Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 65

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

Текст из файла (страница 65)

Поэтому расчёт режима генератора, когда работа с сеточными токами не допускается, проводят, исходя из использования лампы по току, выбираяIА0 ≤ IА0ДОП. Приняв рекомендуемое значение нижнего угла отсечки анодного тока для генератора с ОС, определяют значения IА1 = IА0β1; UМ АС = IА1RoeН. Так как работать предполагается без сеточных токов, то должно быть еС МАКС = UМС – ЕС ≤ 0. Если принятоеС МАКС = 0, то UМС = ЕС. Причём, если принят нижний угол отсечки анодного тока θ = 90°,то ЕС = Е /С.

В общем случае, исходя из принятых значений еС МАКС и θ, определяют значения ЕС и UМС . Определив UМС , можно найти значение амплитуды колебательного напряжения между анодом и катодом лампы: UМА = UМ АС – UМС . Необходимое напряжение источника анодного питания ЕА = еА МИН + UМА, где еА МИН определяется по статическим характеристикам анодного тока при еС = еС МАКС и iА = IМА, как показано на рис.17.12.1Колебательная мощность генератора P~  U М АС I A1.2Если требуется при имеющемся RoeН получить опреiАделённуюмощность, то необходимое значение анодногоеС ≤ 0токаIМАI1 2 P~еС МАКСI A0  A1 .1  1 RoeННеобходимо, чтобы выполнялось условие IА0 ≤ IA0 ДОП.Амплитуду напряжения возбуждения можно такжеопределить, используя выражение0еАеА МИНIIРис.17.12U MC  A1  DU MA   A1  DU M AC  (1  D) , S 1S 1а напряжение смещения определить из выраженияEC  EC/  U MC  DU MA cos  EC/  U MC 1  D  DU M AC  cos .Необходимо, чтобы выполнялось соотношение eC MAKC  U MC  EC  0. Транзисторные генераторы СВЧНа частотах до 300 МГц транзисторные генераторы СВЧ реализуются, как правило, сиспользованием согласующих цепей (колебательных контуров) на сосредоточенных эле278ментах.

Поэтому схемы таких генераторов практически не отличаются от схем генераторов более низких частот. Транзистор включается по схеме с ОЭ.На более высоких частотах транзисторные генераторы СВЧ чаще всего строят с использованием колебательных систем (контуров или цепей согласования) из отрезковнесимметричных полосковых линий. Отрезки таких линий применяют для изготовленияиндуктивных элементов согласующих цепей на частотах выше 300 МГц и для реализацииёмкостных элементов – на частотах выше 1000 МГц. Генераторы строят как по схеме сОЭ, так и по схеме с ОБ.

При этом схема с ОБ рассматривается как более высокочастотнаяи более широкополосная (см. лекцию14). Выбор схемы ОЭ или ОБ часто определяетсяконструктивным оформлением транзистора. Транзисторные генераторы СВЧ обычноимеют двусторонний вариант конструкции.На рис.17.13 показаны принципиальные схемы – упрощенные конструкции однотактных транзисторных генераторов СВЧ с изготовлением элементов согласующих цепейиз отрезков линий.ССВССВК возбудителюRНλ/4λ/4СБЛ+ЕКаССВССВК возбудителюRНℓ < λ/4λ/4λ/4ℓ < λ/4СБЛб+ЕКРис.17.13Генераторы (рис.17.13,а, б) выполнены по схеме с ОЭ с использованием полосковыхлиний.

В качестве блокировочных дросселей используются короткозамкнутые на одномконце четвертьволновые отрезки линий. Разомкнутые отрезки линий длиной ℓ < λ/4 могутиспользоваться в качестве параллельно подключаемых емкостных элементов, как в схемерис.17.13,б. Поэтому для транзисторных генераторов СВЧ часто применяется гибридноеисполнение: берётся пластина высокочастотного диэлектрика (фторопласт, ситал, поликор, кварцевая пластина) толщиной 0,5…2 мм, так называемая диэлектрическая подложка,одна сторона которой полностью металлизируется, а на другой стороне с помощью методов фотолитографии, вакуумного напыления и гальванопластики формируются полосковые линии, составляющие электрическую схему генератора. Затем впаиваются транзистори другие дискретные элементы: блокировочные и разделительные конденсаторы, имеющие специальную конструкцию.

Выводы у таких конденсаторов выполняются в виде ме279таллизированных площадок на корпусе, что уменьшает до минимума их индуктивности ипозволяет легко соединять конденсаторы с другими элементами схемы.На рис.17.14,а представлена схема однотактного транзисторного генератора СВЧ сОБ, элементы согласующих цепей которой полностью выполняются из отрезков полосковых линий. На рис.17.14,б показаны эскизы конструкции (топологии) элементов входнойи выходной согласующей цепей из отрезков полосковых (микрополосковых) линий. Индуктивные элементы согласующих цепей выполняются из отрезков линий с узкими полосками, соответственно с большим волновым сопротивлением (до 80…100 Ом).

