и сужаетсяполоса пропускания контура (10.28).Уменьшение мощности в полезной нагрузке генератора и сужение полосы пропускания контура на нижних частотах диапазона являются недостатками контура с ёмкостнойперестройкой.Сужение полосы пропускания контура с понижением рабочей частоты даже в случаегенератора гармонического сигнала требует на нижних частотах диапазона более точнойнастройки контура.

При использовании многокаскадных генераторов возрастают требования к сопряжённой перестройке их контуров, а также к температурной стабильности параметров элементов контура: индуктивности L , ёмкости С.Ёмкостная перестройка контура, однако, имеет и существенные достоинства: обеспечение любого нужного закона изменения частоты, что достигается конструированиемконденсатора переменной ёмкости с нужным законом изменения, например, приданиемпластинам конденсатора специальной формы; возможность одновременной перестройки2f 141контуров нескольких генераторов от одного органа, например, путём размещения конденсаторов переменной ёмкости на одной оси; относительно малые габариты контура; простота механизма управления настройкой.Ёмкостная настройка контуров в основном применяется в маломощных ГВВ, а такжев генераторах с мощностью в несколько десятков кВт до частот порядка 30 МГц.Если ёмкость конденсатора контура изменяется в пределах С МИН ...С МАКС , то естьобеспечивается коэффициент перекрытия по ёмкости конденсатораСk C  МАКС ,С МИНто, очевидно, коэффициент перекрытия контура по частотеfk f  МАКС  kC .f МИНСледует отметить, что при включении конденсатора в схему генератора параллельноему добавляются выходная ёмкость АЭ ГВВ и монтажная ёмкость, вследствие чего коэффициент перекрытия по ёмкости контура в схеме генератора оказывается меньше, чем уконденсатора.У воздушных переменных конденсаторов коэффициент перекрытия по ёмкостиk C  10 ; у вакуумных переменных конденсаторов достижимы значения k C  10...100.2.

Характеристики

Список файлов книги