Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 134
Текст из файла (страница 134)
На рис. 9.18 приведена схема АГ, где ДР включен в цепь обратной связи (ОС) (9.9]. Схема является АГ с запаздыванием; цепь положительной ОС между выходом ПТ (стоком) и его входом (затвором) выполнена в виде отрезков ПЛ, связь между которыми обеспечивает ДР. Расчет АГ состоит из расчета режима ПТШ и разработки топологии цепи ОС. Электрический расчет режима ПТШ выполняют е соответствии с методикой, изложенной в э 2.5. ПТШ работает в режиме боль- Р .
9.1в Рмс. 9.19 шаго сигнала с отсечкой тока. Автоматическое смещение на затворе получают за счет падения напряжения постоянной составляющеи тока затвора 1„на резисторе В1. В результате расчета режима ПТШ определяют его коэффициент усиления мощности Кр и фазовый сдвиг (запаздывание) выходной волны напряжения относительно напряжения падающеи волны на входе ПТШ при выбранных волновых сопротивлениях ПЛ. При разработке топологии цепи ОС необходимо исходить из обеспечения условии баланса фаз и амплитуд в АГ. Для схемы рис. 9.18 условие баланса фаз (9.24) Рлг+ г+ г+Р где Улр — фазовый сдвиг в ДР; пзг) и гпгз — электРические длины соответствУющих ПЛ. Величина уялр зависит от РасстРойки частоты АГ Я1/ относительно резонанснои частоты ДР /лр.
')адр —— агс16(221/С)//лр). В правильно построенном АГ уз/ = шлр — — О. Настройка АГ достигается смещением ДР вдоль ПЛ. Применяя как наиболее целесообразную сим'метричную топологию цепи ОС (тгу = тига) и полагая Рлр — — О, из (9.24) определяем гпгу. Расчет ПЛ производим согласно рекомендациям 9 3.11. Условие баланса амплитуд в АГ; КР глб) Иас улб) = О, где ~глав потери в цепи ОС. Фактически по известному КР следует подобрать связь между ПЛ, обеспечивающую требуемый коэффициент передачи в цепи ОС. Затухание в цепи ОС определяется потерями в ДР, ПЛ и мощностью, передаваемой в нагрузку.
Для обеспечения высокои стабильности частоты АГ потери в нагрузке не должны превышать 20...50 % от потерь в ДР. Потери в ПЛ можно принять равными 1 дБ. Тогда Илр г В) = КР глб) — с)каср — Ал. ЗатУхание в ДР зависит от его свЯзи с ПЛ (зазора г,), и в процессе настройки АГ подбирают экспериментально. На практике Ы р составляет 2...6 дБ. В передатчиках РРС генератары на ЛПД испальзуют е качестве задающих гены ратарав (гетерадинав) и выходных УСВч.
применяют нормальный пралетный режим ЛПД (или режим ! МРЯТТ), который хотя имеет более низкий КПД, чем аномальный режим работы (ТРАРАТТ), на обеспечивает лучшие шумовые характеристики и значительна более высокие частаты генерации. Параметры ЛПД приведены в [9.4, 9.10].
Гетерадин на ЛПД представляет собой АГ с параметрической или внешней стабилизацией частоты. Упрощенный вид валнаваднай «анструкции АГ на ЛПД наказан нв рис. 9.19. Лавинна-лралетный диод 1 с помощью штыря-держателя 3 помещен в отрезок прямаугальнага валнавада. Часть валнавада 4 длиной 44 с каратказамыквющим подвижным поршнем нв конце служит для настройки колебательная системы. 600 601 Для согласования ЛПД с внешними цеху гу пями используют диск 2 или широкую втулку.
которые образуют с нижней стенкой волноводной камеры радиальный резонатор длиной окало Ц4. Связь с наГ4 г4 1я гп" грузкой осуществляют через щелезую диафрагму и трансформирующий атре- днзк зок волновода 5. Напряжение питания одоя подают по коаксиальнай линии б, где я размещен ФНЧ. г'« При анализе конструкции следует учитывать, что каждый элемент несет не. ае- (уй /Г сколько функциональных нагрузок из-за О сложного характера взаимодействующих полей.
