Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 63
Текст из файла (страница 63)
В частности, ёмкость контура в выходной цепи генератора полностью иличастично образуется выходной межэлектродной ёмкостью АЭ, а ёмкость входной цепивключает входную межэлектродную ёмкость АЭ.Так как межэлектродные ёмкости АЭ входят в состав колебательной системы генератора, то через них ответвляются значительные доли контурных токов. Если же ёмкостьконтура целиком образуется межэлектродной ёмкостью АЭ, то через неё протекает полный контурный ток. Большие токи через межэлектродные ёмкости приводят к тому, чтона вводах электродов выделяются значительные мощности, что требует порой принудительного охлаждения всех электродов АЭ.С повышением рабочей частоты генератора начинают сказываться индуктивностивводов электродов. В частности, индуктивности вводов входных электродов АЭ приводятк увеличению требуемой мощности и амплитуды напряжения сигнала возбуждения.
Наувеличении мощности возбуждения особенно сказывается индуктивность ввода общегоэлектрода АЭ: катода у лампы, эмиттера у транзистора. Падение напряжения токов высших гармоник на индуктивностях вводов входных электродов может существенно отразиться на режиме работы АЭ.2 В широкополосных транзисторных ГВВ индуктивностивводов электродов и ёмкости переходов (межэлектродные ёмкости) сказываются на полосовых свойствах генератора.
Влияние индуктивностей вводов входных электродов на величину мощности возбуждения можно проследить следующим образом. На рис.17.1 представлена эквивалентная схема по высокой частоте входной цепи лампы, где LC, LК - индуктивность ввода сетки (С) и катода (К) соответственно; ССК -межэлектродная ёмкостьсетка-катод лампы.Считаем, что на входной ёмкости ССК действует тольС LCко гармоническое напряжение амплитудой UМС, то естьпренебрегаем падением напряжения от высших гармоникIC1 ССКтока сетки, если он существует, что вполне допустимо.
СоUМСUМ ВХответственно ток через ёмкость ССК:*IК1 LКI С СК j С СК U МС .КПренебрегая реакцией анода (D = 0), будем считать,что, как и на «низких» частотах, амплитуда первой гармоРис.17.1ники анодного тока IА1 = SСРUМС, а амплитуда первой гар1Применительно к транзисторам вместо понятия «межэлектродная ёмкость» обычно используют понятие«ёмкость перехода».
Поэтому, говоря ниже о межэлектродной ёмкости транзистора, мы будем подразумевать под нею ёмкость соответствующего перехода.2В основном из-за падения напряжения токов высших гармоник на индуктивности ввода катода у лампы иввода эмиттера у транзистора. При этом результирующее мгновенное напряжение между анодом и катодомлампы и между коллектором и эмиттером транзистора изменяется по более сложному закону, чем определено в лекции 1.270моники сеточного тока при его наличии: IС1 = SСР СUМС.
Соответственно амплитуда первойгармоники катодного тока IК1 = (SСР + SСР С) UМС.Комплексная амплитуда тока, протекающего через источник сигнала возбуждения:**I М ВХ I С1 I С СК .Соответственно с учётом записанных выше выражений для составляющих тока амплитудатока через источник сигнала возбуждения согласно векторной диаграмме рис.17.2,а2I М ВХ I С21 I C2 CК U МС (ССК ) 2 S СРС .Амплитуда напряжения от источника сигнала возбуждения:22U М ВХ U МС 1 2 ССК ( LC LК ) 2 S СР LК S СР С ( LC LК ) U МС .Выражение для амплитуды напряжения источника сигнала возбуждения соответствуетвекторной диаграмме, представленной на рис.17.2,б, где в качестве опорного принятонапряжение UМС.UМС – ω(LC + LК) IС СКUМ ВХIМ ВХIС СКωLКIК1(ωLКIК1 + ωLСIС1)tgφu =tgφi = ωCСК / SСР СφiIС1UМСIА1IК1[UМС – ω(LC + LК)IС СК]φuωLСIС1UМСω(LC + LК) IС СКабРис.17.2Мощность возбуждения: РВОЗБ = (1/2)UМ ВХ IМ ВХ cos (φu – φi).
Возрастания амплитудынапряжения сигнала возбуждения UМ ВХ и амплитуды тока источника сигнала возбужденияIМ ВХ приводят к увеличению мощности возбуждения. Более того, если принять, что сеточный ток, обусловленный перемещением электронов в лампе отсутствует, чему соответствует SСР С = 0, соответственно IС1 = 0, то мощность возбуждения, которая на «низких»частотах определяется как3 РВОЗБ = (1/2)UМС IC1 и оказывается равной нулю, теперь имеетвполне конкретное значение.Действительно, согласно приведенным соотношениям при отсутствии сеточного тока, обусловленного перемещением электронов от катода в направлении сетки и анода, получаем:IМ ВХ = UМС ωССК = IС СК ;φi = π/2 ;2U М ВХ U МС 1 2 ССК LC LК 2 S СРL2К ;cos (φu – φi) = cos (φu – π/2) = sin φu ;sin φu = (UМС ωLК SСР)/UМ ВХ ;РВОЗБ = (1/2) U2МС ω2ССКLКSСР .Если представитьРВОЗБ = (1/2)U2МС / rВХ = (1/2)U2МС gВХ ,23См.
