Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 33

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

Текст из файла (страница 33)

Внутри каждого поддиапазона настройка контура осуществляется одним из рассмотренных выше способов:переменной ёмкостью или переменной индуктивностью. Использование перестройки контура одновременным изменением ёмкости и индуктивности, когда это возможно, позволяет сократить число поддиапазонов, а порой и избежать разбивки рабочего диапазона генератора на поддиапазоны.Коэффициент перекрытия по частоте в поддиапазоне обычно лежит в пределахk ПД  1,3...2,5 . Меньшие значения принимаются в мощных генераторах (до сотен кВт) и нанизких частотах (примерно до 5 МГц), большие значения – в маломощных генераторах(до нескольких десятков кВт) и на высоких частотах (до 30 МГц).Если коэффициенты перекрытия k ПД одинаковы во всех частичных поддиапазонах,тоnk Д  k ПД,где n - число поддиапазонов.Следовательно,lg k Д.nlg k ПДВеличину n, определяемую из последнего соотношения, округляют до большего целого числа и находят действительный коэффициент перекрытия поддиапазонаk ПД ДЕЙСТВ  n k Д .На практике обеспечивают примерно 5%-ное (не более) перекрытие границ поддиапазонов.

Такой же запас делается на границах перекрываемого диапазона генератора.Разбивка рабочего диапазона частот на поддиапазоны с одинаковым коэффициентомперекрытия k ПД считается менее удачным вариантом. В ГВВ радиопередатчиков предпочтение отдаётся варианту с разными значениями k ПД , выбираемыми в указанных вышепределах. При этом значение k ПД повышается с переходом на более высокочастотныеподдиапазоны. Необходимый коэффициент перекрытия ёмкости k C или индуктивности2k L контура равен k ПДВЕРХ , где k ПД ВЕРХ - значение коэффициента перекрытия самого высокочастотного поддиапазона.LIIIСIСIIаIIIIIIСLбIIIСIIILILIIIIILIIIвРис.10.12На рис.10.12 показаны возможные варианты контуров с переключением поддиапазонов.В схеме (рис.10.12,а) переход от поддиапазона к поддиапазону сопровождается переключением ёмкости контура, при этом на самом верхнем (высокочастотном) поддиапазоне конденсатор контура может отсутствовать.

Ёмкость контура в этом случае образуетсявыходной ёмкостью АЭ с добавлением монтажной ёмкости за счёт проводов, переключа146теля, межвитковой ёмкости катушки индуктивности (её рабочей части). На поддиапазонахI, II к этой ёмкости добавляется ёмкость соответствующего конденсатора C I или C II . Всхемах (рис.10.12,б,в) переход от поддиапазона к поддиапазону осуществляется переключением индуктивности контура.

На всех схемах показан включенным второй поддиапазон(II).Согласование АЭ с нагрузкой в полосе частотЧасто требуется обеспечить согласование АЭ с полезной нагрузкой генератора не наодной частоте, пусть и изменяющейся в некотором диапазоне, а в полосе частот. ЦС в виде одиночного параллельного либо последовательного колебательного контура позволяютобеспечить полное согласование полезной нагрузки генератора с АЭ на одной частоте,совпадающей с резонансной частотой контура, и согласование с определённой погрешностью в полосе частот, практически не превышающей единиц процентов резонансной частоты контура. При больших полосах, соответствующих большим расстройкам относительно резонансной частоты контура, эквивалентное сопротивление контура резкоуменьшается и приобретает явно выраженный реактивный характер.Для согласования АЭ с нагрузкой в некоторой полосе частот применяются болеесложные цепи.

Одним из видов таких цепей являются системы связанных колебательныхконтуров. На рис.10.13 показана ЦС из двух связанных контуров. Подобные цепи позволяют обеспечить приемлемую степень согласования АЭ генератора с полезной нагрузкойв полосе частот до 15…30%. В таких ЦС практически полное согласование может бытьобеспечено не на одной, а на двух частотах. При этом эквивалентное сопротивление системы получается чисто активным на трёх частотах.9По сравнению с одиночным колебаМСВтельным контуром система двух связанныхколебательных контуров, помимо лучшегосогласования, обеспечивает также более вы*сокую степень фильтрации гармоническихZНL2L1С1составляющих тока АЭ ГВВ. В силу этогоЦС в виде связанных контуров чаще используются в ГВВ – выходных каскадах раrП 1rП 2диопередатчиков.Рис.10.13Контур, в который включается полез*ная нагрузка генератора Z Н , называется нагрузочным контуром или контуром нагрузки.На рис.10.13 его параметры обозначены индексами 2.

Контур, подключаемый к АЭ, носитназвание выходного контура. На рис.10.13 его параметры обозначены индексами 1. Вламповых ГВВ выходной контур называется также анодным контуром, а в транзисторныхГВВ – коллекторным контуром. Контуры, которые включаются между выходным и нагрузочным контурами, называются промежуточными.Если оба контура (рис.10.13) настроены на одну частоту,10 то эквивалентное сопротивление системы связанных контуров для АЭ на резонансной частоте2L12 1Roe  p p2 1,(10.30)rC1 rП1  rВН 9Приемлемую степень согласования в полосе частот до 10…15% позволяют обеспечить так называемыеродственные колебательным контурам ЦС, которые по своей структуре подобны либо одиночному колебательному контуру с неполным включением, либо двум связанным контурам со 100% связью или близкой кней.

