Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 116
Текст из файла (страница 116)
7.5 Расчет УМ на клистроде во многом совпадает с расчетом тетрадного УМ по схеме с ОС. Колебательную систему УМ строят по методу, изложенному выше: на выходе двухконтурная система, на входе — одноконтурная, компенсирующая неравномерность АЧХ выходной цепи. В отличие от тетродов резонаторы выходной колебательной системы выполняют, как у клистронов, прямоугольными (радиальными). Методика расчета таких резонаторов рассмотрена в [3.26]. Так как емкость выходного зазора клистрода мала, удается обеспечить характеристическое сопротивление анодного резонатора в пределах 100 Ом и работать при номинальном напряжении на аноде(коллекторе), Приведем пример ориентировочного расчета параметров выходной колебательной системы клистродного УМ на приборе "Истрон*', параметры которого даны в табл.
7.3, при колебательнои мощности в пиковом режиме Р = 25 кВт и напряжении на аноде (коллекторе) Е, = 20 кВ. Задаемся относительным напряжением на выходном зазоре 6 = 0,8. Колебательное напряжение на зазоре 77в, = 6Е = 0,8 20 = 16 кВ. Сопротивление эквивалентной нагрузки на зазоре на несущей частоте радиосигнала изображения В „„= 71~ /(2Р ~„) = 256 10а/(2. 25 10 ) = 5 10 Ом. Эквивалентное сопротивление нагрузки на центральной частоте диапазона (при компенсационной настройке колебательной системы) В о = ' = Л „„/1,6 = 3,13 кОм.
Рассчитаем добротность анодного контура на крайних частотах!У-У диапазонов при Ь/ = 4 МГц, Ь/о = 5,65 МГц. На частоте Ь/а = 810 МГц ь91 —— 0,91/(2(Ь/о//о)) = 65. На частоте /а = 470 МГц, 91 = 0,91/(2(с1|а//а)) = 38. Характеристическое сопротивление анодного контура на частоте 810 МГц р1 = 17эаЯ1 = 48 Ом, а на частоте 470 МГц оно равно 82,5 Ом, что вполне реализуемо. Далее производят энергетическии расчет в режиь1е передачи черного поля и в среднеь1 режиме. При козффициенте усиления прибора 22 дБ входная мощность в пиковом режиме с запасом в 20 % составляет 190 Вт.
7.5. Проектирование клистронного УМ Требования к мощности клистрона для оконечного усилителя канала изображения определены заданием на проектирование, в котором указана номинальная мощность радиостанции, и числом приборов, выбранных при составлении структурнои схемы. В России передатчики ГУ и У диапазонов мощностью свыше 25 кВт пока не применяют Создание прибора требуемой мощности трудности не представляет. Параметры ряда клистронов для ТВРС даны в табл. 1.9. Выбор многих решении при разработке клистрона неоднозначен, а достижение оптимальных параметров, характеризующих усилитель, является сложной задачей (см. гл.
10). Диапазон частот, в котором работают телевизионные станции дециметровых каналов, достаточно широкий. Наибольшее перекрытие полосы частот дает применение клистронов с так называемыми "внешними" резонаторами. Соединяясь с прибором, такие резонаторы вместе с его вакуумным пространством образуют объемные резонансные контуры подобно тому, как это имеет место в тетрадных усилителях. У таких резонаторов связь с внешними цепями регулируемая, что облегчает подбор затухании контуров, обеспечивающих лучшие энергетические характеристики. 'Внутренние" резонаторы имеют меньший диапазон частот, в котором возьюжна перестройка, 626 Ло//2 Ло/д ОЛ» б С Л» б 4 Ло б угарно»жор дым д РЧ ром»аграрный дрор (анод) 1»и .
тдв дгод РУ даогод ггадооройгогояа и усложняют или делают невозможнои регулировку затуханий. В результате увеличивается число модификаций прибора, необходимых для перекрытия установленного диапазона. Приборы с "внутренними" резонаторами (рис 7.15) проще в эксплуатации и надежнее. Телевизионные станции работают на фиксированных волнах.
В этих условиях возможна литерная поставка приборов. Последние еще в процессе изготовления и заводской регулировки настраивают на заданную частоту, а готовые изделия удовлетворяют требованиям технических условий и не нуждаются в подстроике при установке на радиостанции. На практике использую клистроны с обоими названными выше типами резонаторов. Существует ряд факторов, ограничивающих номинальный КПД кли стронов. При оптимальной по КПД нагрузке выходного резонатора хорошем использовании мощности лампы КПД в номинальном режи ме составляет 0,50...0,55.
Большие значения не используют в связи сильной нелинеиностью, свойственнои амплитудным характеристика высокоэффективных приборов, Считают допустимым выбирать максимальный режим таким, чтобы снижение усиления клистрона в нем по сравнению с малосигнальным составляло 4,0...б,0 дБ.
Нелинейность амплитудной характеристики заметно проявляется в этом случае в основном при передаче сигналов синхронизации, но ее корректируют в тракте ПЧ. Другим препятствием к использованию нелинейных режимов в клистронных УМ канала иэображения служит присущее таким режимам преобразование АМ в ФМ. Оно проявляется в возрастании дифференциально-фазовых искажений. Их ослабления при необходимости достигают введением отрицательной обратной связи по фазе огибающей сигнала цветовой поднесущеи. Уже указывалось, что влияние нелинейности амплитудной характеристики до уровня гашения устраняют введением предкоррекции, выполняемои обычно в тракте ПЧ.
