Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 32

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

Текст из файла (страница 32)

Индуктивная перестройка контураВыше мы отмечали, что в ГВВ наиболее часто используются перестройка контуракатушкой со скользящим контактом и вариометром. Рассмотрим эти способы.2.1. Перестройка катушкой со скользящим контактомСхема контура показана на рис.10.9. В таком контуре при перестройке C  const .Сопротивление потерь в катушке индуктивности с переменным числомрабочих витков изменяется с частотой f по законуrL  a / f ,LСгде а - коэффициент, зависящий от диаметра, материала и длинынамотки провода рабочей части катушки.С ростом частоты сопротивление потерь rL уменьшается, так какуменьшается длина намотки используемой части катушки.Ненагруженное эквивалентное сопротивление контура в этомРис.10.9случае12Roe 0  bL f  3 / 2 ,(10.29)rL 2fC 2 a / f1где bL ; C - постоянная ёмкость контура.24 aC 2В отличие от перестройки контура переменной ёмкостью в этом случае ненагруженное эквивалентное сопротивление контура уменьшается с ростом частоты, так как, несмотря на уменьшение сопротивления потерь rL , резко падает характеристическое сопротивление контура  L C  2fL  1 2fC ,что явно видно из правой части последнего соотношения, где C  const .

Напомним, чтоf  f P - резонансная частота контура или частота его настройки. Зависимость Roe 0 от квадратичная, что усиливает изменение Roe 0 с частотой.142Если принять, что при перестройке контура регулируется связь с полезной нагрузкойгенератора8 и таким образом всё время сохраняется Roe Н  Roe KP , то КПД контура в этомслучаеRR K  1  oe KP3 / 2  1  oe KP f 3 / 2bL fbLи мощность в полезной нагрузке Roe KP 3 / 2 P~ Н  P~ KP K  P~ KP 1 f bLуменьшаются с ростом частоты.

Напомним, что при ёмкостной перестройке приp  const , в том числе при р = 1, эти зависимости имеют противоположный характер.Полоса пропускания контура при перестройке катушкой со скользящим контактомff12f  const.QН Roe Н /  Roe KP 2CУменьшение мощности в полезной нагрузке генератора с ростом рабочей частоты ипостоянство полосы пропускания контура при перестройке катушкой со скользящим контактом рассматриваются как достоинства этого способа перестройки по сравнению с перестройкой ёмкостью.

Напомним, что при ёмкостной перестройке подобного можно добиться при сохранении с перестройкой pf  const , что требует изменения р с частотой.Постоянство полосы пропускания облегчает сопряжённую перестройку контуров и снижает требования к температурной стабильности параметров элементов контура. Уменьшение мощности в полезной нагрузке с ростом рабочей частоты, например, у ГВВ – выходного каскада передатчика компенсируется, в некоторой степени, усилением направленных свойств антенны с повышением частоты, что повышает напряжённость электромагнитного поля в месте приёма.Катушки со скользящим контактом имеют спиральную намотку.

Для обеспеченияскользящего контакта катушки наматываются лентой или трубкой прямоугольного профиля. Число работающих витков изменяется вращением скользящего контакта или катушки. Намотка катушек однослойная, с необходимым зазором между витками для перемещения контакта и обеспечения электрической прочности. Каркасы катушек не сплошные(для лучшего охлаждения и упрощения механизма перестройки), витки закрепляют нарейках или стержнях из высокочастотного изоляционного материала.

При больших уровнях мощности генератора, соответственно больших контурных токах, возникает необходимость принудительного воздушного или водяного охлаждения катушки индуктивности.При водяном охлаждении вода циркулирует внутри трубы, из которой намотана катушка.Во избежание резонанса в нерабочей части катушки, а также ослабления её влияния наконтур, витки нерабочей части катушки обычно замыкаются дополнительными скользящими контактами.Наличие подвижного трущегося контакта, необходимость обеспечения большойжёсткости усложняют конструкцию катушки со скользящим контактом и увеличивают еёгабариты.

Поэтому в маломощных ГВВ такой способ перестройки контура не применяется. В основном он используется в мощных генераторах в диапазоне частот (10…60) МГц.Практически реализуемый коэффициент перекрытия по индуктивности у катушек соскользящим контактомLk L  МАКСLМИН8Очевидно, при перестройке контура катушкой со скользящим контактом изменять коэффициент включения контура гораздо сложнее, чем при ёмкостной перестройке.

