Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 37

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

Текст из файла (страница 37)

С использованием (11.10), (11.11) могут быть получены со162отношения применительно к антенному контуру при индуктивной и ёмкостной связи его спредыдущим контуром.В заключение отметим, что аналогично может быть рассмотрен вопрос о фильтрациипобочных компонент выходного тока АЭ и в генераторе – умножителе частоты. Отличиетолько в том, что в умножителе частоты наиболее интенсивными являются гармоники выходного тока АЭ ниже выделяемой, то есть субгармоники. Так, в умножителе частоты натри наиболее интенсивными будут первая и вторая гармоники (субгармоники по отношению к выделяемой), а высшие гармоники (четвёртая, пятая и т.д.) оказываются существенно слабее, так как определяющие их коэффициенты разложения остроконечных косинусоидальных импульсов  n заметно меньше. Для лучшей фильтрации субгармоникследует применять индуктивную связь АЭ с контуром и индуктивные связи между контурами, а полезную нагрузку связывать с ёмкостной ветвью.

Это обусловлено тем, что сопротивление индуктивности для субгармоник меньше, чем сопротивление ёмкости (длявысших гармоник всё наоборот).Так как выходные каскады радиопередатчиков, да и многих других генераторныхустройств, являются обычно усилителями мощности, то на практике чаще приходится решать вопрос обеспечения необходимой фильтрации в ГВВ – усилителях, и реже в умножителях частоты. Умножители частоты в качестве выходных каскадов радиопередатчикови родственных им устройств иногда встречаются в диапазоне СВЧ на сантиметровых волнах.Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 11:1. Поясните необходимость фильтрации побочных компонент выходного тока АЭ в ГВВ.2.

Что такое «необходимая фильтрация колебательной системы генератора»? Как она определяется?3. Получите выражения для определения сопротивления параллельного колебательного контура на частотев n раз больше резонансной частоты контура и в n раз меньше её. Сравните результаты. Что вы можетесказать относительно значений n, если контур используется в качестве нагрузки АЭ в ГВВ – усилителе ив ГВВ – умножителе частоты?4. Получите выражение (11.11) для фильтрации антенного контура при ёмкостной связи его с предыдущимконтуром (см. рис.11.3).5.

Примите параметры элементов антенного контура независимыми от частоты и убедитесь, чтосоотношения (10.10), (10.11) приводятся к (10.8), (10.9), соответственно.6. Поясните физическую суть зависимости фильтрации контура от вида связи его с АЭ в ГВВ – усилителе ив ГВВ – умножителе частоты.7.

Каково сопротивление на частоте первой гармоники параллельного контура из L, С на схеме (рис.11.6)?Подтвердите своё суждение. При ответе на какой вопрос по теме лекции вы уже касались подобного?8. Почему при использовании ФНЧ для фильтрации высших гармоник выходного тока АЭ принимается, чтомаксимальная пропускаемая частота ФНЧ (например, частота среза фильтра) не может превышатьудвоенного, а, например, не утроенного значения нижней рабочей частоты генератора?9.

Используя (11.5), (11.8) и (11.9), получите на основании (11.14) выражения для коэффициентовфильтрации по току для цепи рис.11.1 при различной связи АЭ с контуром при полном включенииконтура ( p = 1). Учтите, что в этом случае можно сразу принять в (11.5) х2   . А если р  1?10. Какому выражению (выражениям) из лекции 10 родственно выражение (11.5)? Покажите родство.163Лекция 12Колебательные системы ГВВ на основе отрезков длинных линий.

Определение геометрической длины отрезка, добротности и эквивалентного сопротивления колебательной системы (контура). Эквивалентные и действующие параметры колебательных контуров из отрезков длинных линий. Настройка контуров из отрезков длинных линий. Связь с полезной нагрузкой контуров из отрезков длинных линий. Расчёт элементов связи.Колебательные системы (КС) с сосредоточенными параметрами, образованные конденсаторами и катушками индуктивности, применяются в диапазонах длинных, средних икоротких волн (частоты до 30 МГц) практически при любых уровнях мощности генератора. При уровне мощности генератора до (10…15) Вт КС на сосредоточенных элементахиспользуются до частоты 150 МГц.

Если выходная мощность генератора не превышаетодного ватта (Вт), то КС с сосредоточенными параметрами удаётся реализовать до частот250…300 МГц, а в отдельных случаях и несколько выше (при мощности генератора в сотни – десятки милливатт). Добротность и эквивалентное сопротивление таких КС (контуров) с повышением частоты оказываются довольно низкими, вследствие чего не удаётсяобеспечить требуемое сопротивление нагрузки АЭ и, соответственно, высокий КПД контура, и нужную мощность в нагрузке. Поэтому в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ)1КС с сосредоточенными параметрами находят ограниченное применение, либо вообще немогут быть использованы. КС с сосредоточенными параметрами не применяются в диапазоне СВЧ не только из-за низких значений добротности и эквивалентного сопротивления.В диапазоне СВЧ оказывается невозможным реализовать катушку требуемой индуктивности L в силу её малой величины:L  1  2 C,где   2f - круговая рабочая частота генератора; С - ёмкость контура, ограниченнаяснизу межэлектродной ёмкостью АЭ.В диапазоне СВЧ (метровые, дециметровые и сантиметровые волны) в основномприменяют КС из отрезков длинных линий, которые также называют КС (контурами) сраспределёнными параметрами.

