Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

2.19,е индуктивности формирующего контура аферы и Г 1 можно объединить в одну. Ключевые генераторы с формирующим контуром можно выполнять по двухтактной схеме, включая Г-образные формирующие контуры в коллекторную цепь каждого транзистора (рис. 2.19,г). Это позволяет существенно снизить уровень четных гармоник в нагрузке (вторую гармонику — на 10...15 дБ). В этом случае снимаются ограничения (2.37) и (2.38) на величину и вид первого элемента цепи связи. В схеме рис. 2.19,г трансформатор Т1 вместе с конденсатором С; создает 139 для обоих генераторов короткоэамкнутую нагрузку на частотах четных гармоник.

Если убрать Со*„, а вместо Т1 включать блокировочные дроссели, то будет непосредственно последовательное подключение двух генераторов с Г-образными контурами к общей нагрузке. При широкой полосе пропускания, когда коэффициент перекрытия по частоте приближается к двум, в качестве выходной цепи связи можно использовать многозвенный ФНЧ или ПФ, который в соответствии с ограничениями (2.36)-(2.38) должен начинаться лиБо с последовательной индуктивности или последовательного ПС1-контура, либо с параллельной емкости или параллельного 81С1-контура.

Поскольку формирующий контур оказывается достаточно широкополосным (его добротность Яз = 1), полоса пропускания генератора будет определяться в основном полосой пропускания цепи связи. Конечно, в полосе пропускания из-за изменения реактивных сопротивлении сС-элементов формирующего контура наблюдается отклонение от оптимального режима и снижение КПД генератора. Это необходимо учитывать при расчете генератора (см. ниже). При смене рабочих поддиапаэонов передатчика, каждый из которых может обеспечивать коэффициент перекрытия по частоте до 1,4...

1,6, должно одновременно осуществляться переключение ЕС-элементов формирующего контура и цепи связи. Чтобы сохранялись высокие энергетические показатели, коэффициент перекрытия по частоте отдельных поддиапаэонов ограничивают 1,2...1,3. Применение полевых МДП-транзисторов в ключевых генераторах с формирующим контуром позволяет получать значительно больший КПД, выше коэффициент усиления по мощности, а также лучшие характеристики при рассогласовании нагрузки.

Однако из-за относительно высоких напряжений на стоке и отсюда более высоких нагрузочных сопротивлений выходная емкость гораздо быстрее ограничивает максимальную рабочую частоту. Отметим также, что иэ-за низкого эквивалентного сопротивления насыщения гик, и высокого напряжения на стоке КПД непосредственно транзистора может достигать 99 %. При этом потери в ЕС-элементах выходной цепи связи в общем КПД генератора играют решающую роль.

Для снижения их до минимума выходную цепь связи целесообразно строить в виде ФНЧ с фильтрами- пробками и фильтрами-дырками, настроенными точно на ближайшие 2-ю и 3-ю гармоники, Предоконечный и предварительный каскады на частотах до 10... ..50 МГц строят с применением широкодиапаэонных трансформаторов по однотактным и двухтактным схемам. Нагрузкой в этих каскадах является входное сопротивление транзисторов последующего каскада с учетом элементов межкаскадной цепи связи.

В первом приближении можно рассматривать данный каскад как ключевой генератор с резистивной нагрузкой и считать его по отношению ко входной цепи последующего каскада как генератор прямоугольных импульсов напряжения. Частотные ограничения обусловлены шунтирующим действием выходных (и входных) емкостей и индуктивностями выводов транзистора. Поэтому на частотах выше 10...50 МГц в таких каскадах применяются ключевые генераторы с формирующим контуром, а межкаскадные цепи связи строят как на широкодиапазонных трансформаторах, так и на ЕС-элементах в виде Г-, Т- и П-цепочек. Предварительные и предоконечный каскады можно выполнять как на биполярных, так и на полевых МДП-транзисторах. Преимущества последних в этих каскадах не столь ярко выражены (более высокий Кр, менее критична амплитуда входного сигнала), поскольку в полевых МДП-транзисторах сильнее проявляется шунтирующее действие выходных емкостей.

Проектирование клточевых генераторов. Проектированиа начинают с выбора схемы генератора для оконечного каскада передатчика. ВыБор схемы ключевого ГВВ определяется рабочей частотои, коэффициентом перекрытия диапазона рабочих частот, мощностью проектируемого генератора, допустимым рассогласованием нагрузки, а также типом используемых транзисторов. На частотах до 1...2 МГц наилучшим образом подходят двухтактные ключевые генераторы с переключением напряжения и фильтровой нагрузкой (ПНФ), выполненные на полевых МДП-транзисторах. Такие ГВВ допускают рассогласование нагрузки до КБВ „= 0,5 и ниже (значение КБВ „„может оговариваться при проектировании ГВВ). Коэффициент перекрытия по частоте К7 = Гь/Ге может достигать 1,7...1,8. Если требуемый К7 выше, то на выходе генератора надо устанавливать переключаемые фильтры на отдельные поддиапазоны с Ку; < 1,7...1,8.