Ёмкостные элементы согласующих цепей выполняются из отрезков линий с широкими полосками, соответственно с малым волновым сопротивлением (10…20 Ом). Небольшую регулировку (в процессе настройки генератора) индуктивностей в большую сторону и ёмкостей вменьшую сторону осуществляют уменьшением ширины линий. Для регулировки ёмкостейчасто предусматривают небольшие ёмкостные площадки вблизи формируемой ёмкости,которые соединяют при необходимости добавляемыми перемычками с основной ёмкостью или отсоединяют соответственно. Для регулировки индуктивности отрезок соответствующей линии изготавливают с несколькими изгибами-петлями, закорачивая которыеперемычками, можно уменьшать индуктивность.+ЕКСБЛLБЛ2СР1С1ВходL150 ОмС2L2СР2Выход50 ОмLБЛ1аС1L1LБЛ2λ/4LБЛ1 λ/4С2L2бРис.17.14Возможность реализации продольных индуктивных и параллельных ёмкостных элементов из отрезков линий следует из исследования формулы (12.3)9 для входного сопро*тивления отрезка линии длиной ℓ, нагруженного на сопротивление Z Н :**Z ВХ  Z 0Z Н  jZ 0tg*.Z 0  j Z Н tgЕсли выполняется соотношение Z 0  | Z Н tg | , то можно считать9См.

лекцию 12.280***Z ВХ  Z Н  jZ 0 tg  Z Н  jLЭКВ .*Входное сопротивление представляет последовательное соединение нагрузки Z Н и эквивалентной индуктивности, величина которой LЭКВ определяется волновым сопротивлением линии Z0 и длиной отрезка ℓ:Z tg LПОГ tgLЭКВ  0.Если ℓ < λ/8, соответственно βℓ < 45°, то можно считать tgβℓ ≈ βℓ = ωℓ/υ. В этом случаеLЭКВ ≈ LПОГ ℓ = const.То есть при относительно низком сопротивлении, нагружающем отрезок линии (формируется соответствующей частью цепи), большом волновом сопротивлении и короткой длинеотрезок длинной линии эквивалентен практически сосредоточенной индуктивности LЭКВ вшироком интервале частот.

Эквивалентная индуктивность включается в цепь последовательно.Если выполняется соотношение | Z 0tg | | Z Н | , то можно считать**Z ВХ Z0 Z Н**( jZ 0 ctg) Z Н*.Z 0  j Z Н tg Z Н  jZ 0 ctgВ этом случае входное сопротивление соответствует параллельному соединению нагрузки*Z Н и эквивалентной ёмкости, величина которой СЭКВ определяется волновым сопротивлением линии Z0 и длиной отрезка ℓ:tg C ПОГ tg.С ЭКВ Z 0Если ℓ < λ/8, соответственно βℓ < 45°, то можно считать tgβℓ ≈ βℓ = ωℓ/υ. В этом случаеСЭКВ ≈ СПОГ ℓ = const.То есть при относительно высоком сопротивлении, нагружающем отрезок линии (формируется соответствующей частью цепи), низком волновом сопротивлении и короткой длинеотрезок длинной линии эквивалентен практически сосредоточенной ёмкости СЭКВ в широком интервале частот.

При этом эквивалентная ёмкость оказывается включенной в цепьпараллельно.Возможны также реализации последовательно включаемых индуктивных и ёмкостных элементов путём последовательного включения в цепь соответственно короткозамкнутых и разомкнутых отрезков длинных линий.

При малой электрической длине отрезка βℓ < 45° величина эквивалентной индуктивности LЭКВ и величина эквивалентной ёмкости СЭКВ может считаться практически постоянной в интересующем интервале частот иопределяется приведенными выше выражениями. Параллельно подключаемая индуктивность реализуется подобно блокировочному дросселю во всех представленных выше схемах генераторов. Геометрическая длина короткозамкнутого отрезка линии в этом случае ℓ< λ/4 и зависит от волнового сопротивления линии и требуемой эквивалентной индуктивности.

Параллельно подключаемая ёмкость может быть также реализована в виде параллельно подключаемого разомкнутого отрезка линии длиной ℓ < λ/4, как показано нарис.17.13,б.Следует отметить, что колебательные системы (согласующие цепи) транзисторныхгенераторов СВЧ по своей структуре аналогичны соответствующим цепям на сосредоточенных элементах, применяемым в транзисторных генераторах на более низких радиочастотах, где, как отмечалось,10 наиболее часто используется П-контур. Отличие на СВЧ втом, что индуктивные и ёмкостные элементы соответствующей цепи реализуются на основе отрезков длинных линий.10См. лекцию 11.281Согласующие цепи широкополосных транзисторных генераторов обычно представляют многозвенные полосовые или квазиполосовые цепи.Двухтактные транзисторные генераторы СВЧ строятся по аналогичным схемам с реализацией элементов согласующих цепей из отрезков линий.

В нижней части диапазонаСВЧ широко применяются двухтактные генераторы на трансформаторах линиях (ТЛ).11Межкаскадные связи и промежуточные каскады на СВЧНазначение межкаскадных связей в диапазоне СВЧ как и на высоких частотах: обеспечение необходимой мощности возбуждения каскада при требуемом напряжении илитоке.

Характеристики

Список файлов книги