Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 35

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

Текст из файла (страница 35)

Получите соотношение (10.12).6. Коэффициент включения контура р = 0,5; нагруженная добротность контура QН = 10; амплитуда первойгармоники тока, возбуждающего контур, I 1 1 А. Определите контурный ток. Как изменится контурныйток, если р = 1?7. Представьте на одном графике зависимости (10.26) и (10.27) при условии f MAX f МИН  2 и равенствезначенийRoe 0 на средней частоте f CP   f MAX  f МИН  2  1,5 f МИН . Зависимости рассчитайте относи-тельно значенияRoe 0 на средней частоте.

Рассчитайте подобные зависимости и изобразите их на другомf MAX f МИН  2 f МИН . Сравните зависимости и сделайте выводы.8. Представьте на рисунке разбивку диапазона частот на три поддиапазона при k ПД  const.графике при выбореf CP 9. Изобразите возможные АЧХ двухконтурной колебательной системы. От чего зависит форма АЧХ? Дайтепояснения. Сравните с АЧХ одиночного параллельного колебательного контура.10.Поясните возможность обеспечения полного согласования АЭ с нагрузкой на двух частотах прииспользовании системы двух связанных контуров. Какие результаты могут быть получены прииспользовании системы трёх связанных контуров?153Лекция 11Фильтрация побочных компонент выходного тока АЭ ГВВ колебательной системойгенератора. Обеспечение требуемой фильтрации.В выходном токе АЭ ГВВ, помимо полезной гармонической составляющей, которуюнадо выделить на нагрузке генератора, обязательно присутствуют побочные (нежелательные) гармоники.

В ГВВ – усилителе нежелательными являются все гармонические составляющие выходного тока, начиная со второй (высшие гармоники). В ГВВ – умножителе частоты, например, на три нежелательными будут первая и вторая гармонические составляющие (субгармоники) и все гармонические составляющие выше третьей (высшиегармоники). Наличие большого числа гармонических составляющих в выходном токе АЭпри возбуждении его чисто гармоническим сигналом обусловлено как нелинейностью параметров самого АЭ, в частности, его ВАХ, так и нелинейным характером режима работыАЭ из-за отсечки выходного тока с целью повышения КПД генератора.Побочные гармоники выходного тока АЭ, протекая через ЦС, создают на ней напряжение, так как сопротивление ЦС для токов этих гармоник хотя и мало, но не равно нулю.Наличие напряжения от нежелательных гармоник выходного тока АЭ на ЦС ГВВ можетпривести к существенному изменению режима работы АЭ и характеристик самого генератора.

Например, если на ЦС транзисторного усилителя мощности присутствуют переменные напряжения от первой и второй гармонических составляющих коллекторного тока, торезультирующее мгновенное напряжение между коллектором и эмиттером транзистораеК  Е К  U MK cos t  U MK 2 cos2 t   02  ,где U MK 2 - амплитуда переменного напряжения между коллектором и эмиттером от второйгармоники коллекторного тока (круговая частота 2);  02 - начальная фаза напряжениявторой гармоники.Очевидно, чем заметнее U MK 2 , тем сильнее напряжение на транзисторе будет отличаться от того, что должно быть в режиме усиления:еК  Е К  U MK cos tсо всеми вытекающими из этого последствиями.Протекая через ЦС, нежелательные гармонические составляющие выходного токаАЭ попадают в полезную нагрузку генератора, искажая форму сигнала на ней, что можетоказаться не только нежелательным, но просто недопустимым.

Наличие побочных гармоник выходного тока АЭ в полезной нагрузке особенно нежелательно в генераторах – выходных каскадах радиопередатчиков, так как высшие гармонические составляющие тока, попадая в полезную нагрузку – антенну, излучаются ею и создают помехи работе других линий связи, системам радиолокации, радионавигации и подобным, или вообще делают невозможным выполнение возложенных на них задач. Существуют ограничения надопустимые уровни мощности побочных излучений радиопередающих устройств, устанавливаемые международными соглашениями и разрабатываемыми на их основе национальными (государственными) стандартами.

Так, например, международными нормамипредусмотрено, чтобы мощность излучения радиопередатчика на любой побочной гармонике не превышала 50 мВт, если рабочая частота его f < 30 МГц. Отечественным стандартом для таких передатчиков установлено более жёсткое ограничение: мощность побочныхизлучений не должна превышать 25 мВт.Так как ЦС обеспечивает компенсацию реактивной составляющей сопротивленияполезной нагрузки генератора, то это означает, что в составе цепи обязательно имеютсяреактивные элементы противоположного характера: ёмкостные и индуктивные, наличиекоторых обусловливает колебательный характер процессов, заключающийся в периодическом обмене реактивной энергией, сосредоточенной в цепи, между её ёмкостью и индуктивностью. По этой причине ЦС генераторных устройств часто называют колебательнымисистемами.

