Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Однако построение межкаскадных связей в диапазоне СВЧ часто существенно отличается от диапазона высоких частот. Это обусловлено тем, что каскады обычно находятсяна некотором удалении друг от друга, которое на СВЧ сравнимо с длиной рабочей волны.Последнее обстоятельство заставляет вводить в цепь межкаскадной связи линию – фидер.Если электрическая длина фидера βℓФ ≤ π/4, что имеет место при геометрической длинефидера ℓФ ≤ λФ/8, где λФ – длина волны в фидере, то можно не добиваться согласованияфидера с входной цепью возбуждаемого каскада, так как при малой электрической длинефидера напряжение и ток вдоль него практически остаются без изменений. Ели βℓФ > π/4,то есть ℓФ > λФ/8, то необходимо обеспечивать согласование фидера с входной цепью возбуждаемого каскада, чтобы облегчить передачу требуемой мощности возбуждения.Межкаскадные цепи СВЧ могут быть разделены на три вида:1.
Имеется контур в выходной цепи предыдущего каскада и во входной цепи последующего каскада;2. Выходная цепь предыдущего каскада и входная цепь последующего каскада образуют один контур;3. Имеется контур в выходной цепи предыдущего каскада, а во входной цепи последующего каскада контур отсутствует.При наличии контуров во входной и выходной цепях генераторов и при условииблизкого расположения каскадов цепь межкаскадной связи может быть построена с использованием связанных линий.
В ламповых генераторах такая связь реализуется при использовании двухпроводных линий и симметричных полосковых линий с проводамикруглого сечения между проводящими пластинами (поверхностями).12 Двухпроводныелинии применяются в двухтактных генераторах, а симметричные полосковые линии в однотактных генераторах. В случае транзисторных генераторов подобная связь может бытьреализована при использовании несимметричных полосковых или микрополосковых линий.
Однако практическая реализация такой связи в транзисторных генераторах неизвестна.LБЛСКЗ+ЕАСБЛ+ЕССКЗабРис.17.15На рис.17.15 показана упрощенная реализация рассматриваемого вида связи в ламповых генераторах с контурами из отрезков двухпроводных линий (рис.17.15,а) и полос1112См. лекцию 15.См. лекцию 12.282ковых линий (рис.17.15,б). В случае полосковых линий длины контуров обычно делаютодинаковыми. Для этого подбирают волновые сопротивления линий, соответственно идиаметры проводов, чтобы выполнялось условие:С01Z01 = С02Z02,где С01, С02 – сосредоточенные ёмкости входного и выходного контуров; Z01, Z02 – волновые сопротивления линий.Если каскады располагаются на некотором удалении, то контуры соединяют с помощью фидера, например, как показано на рис.17.16.ℓКатодно-сеточныйконтурАнодно-сеточныйконтурССВLСВФидерРис.17.16Фидер должен быть согласован со входным (катодно-сеточным) контуром, для чегонеобходимо, чтобы эквивалентное сопротивление входного контура, пересчитанное кконцу фидера, было равно волновому сопротивлению фидера Z0Ф.
Необходимая величинасопротивления связи ХСВ, реализуемая с помощью петли связи LСВ в примере рис.17.16,может быть найдена следующим образом.Вносимое сопротивление из входного контура в фидер:Х2RВН СВ ,rКЗгде rКЗ – эквивалентное сопротивление входного контура, пересчитанное к короткозамыкателю. Величина его находится из соотношения:211 U MCrКЗ I M2 ,22 Roeгде IM – ток в короткозамыкателе; UMC – амплитуда напряжения возбуждения, равнаянапряжению на входе контура со стороны подключения участка сетка-катод лампы:U MC U M ВХ I M Z 0 sin ;Roe 0 RВХ- эквивалентноеRoe 0 RВХсопротивление входного контура с учётом входного сопротивления генератора (лампы).Очевидно, согласно приведенным соотношениям,Z 02rКЗ sin 2 ,RoeтогдаХ2 RRВН 2 СВ 2oe ,Z 0 sin откуда, учитывая, что должно быть RВН = Z0Ф,Z 0ФХ СВ Z 0sin .RoeZ0 – волновое сопротивление линии входного контура; Roe 283Чем меньше волновое сопротивление фидера Z0Ф, тем проще осуществить элементсвязи.Связь с выходным (анодно-сеточным) контуром (в примере рис.17.16 – ёмкостная)рассчитывается из условия обеспечения на входе фидера со стороны контура требуемогонапряжения возбуждения:U Ф 2 PВОЗБ Z 0Ф ,где PВОЗБ – требуемая мощность возбуждения.Элементы связи фидера с контурами могут быть любыми: как разными, что отражено на рис.17.16, так и одинаковыми – либо ёмкостными, либо индуктивными (с помощьюпетель связи).
