Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 118
Текст из файла (страница 118)
Для поддержания постоянного уровня мощности на выходе тракта во всем диапазоне используют автоматическое управление сквозным усилением тракта (см. пример в конце параграфа). Опыт построения мощных транзисторных УМ в ТВРС привел к разработке фирмами-производителями типовых усилительных модулей мощностью 200...300 Вт. Используя схемы сложения этих модулей, получают выходные мощности в единицы киловатт и 6олее. Типовой модуль транзисторного усилителя мощности.
Типовой модуль мощного транзисторного УМ представлен на рис 7.18. Он состоит из двух идентичных балансных УМ: Ус1 и Ус2. На входе типового модуля стоит квадратурныи мост деления мощности УУ13, на выходе — квадратурный мост сложения ту14. Оба моста выполнены 532 533 1'ис. тда на основе 3-дБ направленных ответвителеи (НО) на связанных линиях с боковой или лицевой связью или на отрезках специальных двухпроводных кабелей (см. гл. 3). Использование квадратурной схемы позволяет: ослабить взаимное влияние двух балансных схем и упростить согласование их входных цепей; обеспечить подавление отраженных волн на выходе модуля при его работе на несогласованную нагрузку (фидер) Заметим, что при несогласованной на выходе модуля нагрузке возникает "перекос" режимов транзисторов Ус1 и Ус2, что приводит к перегрузке одного из приборов. Поэтому на выходе моста сложения Ч/14, особенно в диапазоне УВЧ, целесообразно предусмотреть включение циркулятора.
Рассматриваемыи модуль позволяет получить мощность на уровне передачи синхроимпульса от 300 Вт в диапазоне ОВЧ до 200 Вт в диапазоне УВЧ при работе в режиме СУ. При отказе одного из усилителей модуль в целом продолжает работать при снижении выходнои мощности на б дБ при условии, что балластные сопротивления Й2 и ЙЗ рассчитаны на рассеивание 25 % мощности на входе и выходе модуля. Вариант схемы балансного Ус1, приведенный на рис. 7.18, разработан для диапазона 470 .810 МГц; в индуктивных ветвях стоят полосковые линии (ПЛ).
Для противофазного возбуждения балансного транзистора используют симметрирующий трансформатор Ч72. Он выполнен на отрезке кабеля, заземленном со стороны распространения синфазнои волны через блокировочный конденсатор С5. Для улучшения балансировки методом печатного монтажа введен отрезок ПЛ М/1, которыи выполняет роль аналога оплетки кабеля при подводе питания к транзистору, возбуждаемому напряжением по центральному прово- ду трансформатора Ч/2 Элементы СЗ, С4, Ч/3, УУ4 образуют входное согласующе-фильтрующее устройство (СФУ).
На выходе баланснои схемы установлен выходнои симметрирующий трансформатор УУ1, конструктивно выполненный аналогично Ч/2. Выходное СФУ построено на элементах й~б-ЧГ9, С8, С9 Отрезки ПЛ УУ5 и УУ12 выполняют роль блокировочных дросселей в цепях подачи коллекторного напряжения Е„. Параллельно радиочастотным конденсаторам блокировки С1 и С7 (десятки-сотни тысяч пикофарад) включают электролитический конденсатор С11 емкостью в сотни микрофарад для снятия параэитной модуляции Эта модуляция может появиться из-эа заметного падения напряжения на выходном сопротивлении источника питания коллекторов, поскольку сопротивление нагрузки, создаваемое транзисторами для источника питания, низкоомно.
Аналогично выполнена блокировка и в цепи подачи напряжения смещения на базы транзисторов Ее. Последовательно с электролитом Сб включен антипаразитный резистор К1 порядка 1 Ом для устранения возможных резонансных явлении в полосе видеочастот. Для обеспечения максимальнои линеиности усиления схема требует тщательного выбора рабочей точки балансного транзистора в режиме "молчания" (в отсутствие радиосигнала) Опыт показывает, что статическая дифференциальная крутизна (Я-параметр вольт-амперной) или ампер-амперной входной характеристики транзистора в режиме молчания должна быть равна половине его статической дифференциальной крутизны (Ь'-параметра) на линеином участке характеристики. Все напряжения питания транзисторов стабилизированы.
