Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Волновое сопротивление двухпроводной линии выбирается из условия Z 0 2 RН ,а балластный резистор Rб = RН. Ощущаемое генератором сопротивление на средней частоте оказывается активным (резистивным) и равным RН. Рассматриваемый мост, в частности, используется для сложения мощностей коротковолновых передатчиков, причём в качестве Rб и RН включаются две антенны. Меняя фазу выходных высокочастотных колебаний одного передатчика на 180°, осуществляют перевод работы передатчиков с одной антенны на другую.В качестве широкополосных мостов в диапазонах метровых, дециметровых и сантиметровых волн (УКВ и СВЧ диапазоны) применяют так называемые квадратурные мосты,выполненные из четвертьволновых отрезков двух связанных линий.
При уровнях мощности выше 0,1…1 кВт используют линии с воздушным заполнением, провода которых располагают на определённом расстоянии друг от друга и помещают в общий экран круглойили прямоугольной формы. При меньших уровнях мощности подобные мосты реализуютна полосковых и микрополосковых линиях.Схема квадратурного моста на четвертьволновых отрезках двух связанных линийпоказана на рис.16.15. Линии образуются идентичными проводами, и для обеспеченияполной симметрии схемы принимается Rб = RН.Особенностью рассматриваемогомоста является то обстоятельство, чтоλ/4RбГ1напряжения генераторов должны бытьсдвинуты на π/2 относительно другГ2друга, то есть, как принято говорить,RНбыть в квадратуре, что и отражено вназвании моста.
При указанных наРис.16.15рис.16.15 расположениях генераторовГ1, Г2, сопротивления полезной нагрузки RН и балластного резистора Rб напряжение генератора Г1 должно отставать от напряжения генератора Г2 на π/2. Если будет наоборот, томощности генераторов будут складываться в балластном резисторе.В квадратурных мостах на четвертьволновых отрезках связанных линий в зависимости от конструкции используемой линии достижима рабочая полоса частот до 50% и более от средней рабочей частоты.
Существует много разновидностей подобных мостов.Любой мост для сложения мощностей двух генераторов в общей нагрузке можетбыть использован для решения обратной задачи: распределения (деления) мощности одного генератора между двумя нагрузками. Для этого в схеме любого моста на местонагрузки надо включить генератор, а на место генераторов включить нагрузки. Такиеустройства известны как делители мощности, а также как направленные ответвителимощности. Таким образом, мосты для сложения мощностей двух (и более) генераторов иделители (распределители) мощности одного генератора на две (и более) нагрузки являются подобными устройствами.
Если мощность генератора распределяется между двумянагрузками поровну, то такие делители мощности часто называют 3-х децибельными (3дБ) ответвителями.8 Соответственно и мосты для сложения мощностей двух идентичныхгенераторов часто называют 3-х децибельными мостами. Особенно часто такое названиеиспользуется применительно к квадратурным мостам на связанных линиях. Один из возможных вариантов такого моста рассмотрен нами выше (рис.16.15).Как уже отмечалось, при сложении мощностей двух генераторов с помощью квадратурного моста выходные напряжения генераторов должны иметь относительно друг другафазовый сдвиг π/2 или 90°.
Так как генераторы обычно идентичные, то на входе одного изних необходимо включить фазовращатель на 90°. Однако, как правило, поступают подругому: на входе обоих генераторов включают квадратурный мост для деления мощности, который обеспечивает возбуждение генераторов сигналами от общего источника, но8Мощность генератора и мощность в одной нагрузке отличаются в два раза. Соответственно, 10lg2 = 3 дБ.265со сдвигом по фазе на 90°.9 Выходы генераторов объединяются с помощью аналогичногоквадратурного моста. Схема подобного устройства показана на рис.16.16. Габариты мостов на входе и выходе генераторов с внешним возбуждением (ГВВ) могут быть разнымив зависимости от проходящей через них мощности.МОСТМОСТГВВ1Г1RбГВВ23 дБ3 дБRНRбРис.16.16По схеме рис.16.16 строятся мощные транзисторные усилители и выходные каскадытелевизионных радиопередатчиков и передатчиков вещания в диапазоне УКВ с использованием частотной модуляции (УКВ ЧМ вещание).Используя системы мостов для сложения мощностей двух генераторов, можно обеспечить сложение мощностей произвольного числа генераторов и таким образом получитьпрактически любую мощность в нагрузке.Для сложения мощностей большого числа генераторов широко применяется методтак называемого попарного суммирования, структурная схема которого показана нарис.16.17.