Подобные КС обычно образуются сосредоточенной ёмкостью и отрезком длинной линии, являющейся структурой с распределёнными параметрами. Колебательные контуры на основе отрезков длинных линий позволяют сравнительнолегко реализовать в диапазоне СВЧ КС генератора с требуемым эквивалентным сопротивлением.В ламповых ГВВ мощностью до (1…3) кВт, работающих на частотах (30…150) МГц,обычно применяют двухпроводные линии (как правило, экранированные) или коаксиальные линии (у последних в этом диапазоне частот внутренний провод делают иногда соспиральной или с винтовой канавкой.2) Для генераторов подобной мощности, но работающих на частотах 150…1000 МГц, обычно применяют коаксиальные линии с гладкимцентральным проводником. В мощных ламповых генераторах во всём диапазоне 30…1000МГц используют коаксиальные линии.На частотах выше 1000…1500 МГц в ламповых ГВВ используют объёмные резонаторы.

Однако объёмные резонаторы применяются сравнительно редко, так как для боль1В большинстве работ отечественных авторов диапазон радиочастот принято разбивать на два участка: ниже 30 МГц – высокие частоты, выше 30 МГц – сверхвысокие частоты, что оказывается удобным при рассмотрении большинства вопросов, связанных с УГФС. При характеристике практических устройств классификация участков диапазона радиочастот по частотному признаку совсем другая, часто неоднозначная.2Коаксиальные линии со спиральным проводником или другой сложной формы находят ограниченное применение в генераторных устройствах и поэтому нами не будут рассматриваться в рамках лекции.

Иногдаони используются для уменьшения продольного размера КС и генератора в целом. Однако, практическивсегда можно получить приемлемые размеры конструкции генератора и при использовании коаксиальныхлиний с гладким центральным проводником.164шинства отечественных генераторных ламп предельной рабочей частотой является частота 1000…1500 МГц.

Объёмные резонаторы используют в качестве КС специальных электронных приборов СВЧ, в частности, клистронов, а специфичные объёмные резонаторы –в приборах магнетронного типа.В транзисторных ГВВ СВЧ наиболее часто используют несимметричные полосковыеи микрополосковые линии, реже коаксиальные и другие типы линий.Специальные приборы СВЧ, такие как магнетроны, клистроны, изготавливаютсявместе с колебательной системой, поэтому при использовании их в качестве источниковэлектрических колебаний (генераторов) нет надобности в расчёте резонаторов.

Что касается ламп, транзисторов и других полупроводниковых приборов, используемых при построении генераторов, то всегда приходится рассчитывать КС на основе выбранного типадлинной линии.В результате расчёта КС генератора на основе отрезка длинной линии и сосредоточенной ёмкости должны быть найдены, в первую очередь, геометрическая длина отрезкалинии  , эквивалентное ненагруженное сопротивление Roe 0 , ненагруженная добротностьQ0 . Затем рассчитывается связь КС с полезной нагрузкой генератора, обеспечивающаятребуемый режим работы АЭ и передачу необходимой мощности в нагрузку.При расчёте контуров из отрезков длинных линий используются уравнения длиннойлинии, описывающие распределение тока и напряжения вдоль проводов линии.

Так какприменяемые для изготовления КС линии имеют незначительные сопротивления потерь,то распределения тока и напряжения вдоль проводов линии принимаются как в линии безпотерь.Если имеется отрезок линии длиной  (рис.12.1), нагруженный на одном конце на*сопротивление Z Н , то распределения тока и напряжения вдоль проводов линии без учётапотерь в них и в пространстве вокруг проводов описываются следующими уравнениями:*UНI x  I Н cos  x  jsin  x,Z0**ZН*IН****U x  U Н cos  x  j I Н Z 0 sin  x,*UН*хРис.12.1(12.1)(12.2)*где I x ,U x - комплексная амплитуда соответственно тока и напряжения в сечении, от***стоящем на расстоянии х от нагрузки Z Н ; I Н ,U Н - комплексные амплитуды тока и***напряжения на нагрузке U Н  I Н Z Н  ;   2     - волновое число (  - скоростьраспространения электромагнитных волн в среде, заполняющей пространство между проводами линии); Z 0 - волновое сопротивление линии;  - длина волны рабочих колебанийв линии.Обратим внимание, что уравнения (12.1), (12.2) описывают распределения тока инапряжения вдоль проводов линии при возбуждении в ней колебаний, соответствующихпоперечной электромагнитной волне.

Характеристики

Список файлов книги