Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Так как всхеме с общим катодом через сопротивление оксидного катода rОКС протекает практически полный контурный ток, то выделяемая на нём мощность будет заметно больше, чем всхеме с общей сеткой. Катод будет дополнительно разогреваться, что может привести кего разрушению. Поэтому даже при идеальной нейтрализации применение схемы генератора с общим катодом на СВЧ при использовании триодов сомнительно.При использовании тетродов сопротивление потерь оксидного катода rОКС входиттолько во входной контур. Выходной контур формируется межэлектродной ёмкостьюанод-экранная (вторая) сетка САС2 и внешней индуктивностью (рис.17.5).САС2САССАКССКССКrОКСrОКССхема ОКССКrОКССхема ОСаРис.17.4бСБЛС2Схема ОКРис.17.5Транзисторные генераторы СВЧ строят по схеме с общим эмиттером и по схеме собщей базой, для которых разрабатываются специальные транзисторы (рис.17.3). Широкоприменяют двухтактные схемы с использованием «балансных» транзисторов.6Схемы и конструкции ламповых генераторов СВЧВ метровом диапазоне волн применяют генераторы по схемам с общим катодом (ОК)и общей сеткой (ОС).
При этом в длинноволновой части диапазона широко применяютсядвухтактные схемы с колебательными системами из отрезков двухпроводных линий.56См. лекцию 14.См. лекцию 15.273На рис.17.6 показаны схемы упрощенных конструктивных реализаций двухтактныхгенераторов по схеме с ОК (рис.17.6,а) и с ОС (рис.17.6,б). Провода линий анодных контуров выполнены в виде труб, внутри которых осуществляется подводка анодного питания. Разделительные конденсаторы СРА, выполняемые конструктивно, разделяют цепи попостоянному и переменному току.
В генераторе с ОС провода катодного контура такжевыполнены в виде труб, внутри которых проходит один из проводов накала.СРАФидер к нагрузкеСНСНСБЛLБЛКЗСНТР-ЕC LБЛКЗ+ЕАСБЛСНСРСРСНФидер к возбудителюСРАаСРАФидер к нагрузкеСНСРСНТРСБЛКЗСРФидер к возбудителюСБЛСНТРLБЛLБЛ-ЕCКЗСБЛ+ЕАСНСРАбРис.17.6Для обеспечения устойчивой работы генератора с ОК часто используется нейтрализация действия проходной ёмкости САС. С этой целью в двухтактном генераторе вводятсяв схему конденсаторы нейтрализации СНТР, ёмкость которых примерно равна межэлектродной ёмкости САС. Через эти конденсаторы в сеточную цепь одной лампы подаётсянапряжение с анода другой лампы, находящееся в противофазе с переменным напряжением, поступающим на сетку через проходную ёмкость САС.
Из-за относительно большойпаразитной связи между контурами из отрезков двухпроводных линий часто приходитсяиспользовать нейтрализацию и в двухтактном генераторе с ОС. При этом конденсаторынейтрализации присоединяются между анодами и катодами разных ламп. Ёмкости конденсаторов нейтрализации в этом случае СНТР ≈ САК.274На схемах (рис.17.6) показана кондуктивная связь с нагрузкой и возбудителем.Принципиально может быть использован другой вид связи: с помощью коротких витков,ёмкостная связь.7На рис.17.7 показаны эквивалентные принципиальные схемы двухтактных генераторов рис.17.6. Роль блокировочных индуктивностей LБЛ в цепях анодов играют проводаанодного питания, конструктивно проходящие внутри труб линии анодного контура.+ЕАФидер кнагрузкеСБЛLБЛ+ЕАСБЛLБЛLБЛФидер кнагрузкеСРАСРАLБЛLБЛ СНСНСНСРLБЛСРАСНТРСНТРСБЛСБЛLБЛLБЛСНСРСБЛLБЛLБЛСНТРСНТРСРАLБЛ-ЕССНСНСР-ЕССБЛФидер к возбудителюLБЛСРСБЛФидер к возбудителюабРис.17.7Внешняя дополнительная блокировочная индуктивность при этом может отсутствовать.
Аналогично в генераторе с ОС роль блокировочных индуктивностей в цепях катодовиграют провода, подводящие накал к лампам и также конструктивно проходящие внутритруб линии входного контура. Блокировочная индуктивность в цепи сетки генератора сОС может отсутствовать.В верхней части метрового диапазона, а также в дециметровом и сантиметровомдиапазонах волн в основном применяются однотактные генераторы по схеме с ОС. Колебательные системы, как правило, выполняют из отрезков коаксиальных линий с проводами в виде труб-цилиндров. При этом различают два варианта конструкции: двустороннийи односторонний.
В случае двустороннего варианта отрезки линий входного и выходногоконтуров развёрнуты в разные стороны от лампы.Упрощенный вариант двусторонней конструкции генератора с ОС показан нарис.17.8.7См. лекцию 12.275Недостатки двустороннего варианта конструкции: большие габариты по длине итрудность смены лампы. Достоинство: простота выполнения колебательных контуров.Двусторонний вариант используется в сравнительно маломощных генераторах из-за трудностей отвода тепла от лампы.К нагрузкеСеточно-катодныйконтурСКЗСКСКЗСКЗССВАнодно-сеточныйконтурССВLБЛ+ЕАСБЛСКЗRКК возбудителюРис.17.8На рис.17.8 представлено катодное автосмещение, обеспечиваемое цепью СКRК.Возможно независимое смещение.