Используются мосты М для сложения мощностей двух идентичных генераторов.ВЫХОД8РГ4РГ2РГ2РГМ54РГМ7Rб2РГRбМ3RбRбРГRбМ2М1РГРГ2РГМ6М4RбРГРГRбРГРГРГРис.16.17Согласно представленной структурной схеме (рис.16.17) мощности РГ генераторовсуммируются с помощью мостов М1, М2, М3, М4, на выходах которых получают мощность2РГ. Мощности 2РГ суммируются с помощью мостов М5, М6, на выходах которых получа9У квадратурного моста при сложении или делении мощности сигналы сдвинуты на 90°.266ется мощность 4РГ.
Мощности 4РГ суммируются с помощью моста М7, на выходе которого получается мощность 8РГ.Метод попарного суммирования позволяет складывать без потерь в балластных резисторах Rб мощности N = 2k генераторов, где k = 1, 2, 3 и т.д. – число рядов мостов в системе (в системе рис.16.17 k = 3).На рис.16.18 показана структурная схема так называемого цепочечного метода суммирования мощностей генераторов.ВЫХОД2РГ3РГМ14РГМ2RбРГМ4М3RбРГ5РГRбRбРГРГРГРис.16.18С помощью моста М1 суммируются равные мощности РГ.
На выходе моста обеспечивается мощность 2РГ. Мосты М2, М3, М4 предназначены для суммирования без потерь вбалластных резисторах Rб неравных мощностей. Чем ближе к выходу, тем сильнее неравенство суммируемых мощностей: мост М2 суммирует мощности РГ и 2РГ, мост М3 суммирует мощности РГ и 3РГ, мост М4 суммирует мощности РГ и 4РГ. Этим методом, в принципе, можно суммировать мощности любого числа генераторов, причём не обязательноодинаковой мощности. Однако, если суммируемые с помощью моста мощности сильноразличаются, то появляются трудности в реализации такого моста, обусловленные, в частности, большим различием необходимых сопротивлений, включаемых в ветвях (плечах)моста.
Очевидно, в схеме рис.16.18 наибольшие трудности возникнут при реализации моста М4: самый мощный и с самым большим различием складываемых мощностей.ВЫХОД7РГ4РГ2РГ2РГМ53РГМ6Rб2РГRбМ2М1RбRбРГРГРГМ4М3RбRбРГРГРГРГРис.16.19267Для суммирования мощностей любого числа генераторов как с равными, так и с неравными мощностями более удобным оказывается метод смешанного суммирования,структурная схема которого показана на рис.16.19.В случае идентичных генераторов мосты М1, М2, М3 суммируют одинаковые мощности РГ, обеспечивая на выходах мощности 2РГ. Мост М5 суммирует одинаковые мощности2РГ, обеспечивая на выходе мощность 4РГ.
Мост М4 суммирует неравные мощности: 2РГ иРГ, обеспечивая на выходе мощность 3РГ. Мост М6 также суммирует неравные мощности:4РГ и 3РГ, обеспечивая на выходе мощность 7РГ.Нетрудно видеть, что при всех рассмотренных выше методах суммирования мощностей N генераторов требуется (N – 1) мостов и (N – 1) балластных резисторов Rб. Полезнаянагрузка подключается к выходу системы мостов.Сложение мощностей одинаковых генераторов при числе N > 2 можно также осуществить путём построения единого мостового устройства (МУ) на основе мостов с поворотной (радиальной) симметрией, прототипами которых служат мосты для N = 2 с симметричными относительно нагрузки входами. Примерами таких мостов являются Т-мостына сосредоточенных элементах (рис.16.5) и Т- или U-мосты на четвертьволновых отрезкаходиночных линий (рис.16.9).На рис.16.20 представлено МУСбна основе Т-моста по схеме рис.16.5,аГдля сложения мощностей трёх генераторов(N =3).
