Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 37
Текст из файла (страница 37)
При уровнях мощности выше единиц киловатт оказывается дешевле выполнение оконечного каскада передатчика на однои-двух лампах. В то же время модульное построение на транзисторах хотя и дороже, но при выходе из строя одного из модулеи происходит всего лишь снижение выходной мощности в допустимых пределах, а не выход всего передатчика. Рассмотрим особенности модульного построения транзисторных генераторов различных диапазонов частот. На частотах до 30...100' МГц генераторы строят по двухтактным схемам на широкодиапаэонных трансформаторах.
Модуль представляет собой от одного до двух- четырех двухтактных генераторов. В последнем случае мощности двух- четырех генераторов суммируются с применением аналогичных широкодиапазонных мостовых схем сложения (деления) мощности, как и для суммирования мощности отдельных модулей. Главные особенности построения состоят в том, что Благодаря высокому коэффициенту усиления транзисторов в модулях используют однокаскадные ГВВ, а для возбуждения двух-четырех модулеи оконечного каскада передатчика часто используется аналогичный модуль в качестве предоконечного каскада. Кроме того, на этих частотах применяют синфазные мостовые схемы сложения 1деления) большого числа генераторов до Аг = 8-12 одновременно. Все это позволяет благодаря дискретным коэффициентам трансформации сопротивлений в согласующих широкодиапазонных трансформаторах и непосредственно в самих двухтактных генераторах (...1/16; 1/9; 1/4; 1; 4; 9; 15;...), а также в мостовых схемах (Л или 1/Аг) приводить к стандартным значениям нагруэочные и входные сопротивления модулей при данных нагрузочных и входных сопротивлениях отдельных транзисторов в ГВВ.
На рис. 2.23,а показано построение мощного радиочастотного тракта. В оконечном каскаде используются модули, состоящие из одного- четырех двухтактных генераторов (АГ1 = 1-4), а мосты выполняются на одновременное сложение (деление) мощности от 2 до 12 модулей 161 Рис. 2.24 Рис. 2.23 (Агэ = 2-12). Как показывают исследования [1.45), с точки зрения надежности предпочтительнее А7! > Агэ. В целом надежность выше при увеличении АГ! и Аэ и соБлюдении условия Аг! > А72. Если мост сложения двух или трехступенчатый, то и в нем желательно выдерживать условия Ь! ) Аз ) Аз. Пример построения модуля, в котором последовательно включены три двухтактных генератора, приведен на рис, 2.24.
Здесь показаны только коллекторные цепи двухтактных ГВВ, причем опущены трансформаторы Т1 и дроссели Еьл (согласно обозначениям на рис. 2.12), обеспечивающих ту или иную схему построения генератора. В схеме на рис. 2.24,а насчитывается шесть трансформаторов-линий 1;1, первые три относятся к двухтактным генераторам и осуществляют переход к несимметричной нагрузке, вторые три являются элементами моста. В двухтактных генераторах можно существенно упростить схему, сократив число трансформаторов в два раза (рис. 2.24,б), хотя теперь осуществляется развязка не генераторов друг от друга, а между собой синфазно работающих в них транзисторов и схема содержит не три, а шесть балластных резисторов. Аналогично можно строить входную цепь модуля.
162 На частотах выше порядка 100 МГц мощные генераторы выполняют главным образом по квадратурным схемам. В их состав входят квадратурные мосты деления и сложения, генераторы, построенные на обычных транзисторах по однотактным схемам (см. рис. 2.8) либо на баланс-' ных транзисторах, построенных по двухтактным схемам (см. рис. 2.7). Из-за трудностей в обеспечении симметрии схемы (монтажа) при расположении всех генераторов в одной плоскости редко используется одновременно суммирование трех и более генераторов. Поэтому, как правило, суммирование мощностеи отдельных генераторов осуществляется на аналогичных квадратурных мостах.
Здесь под модулем принимают отдельные генераторы либо несколько (от двух до четырех) вместе с мостами деления и сложения. Структурная схема такого построения показана на рис. 2.23,б. В этом диапазоне частот коэффициент перекрытия по частоте Ку, как правило, не превышает 1,5... 2 и конструирование квадратурных мостов не вызывает серьезных трудностей. В генераторах, построенных по квадратурным схемам, входные и нагрузочные сопротивления !э обычно равны стандартным значениям 50 или 75 Ом. Квадратурные мосты в свою очередь также проектируют на зти значения входных и нагрузочных сопротивлении, т.е.