Расчёт параметров таких ЦС несколько иной, чем колебательных контуров. Подобные ЦС широко применяются в широкополосных транзисторных ГВВ – усилителях мощности и будут подробно рассмотрены вспециальном курсе по широкополосным устройствам СВЧ.10Очевидно, в схеме рис.10.13 для этого должно быть: ωL1 = 1/ωС1; ωL2 + xН = 0.147где р - коэффициент включения выходного контура; 1  L1 C1 - характеристическоесопротивление выходного контура; rП 1 - сопротивление потерь выходного контура;2xCB- вносимое сопротивление из нагрузочного контура в выходной;rП 2  rНrП 2 - сопротивление потерь нагрузочного контура; rН - активная составляющая сопротивления полезной нагрузки генератора; xСВ - сопротивление связи контуров, которое дляrВН представленного на рис.10.13 случая индуктивной (магнитной) связи равно М СВ , гдеМ СВ - коэффициент взаимной индукции катушек контуров.Выражение (10.30) может быть также представлено в следующем видеRoe  p 2QН 1 1 ,где QН 1  1 r - нагруженная добротность выходного контура.Как уже отмечалось, в ЦС из двух связанных контуров чисто активное сопротивление для АЭ может быть обеспечено на трёх частотах.

Одна из частот совпадает с резонансной частотой контуров. Две другие носят название частот связи, соответственно,нижней и верхней. На резонансной частоте эквивалентное сопротивление ЦС определяется (10.30), а на частотах связи иначе. Изменяя величину сопротивления связи контуровхСВ , можно изменять величину вносимого в выходной контур активного сопротивления, азначит и величину эквивалентного сопротивления нагрузки АЭ. Как и в случае одиночного колебательного контура, эквивалентное сопротивление связанных контуров можно изменять также изменением коэффициента включения р и характеристического сопротивления 1 выходного контура. Таким образом, применение систем связанных контуров открывает большие возможности в отношении регулировки эквивалентного сопротивлениянагрузки АЭ, а также позволяет осуществить согласование АЭ с нагрузкой одновременнона нескольких частотах.Следует отметить, что обеспечить полное согласование сопротивлений, соответственно и нужное сопротивление нагрузки АЭ, в некоторой полосе частот, даже весьмаузкой, практически невозможно.

При полном согласовании зависимость эквивалентногосопротивления нагруженной ЦС от частоты должна быть горизонтальной прямой в полосечастот. Но, в силу того, что сопротивления реактивных элементов L и С изменяются поразному с частотой: одно – прямо пропорционально частоте  x L  L  , а другое – обратнопропорционально частоте  xC  1 C  , получить такую зависимость и обеспечить полноесогласование в интересующей полосе частот, какой бы малой она ни была, невозможно.Но возможно согласование в нужной полосе частот с определённой точностью, причём,весьма высокой.Существуют теоретические ограничения на полосу согласования и качество его вней, обеспечиваемые электрической цепью.

Эти вопросы выходят за рамки настоящихлекций. Здесь мы только отметим, что, чем шире требуемая полоса согласования и вышетребуемое качество согласования, тем больше в составе ЦС требуется реактивных элементов L и С (в пределе бесконечное число), а цепь по структуре оказывается системой большого числа связанных колебательных контуров.

Однако, чем больше контуров, тем цепьсложнее в настройке, сложнее учесть взаимные связи между контурами, в силу неидеальности реактивных элементов уменьшается КПД ЦС из-за возрастания числа элементов.Поэтому на практике обычно ограничиваются системами двух – трёх связанных контуров.В отдельных случаях применяют цепи типа фильтров нижних частот (ФНЧ) или полосовых.При использовании системы связанных контуров каждый контур характеризуетсясвоим КПД.148КПД нагрузочного контура, определяемый как отношение колебательной мощностив полезной нагрузке P~ Н ко всей колебательной мощности Р~ НК , поставляемой в этотконтур:PP~ НrН НК  ~ Н ,P~ НК P~ ПОТ НК  P~ Н rП НК  rНгде P~ ПОТ НК - мощность потерь в нагрузочном контуре, выделяемая на сопротивлении активных потерь контура rП НК .КПД промежуточного контура, определяемый как отношение колебательной мощности P~ Н ПК , выделяемой на вносимом в контур активном сопротивлении rВН ПК , ко всейколебательной мощности P~ ПК , поставляемой в этот контур:PP~ Н ПКrВН ПК ПК  ~ Н ПК ,P~ ПКP~ ПОТ ПК  P~ Н ПК rП ПК  rВН ПКгде P~ ПОТ ПК - мощность потерь в промежуточном контуре, выделяемая на сопротивленииактивных потерь контура rП ПК .Очевидно, если за промежуточным контуром непосредственно следует нагрузочныйконтур, то последний является полезной нагрузкой первого и, соответственно,P~ Н ПК  P~ НК .КПД выходного контура, определяемый как отношение колебательной мощностиP~ Н ВК , передаваемой, в общем случае, в промежуточный контур, то есть P~ Н ВК  P~ ПК , ивыделяемой на вносимом в контур активном сопротивлении rВН ВК , ко всей колебательноймощности P~ , развиваемой генератором:PP~ Н ВКrВН ВКP ВК  ~ Н ВК  ~ ПК ,P~P~P~ ПОТ ВК  P~ Н ВК rП ВК  rВН ВКгде P~ ПОТ ВК - мощность потерь в выходном контуре, выделяемая на сопротивлении активных потерь контура rП ВК .При проектировании генератора задаётся мощность в полезной нагрузке P~ Н .

Характеристики

Список файлов книги