Может быть применена кондуктивная связь как с одним из контуров, так ис обоими. Выбор элемента связи определяется удобством его реализации при заданныхтребованиях к генератору.13Связь с помощью фидера между контурами в ламповых генераторах применяется втех случаях, когда ёмкостная составляющая входного сопротивления возбуждаемого каскада меньше активной составляющей. Построение контура во входной цепи позволяеткомпенсировать ёмкостную составляющую входного сопротивления каскада и этим повысить его величину, что облегчает согласование фидера и передачу необходимой мощности. В транзисторных генераторах СВЧ подобная связь используется при модульномпринципе построения, когда каждый каскад представляет отдельный модуль, на входе ивыходе которого использованы линии или стандартные разъёмы 75 или 50 Ом (см.рис.17.14).
Соединение каскадов-модулей осуществляется отрезками линий, изготавливаемых вместе с модулями, или отрезками кабелей при использовании внешних разъёмов.Межкаскадная связь, когда входная и выходная цепи образуют один контур, широкоиспользуется в транзисторных генераторах. Структура связи такая же, как на сосредоточенных элементах. Пример реализации этого вида связи на СВЧ показан на рис.17.17.λ/4СБЛλ/4+ЕКРис.17.17РадиаторанодаСНСРСР+ЕА+ЕС ; UНUНРис.17.18На рис.17.18 показана реализация данного вида связи в ламповых генераторах. Схема применяется на фиксированной частоте или при ёмкостной перестройке, для чего13См.
лекцию 12.284вблизи анода устанавливается конденсатор переменной ёмкости. Однако схема болееудобна для применения на одной частоте. Данный вид связи упрощает подведение питающих напряжений, уменьшает размеры и повышает жёсткость конструкции.Рассмотренные виды межкаскадных связей неудобны в диапазонных ламповых генераторах, так как требуют регулировки при перестройке генераторов, особенно при связивыходного и входного контуров с помощью фидера. Транзисторные генераторы обычноширокополосные и регулировка связи не требуется.В диапазонных ламповых генераторах часто применяют схему межкаскадной связи,когда входной контур отсутствует.
Входная цепь лампы возбуждаемого каскада соединяется непосредственно с фидером через специальный конический переход, обеспечивающий плавный переход от лампы к фидеру. Схема такой связи показана на рис.17.19. Подлине конического перехода сохраняется постоянное волновое сопротивление, равноеволновому сопротивлению фидера связи Z0Ф.КоническийпереходФидерКРис.17.19Схема применяется, когда ёмкостная составляющая входного сопротивления возбуждаемого каскада превышает активную составляющую этого сопротивления в параллельном эквиваленте. При такой связи питающий фидер часто оказывается не согласованным с входной цепью, что следует учитывать при расчёте. Связь с анодно-сеточным контуром может быть любая, удобная для реализации.
В конструкции конического переходапредусматривается ввод для проводов питания накала, подачи смещения.Вопросы для самоконтроля знаний по теме лекции 17:1. Уясните векторные диаграммы рис.17.2. Убедитесь в справедливости приведенных выражений для IМ ВХ,UМ ВХ, sin φu и РВОЗБ.2. Найдите и уясните соответствие элементов схем рис.17.6 и рис.17.7. Покажите пути протекания токованодов и сеток ламп.3. Представьте эквивалентные принципиальные схемы ламповых генераторов СВЧ рис.17.8 и рис.17.9.
Покажите пути протекания анодного и сеточного токов в конструкциях рис.17.8 и рис.17.9 и на представленных эквивалентных схемах.4. Перечислите достоинства и недостатки двустороннего и одностороннего вариантов конструкций ламповых генераторов СВЧ. Осмыслите их. Изобразите односторонний вариант конструкции лампового генератора СВЧ, у которого оба контура повёрнуты в сторону анода.5. Представьте эквивалентные принципиальные схемы транзисторных генераторов СВЧ рис.17.13. Покажите пути протекания токов коллектора и базы. Поясните назначение элементов.6. Представьте эквивалентную принципиальную схему транзисторного генератора рис.17.14,а.
Покажитепути протекания токов коллектора и базы.7. Изобразите известные вам способы реализации с помощью отрезков длинных линий последовательно ипараллельно подключаемых индуктивных и ёмкостных элементов электрических цепей на СВЧ. Сравните эти способы, приведите соотношения для определения эквивалентной индуктивности и ёмкости длякаждого случая.8.
Почему, по вашему мнению, при короткой длине фидера связи можно не добиваться согласования его снагрузкой?9. Представьте эквивалентную принципиальную схему межкаскадной цепи связи транзисторных генераторов СВЧ рис.17.17. Поясните назначение элементов. Покажите пути протекания токов коллектора и базы.10.
Представьте эквивалентную принципиальную схему межкаскадной цепи связи рис.17.18. Покажите пути протекания токов. Поясните назначение элементов.285Лекция 18Области применения умножителей частоты. Умножитель частоты как разновидность ГВВ. Умножитель частоты с безынерционным управлением АЭ, особенностирежимов и расчёта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