Например, диск 2 не только является согласующим элементом, но и обеспечивает поддержание достаточного наРис. 9.20 пряжения на диоде во врем» формирования тока лавины, а также уменьшает эквивалентное сопротивление нагрузки диода на частотах в десятки и сотни мегагерц, препятствуя возникновению паразитных колебаний в цепях блокировки на этих частотах. Принципы действия ЛПД и АГ на их основе изложены в [9.10].
Упрощенная эквивалентная схема АГ показана на рис. 9.20. Элементы, обведенные непрерывной линией, образуют эквивалентную схему диода: емкость слоя умножения Сз, зависящая от тока диода;лавинная индуктивность Ь ; емкость пролетного пространства С ; эквивалентный генератор тока 1Н сопротивление потерь тела диода гд индуктивность корпуса диода Ьд, емкость корпуса С„,р.
Остальные элементы схемы создаются внешними цепями (см. рис. 9.19). 1рд — радиальная линия, образованная диском 2, Ь вЂ” индуктивность штыря* 3; Се, Ье, г«, гз, зз — эквивалентные параметры участков валновода 4 и 5. При расчете схемы элементы внешних цепей, а также индуктивность Ьд и емкость С„,р диода пересчитывают в эквивалентную последовательную цепочку г,, г,,«, х,, где г„э„— вносимое сопротивление нагрузки, г„,„ — эквивалентное сопротивление потерь;я«« — сопротивление эквивалентной реактивности внешней цепи (рис. 9.20).
Получающаяся схема АГ сводится к схеме емкостной трехточки. Самовозбуждение происходит на частоте выше лавинной частоты ы« = 1/уГЬ«С«ы а реактивность внешней цепи т„имеет индуктивный характер. Энергетический расчет режима ЛПД выполняем на основе методики, приведенной в [9.10] Исходными для расчета являются паспортные данные диода: обратное напряжение пробоя ГГ«о, постоянный ток диода 1р; диапазон рабочих частот, емкости диода Сз, С „ С„,р, .индуктивность Ьд, сопротивление г„ ширина запорного слоя 1, = 14 + г„„ где 14 — и«ирина слоя умножения; à — ширина участка дрейфа (пролетного пространства) Ток эквивалентного генератора связан с постоянным током через диод 1о соотношением (9.25) 1гв = 1рв + ~1гм = [-х» — ~х ]т( 44)1о Коэффициенты Хз и х» являются функциями угла пролета на участке дрейфа: Х, = (1 — соеыги)/ыт; Х = (з[пыт )/ыу где ыр « = 1, /ак«„о, — скорость насыщения носителей; .т(Аз) = 2.14(Аз)/.1е(Аз) — коэффициент формы тока лавины; 1~ (Аз), .1о(Аз) — модифицированные функции Бесселя; аргумент Аз = (2а'/ырз)Сз; ырз = ы14/р««ы Сз — амплитуда ВЧ е Для расчета индуктивнасти Ь можно использовать соотношения, приведенные в Справочнике па валнавадам под ред.
Я Н. Фельда. (Мх Сав. радио, 1952. — Гл. У. — С. 296). ж Рг/Ра = 05С бз/Ска1о. (9.26) Для оценки эффективности можно принять ыу ж 1,8...2,5; ытз = О,б...0,8; Сз = (0,15...0,2)Ь"„о, о' = 0,1...0,2. Как правило; Аз ( б, а амплитуда ВЧ напряжения на участке дрейфа Ь' ( 0,5н,о, При расчете КПД генератора следует учесть потери в теле диода г«и в колебательной системе г„,„. Практически КПД внешних цепей из-за сильного влияния г, оказывается порядка 0,5 В результате Р,„„щ 0,5Рапы ' Колебательная система АГ должна обеспечить выполнение условии самовоэбуждения.