Связь с нагрузкой генератора и возбудителем ёмкостная. Возможно осуществление кондуктивной связи или с помощью петли. В короткозамыкатели контуров входного (катодно-сеточного) и выходного (анодно-сеточного) встроеныразделительные конденсаторы ёмкостью СКЗ.В одностороннем варианте конструкции генератора входной и выходной контурыразвёрнуты в одну сторону относительно лампы. Чаще используется вариант, когда контуры развёрнуты в сторону катода. Упрощенная конструкция такого варианта показана нарис.17.9.К нагрузкеRКСККЗАнодно-сеточныйконтурСРРадиатор воздушногоохлаждения анодаССВСКЗLБЛН КК возбудителюСКЗАССБЛ+ЕАКатодно-сеточный контурКЗℓℓАСРРис.17.9Разделительный конденсатор СР в цепи анода, а также конденсаторы СКЗ в короткозамыкателе входного (катодно-сеточного) контура выполняются конструктивно.
С нагрузкой использована ёмкостная связь, а с возбудителем с помощью петли связи. Принципиально возможен любой тип связи. Конкретный выбор связи определяется удобством реализации конструкции генератора в целом. Блокировочная индуктивность в цепи питанияанода LБЛ может отсутствовать, так как контуры из отрезков коаксиальных линий являют276ся самоэкранирующимися. Электромагнитная энергия в таких контурах из короткозамкнутых отрезков сосредоточена в пространстве между цилиндрами линии. В рассматриваемой конструкции генератора (рис.17.9) некоторое просачивание электромагнитнойэнергии наружу будет иметь место у разделительного конденсатора СР и у прижимныхконтактов внешнего цилиндра анодно-сеточного контура.Односторонний вариант конструкции применяется в мощных генераторах, когдатребуется принудительное охлаждение электродов лампы и в первую очередь анода.
Умощных ламп СВЧ анод, как правило, завершается металлическим радиатором. В одностороннем варианте конструкции легче осуществляется смена лампы, однако колебательная система оказывается сложнее для изготовления, так как требуется соосно разместитьтри цилиндра, образующих линии контуров. Поперечные размеры колебательной системыи генератора в целом у одностороннего варианта больше, хотя продольные размеры могутоказаться меньше, чем у двустороннего варианта. В одностороннем варианте порой имеются трудности в осуществлении связи с одним из контуров, чаще всего со входным (катодно-сеточным). Проблемой является и создание пути для постоянного тока сетки IС0, таккак часто не удаётся выполнить конструктивно конденсатор требуемой ёмкости в короткозамыкателе катодно-сеточного контура.
Иногда размещают разделительный конденсатор у катода, например, аналогично СР у анода (рис.17.9). Применяется также выполнениесеточной трубы в виде трёх цилиндров, разделённых диэлектрической прокладкой(рис.17.10).КЗДиэлектрикАнодно-сеточныйконтурℓℓАК сеткеКЗКатодно-сеточныйконтурZ0Z0АК катодуРис.17.10САСРис.17.11При использовании одностороннего варианта конструкции (рис.17.9) анодносеточный контур образуется двумя последовательно соединёнными отрезками линий, какпоказано на рис.17.11. Условие резонанса такого контура:1 Z 0 tg Z 0 A tg A , С АСоткудаZ11 0 A tg A . arctg C AC Z 0 Z 0Найденное значение геометрической длины контура ℓ может быть увеличено на целоечисло полуволн nλ/2.Размер ℓА определяется лампой.
Если ℓА = 0, то последнее выражение переходит в(12.8).8 Что касается диаметров труб-цилиндров (проводов) линий, то в обоих вариантахконструкций генераторов они определяются диаметрами выводов соответствующих электродов лампы с учётом требуемых электрической и механической прочностей контуров.Диаметры цилиндров определяют волновые сопротивления соответствующих линий, откоторых зависит длина отрезка и действующие параметры контура (см. лекцию 12). Геометрическая длина катодно-сеточного контура генератора по схеме рис.17.9 определяетсяпо формуле (12.8).8См.
лекцию 12.277Расчёт лампового генератора СВЧ чаще всего начинают с расчёта анодно-сеточногоконтура, определяя величину его ненагруженного эквивалентного сопротивления Roe0. Приэтом для двустороннего варианта конструкции применимы соотношения лекции 12. Чтокасается расчёта Q0 и Roe0 контура рис.17.11 для одностороннего варианта конструкции, топодход к расчёту этих параметров аналогичен рассмотренному в лекции 12: определяютсяреактивная мощность и мощность потерь в контуре за период высокой частоты.
Контур вэтом случае образуется двумя короткозамкнутыми отрезками линий, соединёнными последовательно. К каждому отрезку применимы исходные выражения лекции 12.После расчёта Roe0 и выбора КПД контура ηК определяют ожидаемую величинунагруженного сопротивления контура RoeН = Roe0 (1– ηК). Для выходных генераторовобычно принимают ηК = (0,6…0,8), для промежуточных – ηК = (0,3…0,6). Расчёт режимагенератора проводится исходя из найденного нагруженного эквивалентного сопротивления анодно-сеточного контура RoeН по методике лекции 7, пример 5 с учётом особенностей генератора с ОС (см. лекцию 14).Очень часто металлокерамические триоды СВЧ работают практически без сеточныхтоков, когда заход в область положительных напряжений на сетке не допускается, и вэтом случае параметр аппроксимированных ВАХ анодного тока SКР не может быть использован для расчёта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