Для термостабилиэации режима транзисторов используют схему управления напряжением смещения Ее по сигналам с термодатчика. Модуль имеет защиту от рассогласования нагрузки (КСВН > 1,5), от превышения допустимого уровня температуры радиатора усилителя (например, более 80 'С), от перегрузки транзисторов по току. Так как транзисторы работают в режиме АВ, то для их быстродеиствующеи защиты достаточно снять напряжение возбуждения со входа модуля (запирают одну из предшествующих ступеней усиления ). Расчет энергетического режима транзисторов выполняют в режиме пиковой мощности, режиме передачи черного поля и в среднем режиме. Для высокоэффективных транзисторов в режиме пиковой мощности относительное напряжение на коллекторе 6 = 77х/Ек т 0,75...
0,7. В этом режиме не должны быть превышены максимально допустимые напряжение на коллекторе и ток коллектора. Угол отсечки коллекторного тока по аппроксимированной характеристике выбирают равным 90'. При расчете режима СУ среднеэффективные значения амплитуд тока 1ы и , поправочные коэффициенты йе при расчете токов 7еа берут из табл. 7.5. Расчет коэффициента усиления мощности и входной цепи транзистора производят в соответствии с методикой, иэложеннои в гл. 2. Из расчета коллекторнои цепи определяют эквивалентное сопротивление Н .
При Е„= 28 В эта величина обычно лежит в пределах 3 Ом 534 636 на одно плечо двухтактной схемы. ДаЬг Ьзэ 1 лее оценивают полосу частот, в котоКз 4х/7 рой согласно теореме Боде транзистор ~гээи ~ — ~угу ~угу может обеспечить усиление без суще! 1 ственных отклонений АЧХ; э3 |и = 1/4ЯэС„где С, — эквивалентная 1эис. 7.19 выходная емкость одного плеча транзистора.
Если Ь/и оказывается меньше, чем заданное перекрытие частот для проектируемого УМ, то приходится применять несколько модификации усилителя по поддиапазонам, обычно не более двух. Однако большинство транзисторов для УВЧ усилителей ТВРС позволяют перекрыть диапазон частот 470...8БО МГц, Синтез выходных и входных широкодиапазонных СФУ выполняют в соответствии с рекомендациями гл.
3. При проектировании входных цепей УМ для трансформации низкоомных сопротивлений транзисторов часто используют преобразование Нортона. Следует также учитывать встроенные схемы согласования в корпусах ряда транзисторов. Проектирование СФУ модуля можно упростить, если разрабатывать модуль не для широкодиапазонного тракта, а для определенного ТВ канала. При этом достаточно выполнить требования к АЧХ и ФЧХ в полосе заданного канала. Тогда входные и выходные СФУ можно проектировать как низкодобротные двухконтурные колебательные системы с и1ирокой полосой пропускания.
Эквивалентная схема СФУ для одного плеча балансной схемы представлена на рис. 7.19, где отрезки ПЛ заменены эквивалентными индуктивностями, а выходная емкость и индуктивность вывода коллектора транзистора обозначены как С„,„ и 7, . Выберем для СФУ чебышевскую АЧХ с неравномерностью уз = 0,15...0,25 дБ в относительной полосе х = к1. Из (7.1) получаем Ь = 4(у„, „— 1)/уывх, где уэ,х = 0,1уш Далее из (7.4) определяем аз = 2ъ/ТЬ вЂ” Ь, ог =;/ЬЯ. Задаваясь О1 — 3, находим полосу пропускания при расстройке х = = к1: 2гь/э =а1/эЯц добротность второго контура Оэ = аз/а/(2э1|э), где /э — центральная частота ТВ канала.