Поэтому ниже полагается полное включениеконтура р = 1. Читателю предлагается подумать над возможными способами регулировки коэффициентавключения контура в данном случае и рассмотреть соотношения, аналогичные приводимым ниже.143доходит до 25, что обеспечивает коэффициент перекрытия по частоте контура, соответственно и генератора, k f  k L  5.2.2. Перестройка вариометромСхема контура показана на рис.10.10, где М - коэффициент взаимной индукции (взаимная индуктивность) катушек.Индуктивность катушки контура при перестройке изменяется в пределахМL  L1  L2  M МАКС ,L1Сгде М МАКС - максимальная взаимная индуктивность катушек ваL2риометра.Как и при перестройке катушкой со скользящим контактом,при перестройке вариометром ёмкость контура не изменяется:C  const.Рис.10.10Сопротивление потерь в катушке индуктивности контура изменяется с частотой по тому же закону, как и при ёмкостной перестройке, так как длинанамотки провода катушек вариометра не меняется при перестройке, то естьrL  a f .Следовательно, ненагруженное эквивалентное сопротивление контура1Roe 0  b f 5 / 2 ;2fC 2 rL LКПД контура при сохранении Roe Н  Roe KP по диапазону перестройки контураK  1 Roe KPRoe 0мощность в полезной нагрузке генератора 1Roe KPbLf 5/ 2 ; Roe KP 5 / 2 P~ Н  P~ KP K  P~ KP 1 f  ;bLполоса пропускания контураff12f  const.QН Roe KP /  Roe KP 2CКак и при перестройке контура катушкой со скользящим контактом, полоса пропускания контура при перестройке вариометром остаётся неизменной по диапазону; ненагруженное эквивалентное сопротивление контура, КПД контура и мощность в полезнойнагрузке генератора изменяются по диапазону, как и при перестройке контура катушкойсо скользящим контактом, но с более резкой зависимостью от частоты (при перестройкекатушкой со скользящим контактом зависимости связаны с частотой в степени 3/2, а приперестройке вариометром – в степени 5/2).Вариометры обычно изготавливают в виде двух катушек с вращающейся или перемещающейся одной катушкой – ротором внутри другой катушки – статора.

Взаимная индуктивность катушек вариометра изменяется путём вращения ротора или перемещенияспирали, укреплённой на подвижной раме. Вариометры с вращающимся ротором имеютцилиндрическую или сферическую форму намотки, а с перемещающейся спиралью –плоскую. Коэффициент перекрытия по индуктивностиLk L  МАКСLМИН144у вариометров невелик: порядка 3 на частотах до 1 МГц и 8…10 на более высоких частотах, но не выше 10 МГц. При дальнейшем повышении частоты между катушками вариометра заметной становится ёмкостная связь, ослабляющая результат магнитной связи, чтоуменьшает диапазон изменения индуктивности вариометра.Достижимый коэффициент перекрытия по частоте контура при перестройке вариометром порядка 1,7 на низких частотах и порядка 3 в диапазоне частот (3…10) МГц.3.

Одновременная ёмкостная и индуктивная перестройка контураСхема контура представлена на рис.10.11. Одновременная перестройка контура ёмкостью и индуктивностью позволяет существенно увеличить коэффициент перекрытияконтура по частоте, равный в данном случаеk f  kC k L ,где k C , k L - соответственно коэффициент перекрытия по ёмкости и индуктивности.Если при перестройке сопротивление потерь контура не изменяется: rП  const , а ёмкость С и индуктивность L изменяются так, чтохарактеристическое сопротивление контура остаётся постоянным:СLL C    const ,то неизменным оказывается ненагруженное эквивалентное сопротивление контура:Roe 0 2 const .rПЕсли при этом при перестройке по диапазону путём регулировки связи с полезной нагрузкой сохраняется постоянным нагруженное эквивалентное сопротивление контура, например, Roe Н  Roe KP , то мощность в полезной нагрузке будет постоянной.Одновременная перестройка контура ёмкостью и индуктивностью, учитывая необходимость регулировки связи полезной нагрузки с контуром, усложняет настройку контура.Перестройка контура одновременным изменением ёмкости и индуктивности находит, в частности, применение в ГВВ – выходных каскадах радиопередатчиков с выходноймощностью (20…30) кВт в диапазоне частот (5…30) МГц.Рис.10.11Разбивка рабочего диапазона генератора на поддиапазоныПри перестройке параллельного контура изменением ёмкости С или индуктивностиL изменяется его характеристическое сопротивление   L C , что приводит в итоге кизменению КПД контура и мощности в полезной нагрузке генератора.

При большом коэффициенте перекрытия диапазона k Д  f МАКС f МИН изменение мощности в нагрузке может оказаться недопустимым. Неприемлемыми могут оказаться и другие характеристикигенератора, например, низкое значение КПД анодной или коллекторной цепи. Кроме того,в радиопередатчиках требуемый коэффициент перекрытия диапазона k Д часто существенно превышает достижимый коэффициент перекрытия контура по частоте k f при выбранном способе перестройки.Если требуемый коэффициент перекрытия диапазона генератора k Д > 1,7, на практике для поддержания относительного постоянства характеристического сопротивленияконтура  и соответственно нагрузки АЭ генератора Roe широкий рабочий диапазон генератора разбивают на несколько (в генераторах радиопередатчиков обычно на три-шесть)частичных поддиапазонов и при переходе с одного поддиапазона на другой производится145скачкообразное изменение ёмкости С или индуктивности L контура.

Характеристики

Список файлов книги