Данный ключевой ГВВ выполняется на двух транзисторах. Однако возможно к общеи нагрузке последовательное подключение двух таких генераторов по условно названной мостовой схеме (см. 1 2.7). При этом можно обеспечивать мощность в 2... 4 раза больше, чем дает один транзистор. Включение параллельно двух-трех и более полевых транзисторов хотя и обсуждается в литературе и используется в реальных передатчиках, но требует дополнительных исследований. Поэтому для получения большей мощности необходимо применять мостовые схемы суммирования. При этом, во-первых, каждый отдельный генератор может выполняться на двух или четырех транзисторах.

Вовторых, на выходе каждого отдельного генератора необходимо устанавливать свой выходной фильтр, а при больших 7ту — переключаемые фильтры на отдельные поддиапазоны. Именно эти фильтры должны создавать высокое сопротивление ~Я,х~ на частотах высших гармоник, Отметим, что при установке общего фильтра после мостовои схемы сложения из-за несогласованнои нагрузки моста на частотах высших гармоник его входное сопротивление будет слохсным образом меняться. По' этому на тех или иных гармониках может не обеспечиваться высокое входное сопротивление, что может нарушить режим работы транзисторов в генераторе ПНФ.

Это является серьезным недостатком ключевых генераторов ПНФ. Поэтому в тех случаях, когда заранее известно, что для получения необходимой мощности потребуется включение большого числа генераторов. и мостовых схем сложения и неприемлемо на выходе каждого из них ставить широкодиапазонные и переключаемые 140 141 фильтры, в оконечных каскадах передатчика следует применять двухтактные ключевые генераторы с резистивнои нзгрузкой (см. рис.

2.12). Их можно также выполнить на полевых МДП-транзисторах. Для этих генераторов резистивная нагрузка обеспечивается фильтрующей системой в виде вилки фильтров (см. 1 3,10). При этом потери мощности высших гарыоник в дополнительном резисторе Вид „составляют практически менее 15 еУе и некоторые усложнения ВФС компенсируются важным преимуществом таких генераторов: для суммирования мощностей большого числа генераторов можно применять одну общую ВФС в виде вилки фильтров, включаемую после мостовой схемы сложения.

Правда, при этом мостовая схема должна обеспечивать рабочую полосу не до Г „, а до (7... 9)Гьв, чтобы при работе генератора на верхней рабочей частоте передатчика Гьв создавалось резистивное входное сопротивление на частотах до (7-9)-й гармоник. Частотные ограничения двухтактных ключевых генераторов с резистивной и с фильтровои нагрузкой на МДП-транзисторах определены ростом коммутативных потерь, обусловленных выходными емкостями транзистора, и находятся вблизи 1 МГц (см. ниже). Если коммутативные потери превышают 5...10 ~4, то либо переходят к аналогичныы генераторам на биполярных транзисторах, либо к другому классу ключевых генераторов с формирующим контуром.

В первом случае надо иметь в виду, что хотя частотныи диапазон двухтактных ключевых генераторов на биполярных транзисторах увеличивается до 10...30 МГц, но при фильтровой нагрузке такие генераторы допускают КБВ „не ниже 0,7...0,8, а при резистивной нагрузке — КБВ„„не ниже 0,5. Здесь важно, что при меньших значениях КБВь» не только ухудшаются энергетические показатели генераторов, но, главное, возникает опасность неустойчивои работы, самовозбуждения и выхода транзисторов иэ ключевого режима. Поэтому помимо непосредственной защиты транзисторов по перегрузкам по току и напряжению на коллекторе должны предусматриваться системы защиты при рассогласованиях нагрузки, при которых КБВ, становится ниже предельно допустимого.

Во втором случае переходят к ключевым генераторам с формирующим контуром. Частотныи диапазон таких генераторов в 5...10 раз выше, т.е. при выполнении на полевых МДП-транзисторах достигает 10...30 МГц, а на биполярных 100...150 МГц. Генераторы с форыирующим контуром, как правило, выполняют по однотактным схемам. Такие генераторы, как самые простые, используют и на более низких частотах, т е. там, где можно реализовать двухтактные ключевые генераторы, при построении передатчиков небольшои ыощности для портативных радиостанций. При этом емкость формирующего контура образуется не столько выходной емкостью транзистора, а специально включаемым конденсатором.

Характеристики

Список файлов книги