Как и у тетродов, сопротивление нагрузки Л клистронов задано характеристическим сопротивлением резонатора и требованиями к АЧХ усилителя. В ряде случаев это служит препятствием к получению высокого электронного КПД. Существенный недостаток клистронного УМ вЂ” традиционная до последних лет работа его в режиме класса А.
Средний КПД даже лучших приборов составляет при этом 0,18...0,21. Это отражается на параметрах системы охлаждения, которую проектируют с запасом и рассчиты- ' вают на работу в статическом режиме, когда практически вся мощность ' электронного потока рассеивается на коллекторе.
Эффективным средством повышения среднего КПД является применение схемы питания (рис. 7.1б) электродов, обеспечивающей частичную рекуперацию энергии. На коллектор подают напряжение меньше, чем на анод На участке анод (корпус) — коллектор электроны движутся в тормозящем электрическом поле. Их скорость снижается, уменьшается кинетическая энергия и мощность, рассеиваемая коллектором.
Подводимая к элек- Ри . т.ы тронному потоку мощность в схеме рис. ?.1б есть сумма мощностей, подводимых к аноду Рз, =- Е,7, и коллектору Рэ„— — Е»1», . Величина ее зависит от отношения токов и = 7»,л/7„и напряжений и„= Е„/Е,. Первое характеризует распределение потока электронов между электродами клистрона.
В процессе передачи полного ТВ сигнала отношение и меняется в больших пределах: от близкого к единице в статическом режиме до минимального при передаче синхроимпульсов. Выигрыш в КПД от применения пониженного напряжения составляет В = 1/(п,п„+ 1 — и,). Эффективность рекуперации энергии в клистронном УМК канала иэображения обьясняется небольшим значением среднего уровня сигнала по сравнению с максимальным.
Примем ориентировочно в среднем режиме п ср — 0,85 .0,90, а на уровне гашения и,„= 0,80...0.70. Отношение напряжений и» > 0,5. Минимальное значение л„реализовано, например, в отечественном приборе КУ-318. По своим энергетическим параметрам в среднем режиме он не уступает лучшим современным образцам. Расчет режимов. Работу клистронного УМК в канале изображения полезно рассмотреть при нескольких уровнях сигнала максимальном, передачи 'черного" поля (гашения) и среднем, а также в статическом режиме. В первом определим напряжение анода, ток катода и номинальный КПД.
Второй уровень особенно важен для приборов, работающих с пониженным напряжением коллектора. При настройке и испытании передатчика режим гашения бывает продолжительным. Мощность, подводимая от источников анодного и коллекторного напряжений, и КПД в этом режиме определяют требования к устроиствам питания и системе охлаждения. При равенстве напряжений Е, = Е„эти требования задает статический режим Среднии режим, как обычно, характеризует экономическую эффективность радиостанции. Пример. Полагаем, что тип прибора и его параметры определены при разработке структурной схемы.
Выполним расчет номинального режима клистрона 705Т53 (см. табл. 1.9). Имеем Р = 20 кВт, Е,„, = 19 кВ, 7»»ь = 3,8 А. Найдем параметры электронного потока и выходнои цепи. Первеанс Ан»с 7»»,и/Е;„„ч = 3,8/(19 х х10з)зуз = 1,45 мкА/Вэуз.
Сопротивление луча постоянному току 77в = = Е»»ом/7»»ь» = 19 ' 10э/3,8 = 5 кОм и соответственно проводимость Св = 0,2 мСм. Отклонение АЧХ в полосе 8 МГц по паспорту прибора равно 1 дБ. Примем для выходной цепи Мам» = 0,5М = 0,5 дБ 528 529 Этому значению М „,„соответствует параметр ?с = 0,112.
Полное затухание выходного резонатора на минимальной частоте диапазона дрг = = г3/э/[/,„ь1д/Х) =8/(470-./0,112) = 0051. Затухание баге = ХсггС',гг/Яе Примем характеристическое сопротивление резонатора Я,м = 130 Ом, тогда д,гг = 130 0,14/[5 10з) = 0,0036 Добротность О,ч = 1/бау = = 1/[бл бал ) = 1/0,.04?3 = 21,1, а эквивалентное сопротивление нагрузки Лдч = Ясл О,,ч = 130 21,1 = 2,75 кОм Отношение сопротивлений ??,',ч = 7?,,ч/??е — — 2 ?4/5 = 0,55, что существенно меньше оптимального.
Пример наглядно демонстрирует противоречивость требований к полосе частот и КПД усилителя, КПД колебательной системы г?кдг — Я,ч/Я = 1 — 21,1/1000 — 1,0. Максимальный релсим 1. Амплитуда напряжения на зазоре выходного резонатора 7?лг сс;12Р Й м = 2 20 10з 2 ?4. 10з = 10 5 кВ 2. Амплитуда первои гармоники наведенного тока ?д1д' = 2Р /Су = 2 20/10,5 = 3,81 А. , 3. При расчете конвекционного тока используют константы Ве,ч и се Наидем их. Примем коэффициент взаимодействия дгг = 0,9, нор- и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