Без дополнительнои трансформации сопротивлений. В связи с низкими входными и нагрузочными сопротивлениями транзисторов достаточно часто снижают 77 до 25 и даже до 12,5 Ом. В этом случае мостовые схемы генераторов и модулеи выполняют на такие же Я. Однако на входе и выходе модулей включают дополнительные трансформирующие цепи для перехода к 50 или 75 Ом. 163. кну бо овв овв Рис. 2.26 Рис. 2.25 — 10 »МУ (2.62) 165 .
164 При попарном (или бинарном) суммировании, рассмотренном на рис. 2.23,6, общее число суммируемых генераторов может составлять Л = 2, где гп = 1,2,3,... — число ступеней мостового устройства »7 (МУ) При большом йг резко возрастает число ступеней гп и, как следствие этого, происходит суммирование и увеличение потерь в мостах.
На рис. 2.25 построены зависимости КПД многоступенчатого МУ; где ~1Р» = 18 ~8(Р»»1»/Р»агк»см) — потери мощности в одной из ступеней в децибелах. Видно, что с ростом гп резко снижается КПД МУ С ростом рабочих частот падает мощность, развиваемая одним транзистором, и, следовательно, при заданной мощности Р» и бинарном построении мостовых схем возрастает число ступеней. Отсюда происходит снижение КПД МУ.
Кроме того, снижается непосредственно коэффициент усиления по мощности транзисторов Оба обстоятельства приводят к снижению коэффициента усиления каскада, посколь- КУ 7кР»аск — 7ЕРгвве1МУ»е»ПМУсум При низких 1кр транзистора, который может снижаться до 3 дБ, становится бессмысленным подобное, как на рис. 2.23,б, построение выходного каскада передатчика. Выходом из этого может быть переход к двухкаскадным ГВВ как в оконечном, так и в предоконечном каскаде передатчика. Более того, с целью снижения общего числа мостов сложения и деления и повышения пму предоконечный каскад строят из двух модулей, каждыи из которых без промежуточного суммирования и деления работает на свои модули оконечного каскада, как показано на рис.
2.26. В этом случае предъявляются более жесткие требования к идентичности коэффициентов усиления в каждом двухкаскадном модуле и не менее жесткие к идентичности их фазовых характеристик. Для выравнивания фазовых характеристик часто включают специальные фазовращатели на входе модулеи (рис. 2.26). Квадратурное бинарное построение ГВВ повышает устоичивость и во многих случаях позволяет обойтись без установки циркуляторов для ослабления отраженных волн, как это приходится делать в предварительных каскадах (рис. 2.26).
Примеры структурных схем транзисторных передатчиков с применением квадратурных мостовых схем даются в [1.1, с. 478], [1.5.3] и [2.17]. При выборе (проектировании) балластных резисторов для мостовых схем ориентируются на то, что в 77е выделяется незначительная мощность, обусловленная небольшим разбросом параметров (амплитуд и фаз) отдельных суммируемых генераторов или модулей из-за их не- идентичности. При этом сопротивления 77е, как правило, даже не выбирают и не конструируют исходя из рассеивания на нем большой мощности, например при выходе иэ строя отдельных генераторов или модулей.
Увеличение допустимой мощности рассеивания нз Лв ведет к неоправданному увеличению их массогабаритных показателей и всего моста, а на УВЧ вЂ” СВЧ геометрические размеры сопротивлений 77в становятся соизмеримыми с длиной рабочей волны. Поэтому при выходе из строя одного или нескольких генераторов или модулей, когда происходит резкое увеличение рассеиваемой мощности на балластных резисторах, специальные устройства это контролируют и автоматически понижают мощности работающих генераторов (модулей) вплоть до полного их отключения либо включается система обхода моста. В этом случае мостовые схемы обеспечивают только независимую работу отдельных генераторов (модулей) и не обеспечивают необходимую надежность в работе передатчика в случае значительного понижения выходной мощности при выходе отдельных генераторов (модулей) иэ строя.
Из сказанного следует, что в ряде случаев применение мостовых схем для суммиро,ания мощности может быть даже неоправданным. Это в первую очередь относится к ключевым генераторам. В случае двухтактных ключевых генераторов с резистивнои нагрузкой мостовые схемы должны пропускать до 7-9 гармоник, т.е. их рабочий диапазон должен быть от уэ до (7...9)7'. В случае двухтактных ключевых генераторов с фильтровой нагрузкой мостовые схемы устанавливают после фильтрующих цепей каждого из суммируемых генераторов, которые обеспечивают определенные 1относительно низкие или высокие) входные сопротивления на частотах высших гармоник, необходимые для данного класса ключевых генераторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