Балластные резистоRбры Rб и конденсаторы Сб могут бытьсоединены по схеме N-угольника, какпоказано на рис.16.20, или по схемеRбСбN-лучевой звезды. Возможно такжеГсоединение этих элементов по схемеRНполного многоугольника. ВыборСНсхемы соединения балластных сопротивлений определяется удобствомRбреализации конструкции и возможностью сокращения длин соединеСбний.
Параметры элементов Rб, Сб заГвисят от схемы их соединения. Рассмотрение этих вопросов выходит зарамки настоящей лекции.Рис.16.20Читателю предлагается изобразить конструкции МУ на основе Т- или U-мостов из четвертьволновых отрезков линий(рис.16.9) для сложения мощностей трёх (N =3) и четырёх (N =4) генераторов.Нетрудно видеть, что МУ на мостах с поворотной (радиальной) симметрией как минимум требует включения N балластных резисторов при включении их по схеме Nугольника или N-лучевой звезды,10 тогда как устройства по схемам рис.16.17 – рис.16.19требуют включения (N – 1) балластных резисторов.Таковы основные общие положения и принципы построения мостов и мостовыхустройств разных диапазонов частот для сложения мощностей двух и произвольного числа генераторов. Представленные сведения позволят читателю принципиально разобратьсяс работой не только рассмотренных выше мостов и мостовых устройств, но и различныхих вариантов и модификаций, которые встречаются в учебниках, учебных пособиях испециальных работах.10Требуемое число балластных резисторов (в общем случае балластных сопротивлений) при включении ихпо схеме полного N-угольника определяется соотношением: (N – 1)N/2, где N – число генераторов.268Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 16:1.
Почему сложение электромагнитных полей в пространстве, создаваемых N идентичными передатчиками,эквивалентно увеличению мощности в N2 раз? Попробуйте пояснить это.2. Любым известным вам методом убедитесь, что при выполнении условия (16.1) ток одного генератора отсутствует в ветви включения другого.3. Определите входные сопротивления моста (рис.16.3) при обрыве и коротком замыкании одного из генераторов. Сравните результаты с (16.2) для каждого генератора.4.
Используя (16.3), оцените КПД моста при разных значениях А и , например, указанных в лекции.5. Приняв в схеме моста (рис.16.3) Х1 = Х2 = Х и |X| = Rб = RН, определите входные сопротивления моста(рис.16.3) для каждого из генераторов.
Представьте каждое из входных сопротивлений в виде последовательного и параллельного соединений активных и реактивных составляющих. Сделайте выводы.6. Определите входные сопротивления мостов рис.16.5 в номинальном режиме, при коротком замыкании иобрыве одного из генераторов. Сделайте выводы.**7. Обозначив Z*ВХ Г1 = Z б и Z*ВХ Г2 = Z Н , получите выражение для баланса моста рис.16.4.8. Определите входное сопротивление относительно генератора в схеме рис.16.11,б. Сделайте вывод.9.
Представьте эквивалентные схемы мостов рис.16.12 и рис.16.13 на средней частоте в номинальном режиме и при коротком замыкании одного из генераторов. Определите входные сопротивления моста длякаждого режима. j / 210. Определите параметры сигнала Е1 Е 2 епри Е1 = Е2 и Е1 ≠ Е2. Сделайте выводы.11. Изобразите конструкцию мостового устройства с использованием Т-мостов из четвертьволновых отрезков линии (рис.16.9) для сложения мощностей 3-х и 4-х генераторов.269Лекция 17ГВВ СВЧ на металлокерамических лампах. Двусторонний и односторонний варианты конструкций ламповых ГВВ СВЧ, их особенности. Расчёт режима лампового ГВВСВЧ. Транзисторные ГВВ СВЧ.Влияние межэлектродных ёмкостей и индуктивностей вводов электродов ламп и транзисторов на СВЧС повышением рабочей частоты генератора уменьшаются требуемые величины ёмкости и индуктивности контура, вследствие чего сильно возрастает влияние межэлектродных ёмкостей и индуктивностей вводов электродов АЭ: электронных ламп и транзисторов.1 По этой причине в диапазоне СВЧ лампу или транзистор приходится рассматриватьне только как источник колебаний высокой частоты, но и как часть колебательной системы генератора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
