Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Дополнительный фильтр – холостой контур настраивается на частоту kω < nω.rИСТ~~ωеИСТ (ω)~~kωnωRНРис.18.10УЧ по параллельной схеме имеют сравнительно низкие значения входного и выходного сопротивлений, что часто затрудняет согласование их с нагрузкой и источникомвходного сигнала.При использовании варакторов параллельная схема УЧ применяется в мощных каскадах при n = 2 и 3. С увеличением номера гармоники заметно падает выходная мощность.Параллельная схема широко используется в УЧ на ДНЗ, которые обычно превосходят по мощности варакторные УЧ и используются при больших значениях n (n = 8…10 и299более раз). В силу большей мощности, соответственно и больших токов, входное и выходное сопротивления УЧ на ДНЗ существенно меньше, чем у варакторных УЧ.В последовательной схеме диодного УЧ возможна генерация любой гармоники прилюбом значении коэффициента p – n-перехода γ. УЧ по такой схеме имеют высокие значения входного и выходного сопротивлений, что является их важным преимуществом.Выходная мощность УЧ последовательного типа с ростом номера выделяемой гармоникипадает в меньшей степени, чем в УЧ параллельного типа.
Поэтому последовательная схема диодного УЧ находит широкое применение на СВЧ при больших значениях n. В схемеудобно применение СВЧ цепей на основе несимметричных полосковых линий. Недостаток схемы – худшие условия для охлаждения диода и наличие паразитной ёмкости диодана корпус устройства, что порой затрудняет реализацию фильтров.Эффективность преобразования входного сигнала в диодных УЧ определяется коэффициентом преобразования P~ n / P~1 ,где P~n – мощность выделяемой (полезной) гармоники; P~1 – входная мощность, то естьмощность первой гармоники, поступающая от источника входного сигнала (источникавозбуждения).Коэффициент преобразования диодного параметрических УЧ также называют егокоэффициентом полезного действия (КПД).В УЧ на варикапах теоретически возможно преобразование сигнала на любую гармонику с эффективностью 100%.
Для этого ёмкость перехода не должна иметь потерь ифильтрующие цепи должны быть без потерь и построены так, чтобы в УЧ существовалитолько основная и выделяемая гармоники. Реально достижимы значения коэффициентапреобразования в таких УЧ до 75% в удвоителях частоты и до 40% в утроителях частоты.В варакторных УЧ коэффициент преобразования при n = 2 и 3 достигает (60…70)%.С повышением номера гармоники он падает и при n ≥ 4 или 5 УЧ на ДНЗ обеспечиваютсущественно большее значение коэффициента преобразования, чем варакторные УЧ.
Приn = 2 и 3 коэффициент преобразования УЧ на ДНЗ примерно как у варакторного УЧ.На рис.18.11 представлены возможные принципиальные схемы диодных УЧ.Схемы (рис.18.11,а, б) – утроители частоты по параллельной схеме с дополнительным контуром, настроеннным на вторую гармонику 2ω. В выходном фильтре схемы(рис.18.11,б) применены отрезки несимметричных полосковых линий, причём выходнойфильтр представляет систему двух связанных контуров.Схема (рис.18.11,в) – удвоитель частоты с двумя диодами. Цепи L1, СД1 и L2, СД2настраиваются на частоту входного сигнала ω, а цепи L1, СД1, L3, С1, С2 и L2, СД2, L3, С1, С2– на частоту второй гармоники 2ω. СД1, СД2 – ёмкости переходов соответствующих диодов.
Входные сигналы на диоды подаются в противофазе, как в двухтактных схемах генераторов. Соответственно ёмкости переходов изменяются в противоположные стороны ипо первой гармонике диоды оказываются включенными последовательно. По второй гармонике диоды подключаются параллельно к нагрузке как в общем проводе двухтактногогенератора.Во всех схемах показано автоматическое смещение. В большинстве случаев сопротивление автосмещения RСМ = (50…300)кОм.Согласование с источником входного сигнала (источником возбуждения) во всехпредставленных схемах (рис.18.11) обеспечивается с помощью ёмкостных делителей.
Согласование с полезной нагрузкой в схемах (рис.18.11,а, в) также обеспечивается с помощью ёмкостных делителей (ёмкостная связь), а в схеме (рис.18.11,б) применена кондуктивная связь с нагрузкой. Блокировочная индуктивность LБЛ в схеме (рис.18.11,б) можетотсутствовать в силу большой величины RСМ (см. схему рис.18.11,а).В заключение отметим, что при любом подходе к разработке параметрического диодного УЧ важным является этап его макетирования.300В транзисторных радиопередатчиках СВЧ, на рабочей частоте которых невозможноусиление сигнала, первоначально на частоте, существенно ниже рабочей, доводят сигналдо мощности, во много раз превышающей выходную мощность передатчика.