Частота генерации ы рд хо[1+ (хи + с /се)/(2Щ~х )]., (9.27) где ыо — собственная частота эквивалентного контура в отсутствие тока в диоде; 4)„ — нагруженная добротность колебательной системы (обычно Яз = 150...800) Реактивное сопротивление яз„ на частоте ыо определяют из соотношения э « = 1/(ыоСч) + 1/(ыоСб). Вносимое сопротивление нагрузки рассчитывают по формуле ( !/ы')х. гд «„—— в Г« — 4'ддк, ыС, (1 — м~/ыэ) (9.28) - -- *----- -«- -.= ГД7ЬИЯЧ .-аа, "А ) ..' Далее в соответствии с конструкцией генератора (см.
рис. 9.19) проводим расчет внешних колебательных цепей. Для расчета сопротивления участка волнавода 14 заменяем его последовательной цепочкой ье, се, ге (рис. 9.20). при возбуждении в волнаводе колебаний основного типа Нтот на резонансной частоте Хое = Хье —— = 84 = 1184(Ь/о)(Лд/Ло), где о и 6 — размеры волновода. Для стабилизации чзстоты ЯГ на ЛПД применяют системы АПЧ или внешние вьюокодобротные резонаторы, связанные с волноводной секцией, где установлен ЛПД (см. рис. 9.4). Эталонные резонаторы, изготовленные из суперинварэ, имеют добротность до 20 000. Коэффициент стабилизации частоты зависит от отношения добротностей резонаторов — эталонного и нагруженного волнаводной секцией и от связи между резонаторами.
Как показывают эксперименты, при отношении добротностей 50...100 долговременная нестабильность частоты уменьшзется в 10... 20 раз и саставляет х1 10 4 в диапазоне температур х50 'С, а уровен~ частотного шума, определяющий кратковременную нестабильность частоты, снижается на 15...20 дБ [9.10]. 9.7. Разработка трактов усиления СВ"Ч (УВ88) и Птй В 5 9.3 были частично рассмотрены вопросы разработки структуры тракта усиления радиосигнала на выходной частоте, приведены соображения по построению многокаскадных усилителеи на СВЧ транзисторах. Уровень выходной мощности усилителя зависит от характера трассы, числа передаваемых ТФ каналов (скорости передачи в цифровых РРС) и рабочей частоты.
Мощность передатчика магистральнои РРС может составлять единицы ватт; для малоканальных станций она меняется от 23 дбм в диапазоне 15 ГГц до 15 дбм в диапазоне 38 ГГц. Во многих передатчиках предусмотрена регулировка его. выходной мощности. Для этого используют аттенюаторы на р[п-диодах, напряжения на слое умножения; а' — коэффициент (размерность 1/В), отобража- ющий зависимость функции умножения числа носителей от амплитуды ВЧ поля.
Электронный КПД диода 602 603 'йппдпнпнппнппй Г днпаггный мпдунп' ,дд мадунп ! ! угодной модунп Рис. 9.21 11 уг нппп ХГдп Рис. 9,22 устанавливаемые на входе усилительного тракта, и шлеифы, отводящие мощность на выходе передатчика. Шлейфы и переключаемые запредельные волноводы позволяют снижать мощность на 10...20 дБ.
Что касается аттенюаторов на р~п-диодах, то их можно включать непосредственно в волновод (см. рис. 9 6). При использовании сдвоенных диодов (структур и-~-р-1-и) типа КА508А получаем простую диодную волноводную секцию. Изменением постоянного тока через диоды меняем их сопротивления и тем самым коэффициент отражения от диодной секции. Отраженную мощность отводят в балластную нагрузку циркулятора, устанавливаемого перед диодной секциеи. Различные варианты схем аттенюаторов на волноводах и полосковых структурах с использованием р~п-диодов рассмотрены в [9.5, 1 5.1; 9 1Ц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