Обычно 2с1/э в УВЧ диапазоне оказывается порядка 100 МГц. Следовательно, в полосе ТВ канала ш4 МГц отклонение АЧХ составляет сотые доли децибела. Так как тракт усиления содержит несколько ступеней, то суммарное отклонение АЧХ в канале можно ожидать менее 0,15 дБ. Выбор элементов контуров производим из условия согласования с нагрузкой гсп. Если задаться стандартным значением лп эх 50 или 75 Ом и принять Св —— Сэ, то 2Сз/Свых У72Ыэ~и' хЬеэ = хсвых+ хгсв — хЬЬ' хЬзэ = 2хзсв.
Для более точного расчета элементов схемы можно воспользоваться материалами гл. 3. Особенности широкополосного транзисторного УМ, работаюшего на ламповый каскад. Транзисторный УМ, работающий на ламповый (например, оконечный) каскад канала изображения телевизионной радиостанции, должен, как и в случае, когда он является выходным, сохранять работоспособность при рассогласовании нагрузки, которое здесь даже более вероятно (при смене ламп, перестроиках и т.п.). Кроме того, его АЧХ должна слабо зависеть от этого рассогласования. Выполнение таких требований облегчается, если на выходе рассматриваемого каскада включен невзаимный элемент (ферритовыи циркулятор) или он сам построен, как указывалось ранее, по квадратурной схеме.
Мощность, отраженная от входа лампового каскада, выделяется при этом или в его балластной нагрузке, или, но лишь частично, в балласте моста квадратурного сложения. Остальная часть отраженной мощности поглощается в последнем случае в складываемых транзисторных усилителях, изменяя противофазно их режимы и входные сопротивления (из-за большой обратной связи через емкость коллекторного перехода С„). Неидентичное изменение входных сопротивлений плеч квадратурной ступени приводит к рассогласованию на входе этого каскада и т.д. Из-эа наличия указанной обратной реакции через квадратурную ступень с целью обеспечения стабильности АЧХ тракта УМ оказывается необходимым включать циркулятор также на входе этой ступени.
Максимальное значение амплитуды коллекторного тока транзисторов, работающих в схеме квадратурного сложения, так же, как и для отдельно работающего транзистора, определяют выражением Ьх = Ьхтвх(1 ~ ~ГгпвхО~ где Ь„х — амплитуда импульса коллекторного тока при работе на согласованную нагрузку; (Г„,вх! — модуль максимального коэффициента отражения. Учитывая возможность рассогласования, для сохранения линейности УМ напряжение источника коллекторного напряжения необходимо выбирать не ниже Ех = эхпэвх(1 )~ывхО+ 7'х(1+ ~Гпъвх!)ю З„р где 7/ — амплитуда напряжения на коллекторе при согласованной нагрузке, т.е.
дополнительно понижать коэффициент использования коллекторного напряжения Пример транзисторной 1'ВРС. Рассмотрим структуру телевизионного передатчика "Онега", выпускаемого АООТ МАРТ в Санкт- Петербурге для работы в одном из ТВ каналов К-У диапазонов (21... ...50). ТВРС работает в режиме совместного усиления радиосигналов изображения и ЗС. Выходная мощность радиосигнала изображения на уровне синхроимпульса — 1 кВК мощность радиосигнала ЗС вЂ” 100 Вт, Станция потребляет не Более 4 кВт в режиме передачи "черного" поля, Качественные показатели станции обеспечиваются при ее работе на нагрузку сопротивлением 75 Ом при КСВН не более 1,5.
На вход станции подают сигнал изображения с пиковым уровнем 1 В на сопротивлении 75 Ом и сигнал ЗС уровнем 0,775 В на сопротивлении 600 Ом. ТВРС 536 537 1П Рис. Т.20 включает возбудитель, УМ, коммутатор и сумматор, обеспечивающие резервирование станции и увеличение выходнои мощности до 2 кВт. Структура транзисторного УМ передатчика 'Онега" приведена на рис. 7.20. УМ построен на двух линейках усиления, каждая из которых состоит иэ блоков усиления мощности БУМ-!00 с выходной мощностью 100 Вт и БУМ-600 с выходнои мощностью 600 Вт.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