лекцию 2.271где rВХ = 1/gВХ – активное входное сопротивление, отнесённое к участку сетка-катод лампы, соответственно gВХ – активная входная проводимость, то из последнего выраженияследует:gВХ = ω2ССКLКSСР .Таким образом, несмотря на отсутствие сеточного тока, обусловленного перемещением электронов в лампе, появляется активная проводимость во входной цепи генератораиз-за наличия индуктивности ввода катода LК. В общем случае при наличии сеточного тока, обусловленного перемещением электронов, величина которого на «низких» частотахможет быть определена по статическим ВАХ и который обусловливает активную составляющую входного сопротивления генератора RВХ = 1/GВХ = UМС /IС1 = 1/SСР С , проводимость gВХ добавляется к проводимости GВХ = 1/ RВХ = SСР С . Следовательно, требуемаямощность возбуждения генератора возрастает и оказывается равной:РВОЗБ = (1/2)U2МС (GВХ + gВХ).Таким образом, наличие индуктивности ввода катода LK обусловливает увеличениемощности возбуждения с повышением частоты и, соответственно, уменьшение коэффициента усиления по мощности ГВВ.Отметим, что дополнительная мощность возбуждения, по сравнению с «низкой» частотой, поступает в выходную (анодную) цепь лампы.Аналогично влияние индуктивности ввода эмиттера у транзистора.В генераторных лампах и транзисторах СВЧ принимают все меры, чтобы уменьшитьиндуктивности вводов электродов и межэлектродные ёмкости.
Для уменьшения индуктивности ввода катода генераторные лампы изготавливают с плоским стеклянным дном итолстыми прямыми выводами. Соединять катод с землёю (корпусом) следует как можноболее коротким путём. В генераторах на лампах прямого накала для уменьшения эквивалентной индуктивности катода следует выводы накала соединять блокировочными конденсаторами большой ёмкости. Указанные меры весьма существенно снижают индуктивность ввода катода.
В генераторных лампах дециметрового и сантиметрового диапазоновприменяют дисковые и цилиндрические выводы электродов, что существенно снижаетвеличину индуктивности вывода и с нею практически можно не считаться. У транзисторов СВЧ выводы электродов выполняют в виде лент-полосок или пластин, при этом выводэмиттера или базы обычно выполняется в виде двух полосок или пластин-фланцев,4 чтопозволяет сделать индуктивность ввода этого электрода заметно меньше индуктивностейвводов остальных электродов, которые обычно учитываются в структуре входной и выходной согласующих цепей генератора. Типичный вид транзистора СВЧ показан нарис.17.3.В конструкциях ламп и транзисторов СВЧ стреКорпус транзисторамятся все нерабочие площади электродов свести кминимуму, чтобы уменьшить межэлектродные ёмкости.
Вакуумные оболочки современных генераторныхламп выполняют из специальных сортов стекла и кеВывод коллекторарамики с малыми диэлектрическими потерями. Приэтом мощные генераторные лампы изготавливаютсяисключительно с использованием керамики СВЧ иносят название металлокерамических ламп СВЧ. СуВывод эмиттераществуют металлокерамические триоды и тетроды(или базы)для работы в генераторах непрерывных колебанийВывод базыили в импульсном режиме, что отражается на кон(или эмиттера)струкции и размерах лампы. Отдельные типы лампработают на частотах до 4000 МГц, обеспечивая мощРис.17.3ность до 1 кВт. Разновидностью металлокерамических4В зависимости от конструкции транзистора для схемы с общим эмиттером или общей базой.272генераторных ламп являются титано-керамические триоды, имеющие мощность в непрерывном режиме порядка десятка ватт, но работающие на частотах до 7000 МГц.
По габаритным размерам и массе титано-керамические триоды соперничают с транзисторами и ненуждаются в принудительном охлаждении.Ламповые генераторы на триодах в дециметровом и сантиметровом диапазонах в основном строят по схеме с общей сеткой.5 В метровом диапазоне возможно применениесхемы с общим катодом. Однако при этом в случае использования триода в схему частотребуется вводить нейтрализацию. Следует отметить, что предпочтение схеме с общейсеткой при использовании триодов в диапазоне СВЧ отдаётся не только в силу большейустойчивости данной схемы.Лампы СВЧ обычно имеют оксидный катод, что позволяет работать с весьма существенными токами при относительно низких рабочих напряжениях.
Исследования показали, что сопротивление потерь в оксидном катоде зависит от частоты и достигает максимума при длине рабочей волны 9…10 см, равного 1…10 Ом. В отдельных типах лампприменяют более эффективные катоды с полупроводниковыми активирующими покрытиями.В триодном генераторе по схеме с общим катодом сопротивление потерь оксидногокатода входит во входной и выходной контуры (рис.17.4,а), тогда как в триодном генераторе по схеме с общей сеткой оно входит только во входной контур (рис.17.4,б).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