Название «колебательная система генератора» исторически появилось раньше,154чем цепь согласования, но и сегодня широко применяется в технике генераторныхустройств. Поэтому для нас понятия «колебательная система» (КС) и «цепь согласования»(ЦС) являются равноправными при рассмотрении генераторных устройств.По этой причине ниже мы в основном рассмотрим вопросы фильтрации побочныхкомпонент выходного тока АЭ ЦС с явно выраженными избирательными свойствами,присущими КС на основе колебательных контуров.В качестве полезной нагрузки генератора будем считать антенну, полезной гармоникой – первую, а нежелательными – вторую, третью и так далее, то есть все высшие гармоники.Обозначим мощность излучения антенны на побочной гармонике PnA , где n - номерпобочной гармоники (n  2), а на основной частоте (первой гармонике) мощность излучения P~ A . Тогда амплитуды токов I1 A на основной частоте и I nA на гармонике в антеннебудут:2 PnA2 P~ AI1 A ; I nA ,RAR Anгде R A , R An сопротивления излучения антенны на основной частоте и гармонике, соответственно.Коэффициент, определяемый отношением амплитуд токов высшей гармоники и основной частоты в антенне,IPnA R AK A  nA .(11.1)I1 AP~ A R AnВ выходной цепи АЭ связь между амплитудами токов первой I1 и высшей гармоники I n определяется коэффициентомK  I n I1 ,который при работе АЭ в оптимальном по мощности и КПД выходной (анодной, коллекторной) цепи режиме, каковым является критический режим, при кусочно-линейной аппроксимации статических ВАХ зависит только от нижнего угла отсечки выходного токаАЭ и определяется отношением коэффициентов разложения остроконечных косинусоидальных импульсовKn.1(11.2)Очевидно, должно быть K A  K .Отношение коэффициентовK KAопределяет ослабление побочной гармоники и носит название фильтрации Фn  .Если воспользоваться соотношениями (11.1), (11.2), тоK  n P~ A R AnФn .K A 1 PnA R A(11.3)Принимая PnA  PnA ДОП , где PnA ДОП - допустимая мощность излучения антенны на побочной гармонике, из (11.3) найдём необходимое ослабление побочной гармоники, определяющее в данном случае необходимую фильтрацию:P~ A R AnФn НЕОБХ  n.(11.4)1 PnA ДОП R AКС в выходной цепи генератора должна обеспечивать фильтрацию Фn  Фn НЕОБХ ,чтобы было PnA  PnA ДОП .155Для определения фактической фильтрации, которую обеспечивает КС генератора,/- активное сопротивление,рассмотрим схему электрической цепи рис.11.1, где R A/ , R Anвнесённое, в общем случае, в выходной (анодный, коллекторный) контур из антенногоконтура (контура нагрузки) на основной частоте и высшей гармонике, соответственно;х1 , х2 - реактивные сопротивления ветвей выходного контура, подключаемого непосредственно к АЭ.Для большей наглядности и удобства получаемых результатов будем считать, что цепь рис.11.1 обладает свойI1; Inствами параллельного колебательного контура с полнымjx2включением (р = 1), настроенным на основную (первую)IK1UK1гармонику выходного тока АЭ.1jx1На частоте в n раз больше резонансной сопротивление/UKnIKnпараллельного колебательного контура носит ёмкостныйRA/характер и определяется выражениемRАn*1Z Kn   j  j Z Kn e  j 2 .11 nn 1  2 Рис.11.1n n Амплитуды напряжений на контуре, создаваемые токами основной (первой) I1 и n-й гармоники I n выходного тока АЭ соответственно будут:U K 1  I1 Roe  I1Q ;1,n(1  1 / n 2 )где, напомним,  - характеристическое сопротивление контура; Q - нагруженная добротность контура.2/Токи I K 1 , I Kn , протекающие через сопротивления R A/ , R An, соответственно:U K1UQI K1  K 1  I1;(11.5)х2х2( R A/ ) 2  х22U Kn  I n Z Kn  I n I Kn U Kn/( R An) 2  х22nU Kn In,х2 nх2 n n(1  1 / n 2 )(11.6)где х2 , х2 n - величины реактивных сопротивлений ветви контура, в которую вносится сопротивление антенны, на основной (первой) и n-й гармониках выходного тока АЭ.В последних выражениях принято x2  R A/ , что, как отмечалось в лекции 10, всегдаимеет место в колебательных контурах; также принято, что на высшей гармонике реак/тивное сопротивление ветви х2 n существенно больше активного сопротивления R An.

Очевидно, в рассматриваемом случае полного включения контура х2   , но такую замену в(11.5) мы не делаем, чтобы сделать более наглядными последующие преобразования соотношений.Применительно к рассматриваемой цепи (рис.11.1), очевидно, следует считатьI Kn  I nA , I K 1  I1 A , тогда коэффициентK A  I nA I1 A  I Kn I K 1и определяется на основании (11.5), (11.6) выражением:12Анализ показывает, что при p < 1 результаты аналогичны.В лекции 10 нагруженная добротность контура обозначенаобозначение нагруженной добротности Q.156Q Н .

Ниже для сокращения записи принятоI n х2х11K 2.2I1 х2 n Qn(1  1 / n )х2 n Qn(1  1 / n 2 )Фильтрация, которую обеспечивает цепь (в данном случае параллельный колебательный контур с полным включением),хKФn  2 n Qn(1  1 / n 2 ) .(11.7)K A х2Сопротивление х1 той ветви контура, в которую не вносится сопротивление антенны, принято называть сопротивлением связи АЭ с контуром.Если х1 имеет индуктивный характер, то х2 должно иметь ёмкостный характер, тогдах2 n111 .х2 nC C nЕсли х1 носит ёмкостный характер, то х2 , соответственно, имеет индуктивный характер, тогдах 2 n n Ln.х2LСледовательно, выражение (11.7) можно записать:- при индуктивной связи АЭ с контуромФn  Q(1  1 / n 2 ) ;(11.8)- при ёмкостной связи АЭ с контуромФn  Qn 2 (1  1 / n 2 ) .(11.9)Если КС генератора образована системой связанных контуров, то фильтрация каждого контура будет определяться одним из выражений (11.8) или (11.9).

Характеристики

Список файлов книги