Эту мощность подводят к диодному УЧ, с помощью которого повышают частоту сигнала до рабочего значения, обеспечивая при этом с учётом коэффициента преобразования (КПД) УЧтребуемый уровень выходного сигнала радиопередатчика. Естественно, при таком подходе на диоде рассеивается весьма значительная мощность, с чем приходится мириться, считая это своеобразной платой за перенос спектра полезного сигнала в область тех частот,достижение которых невозможно иными способами при существующем уровне развитиятранзисторной техники.3ωω2ωRСМRНВходаℓ < λ/4ωLБЛ2ωВходℓ < λ/43ωВыходRСМбД1ВходL1L2С1L3RСМС2ВыходД2вРис.18.11Перечень вопросов для самоконтроля знаний по теме лекции 18:1.
Получите на основании (18.1) выражение для cos θ при удвоении частоты и выборе ЕС = Е/С. Сделайтевыводы.2. Представьте временные диаграммы анодного тока и его второй гармоники, мгновенного напряжения навходе и выходе удвоителя частоты при выборе ЕС = Е/С. Какие будут отличия, если выбрать ЕС более отрицательным, чем Е/С?3. Опишите отличия ДХ анодного тока в режиме удвоения частоты от ДХ анодного тока усилителя. Поясните их. Изобразите отдельно ДХ анодного тока усилителя и удвоителя частоты при одинаковыхнапряжениях на электродах ламп.4.
Представьте временные диаграммы анодного тока и мгновенных напряжений на электродах ламп для утроителя частоты при выборе ЕС, соответствующего θ = 120° и θ = 40°. Какие отличия и почему?3015. Опишите назначение элементов в схеме параметрического транзисторного УЧ рис.18.4.6. Опишите особенности схем транзисторных УЧ рис.18.4 и рис.18.5.7. На каких принципах возможно умножение частоты с использованием диодов? Используя приведенные влекции выражения, получите выражение (18.8).8. Воспользуйтесь разложением в ряд сомножителя в степени (-γ) в (18.8) и, взяв, например, три члена разложения, определите составляющие тока через переход варикапа.
Сделайте выводы.9. Покажите пути протекания составляющих тока диода в схемах рис.18.11.10. Опишите сходство и различие схем а) и б) рис.18.11.302Раздел 2. Генераторы с самовозбуждением – автогенераторыЛекция 19Генератор с самовозбуждением – автогенератор (АГ). Сходство и различие ГВВ и АГ.Назначение АГ и предъявляемые к ним требования в радиоаппаратуре. Единая эквивалентная схема АГ на электронной лампе и биполярном транзисторе. Уравнениеустановившегося режима АГ. Баланс фаз, баланс амплитуд в АГ. Условие самовозбуждения АГ. Одноконтурные АГ: особенности, схемы, область применения. ВыборАЭ для АГ и режима его работы. Основы расчёта режима и схемы АГ.
Обобщённаятрёхточечная схема АГ. Ёмкостная и индуктивная трёхточки АГ, сравнение их.В настоящей лекции мы будем вести речь об автогенераторах гармонических электрических колебаний, выполняемых на электронных лампах и биполярных транзисторах(БТ), отрицательное сопротивление1 в схемах которых появляется за счёт положительнойобратной связи. Использование электронных ламп и транзисторов позволяет построитьавтогенератор (АГ) практически на любую частоту и мощность, что и обусловливает ихсамое широкое распространение в радиоаппаратуре.
АГ является первичным источникомгармонического сигнала в любой радиотехнической системе, в первую очередь в радиопередатчике. Нас будут интересовать АГ высокочастотных, то есть радиочастотных, колебаний. Как всякая радиочастотная цепь, интересующие нас АГ строятся с использованиеминдуктивных L и ёмкостных С элементов. Поэтому такие АГ называют L,Савтогенераторами, отличая этим их от относительно низкочастотных R,C-автогенераторов.Отличие любого АГ на лампе или транзисторе от ГВВ на такой же лампе или такомже транзисторе состоит в том, что в АГ сигнал возбуждения на управляющий (входной)электрод АЭ подаётся не от стороннего (внешнего) источника, а от собственной нагрузкив выходной (анодной или коллекторной) цепи АЭ через цепь обратной связи.
Поэтому вАГ частота получаемых колебаний определяется не внешним источником, как в ГВВ, аего собственными параметрами: электрической цепью, присоединённой к лампе или транзистору, и режимом лампы или транзистора. В силу этой отмеченной особенности автогенераторы называются также генераторами с самовозбуждением, в отличие от генераторовс внешним или независимым возбуждением (ГВВ).На рис.19.1,а представлена уже хорошо известная нам схема ГВВ на триоде с общимкатодом. На рис.19.1,б показано преобразование этой схемы ГВВ в АГ. Аналогично можно представить схемы на транзисторе.Выше мы отмечали, что в АГ сигнал возбуждения, в отличие от ГВВ, подаётся не отвнешнего источника, а от собственной нагрузки в выходной цепи АЭ через цепь обратнойсвязи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
