Шахгильдян В.В. Проектирование радиопередатчиков (4-е издание, 2000) (1095865), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Все эти сложности почти исчезают, если применять современные полевые транзисторы с питающими напряжениями 400...700 В (1.41- 1 43). Такие транзисторы с хорошими характеристиками для работы в диапазонах НЧ и СЧ выпускаются в ряде стран, в том числе и в России. Параметры каскадов с такими транзисторами оказываются Более приемлемыми. Например, при той же выходной мощности блока Р, = 3,2 кВт, но при Е, = 600 В потребляемый ток достигает Т,е 8 А, выходнои ток 7ы ж 12 А и сопротивление выходной нагрузки каскада 77, - 45 Ом, выходное напряжение 77эых = 540 В.
Таким обрайдм, продуманныи выбор типов транзисторов, их числа в блоке и питаю~цего напряжения открывает путь для легкого согласования выходного каскада с П-образным фильтрующиь1 контуром и 50-Ом антеннофидерным трактом. При проектировании радиовещательных НЧ-СЧ передатчиков мощностью 2,. 3 кВт на полевых транзисторах целесообразно руководствоваться следующими правилами: передатчик имее1 один или несколько блоков, каждый с одной мостовои схемой; транзисторы мощностью 200...250 Вт с питающим напряжением 500...700 В. При проектировании передатчиков мощностью от 5 до 25 кВт целесообразно применять Блочное построение с единичной мощностью блока 2,5...3,5 кВт (рис. 5.40), При этом блок получается небольших размеров, с небольшой массой, система сложения мощности сравнительно проста, с небольшим количеством трансформаторов [5.26) При проектировании радиопередатчиков большеи мощности (Рэь1» > 30 кВт) целесообразно создавать передатчик в виде двух комплектов, мощность которых складывается в мосте сложения Все вышеизложенное относится к передатчикам диапазонов НЧ, СЧ и ВЧ.
Различия между передатчиками первых двух диапазонов и третьим следующие: в передатчиках НЧ и СЧ транзисторы выходнои и предоконечной ступени могут работать в ключевом режиме, вследствие чего эти ступени можно построить из одинаковых блоков. КПД передатчика определяется возможностями ключевого режима; в передатчиках ВЧ диапазона труднее реализовать ключевои режим иэ-за больших потерь, поэтому транзисторы работают, как правило, в перенапряженном режиме (1.1).
И в тех, и в других передатчиках амплитудная модуляция реализуется в выходном каскаде в виде стоковой модуляции. Модуляционное. 'устройство в виде усилителя класса О целесообразно устанавливать в 435 пег юу я/ Рис. 5.40 каждом блоке, как показано на рис. 5 40. Поэтому каждыи отдельный блок может быть самостоятельным оконечным каскадом 2,5...3,5 кВт передатчика. Такие передатчики сравнительно легко можно приспособить для работы с излучениями НЗЕ и ВЗЕ. Для этого следует установить в передатчике возбудитель, выдающий раздельные составляющие модулированного сигнала: А(1) — огибающую и соэ(ыо(1)+чг(1)) — высокочастотную фазомодулированную составляющую Структурная схема и краткое описание такого возбудителя приведены в з 5.1, на рис. 5.8 и в гл, 6.
Структурная схема 15...25-кВт вещательного передатчика с АМ (АЗЕ) приведена на рис. 5 40. На рис. 5.40.а изображены: возбудитель возб., предварительные маломощные усилители ПУ, делитель мощности ОО и предоконечные блочные усилители ПБУ1...ПБУйГ Здесь Аг — число блоков а оконечном каскаде. Каждыи из ПБУ подает напряжение возбуждения на делители мощности 01, 02, ОАГ соответствующих блоков Б1, Б2,...,БАг.
Число блоков может колебаться в зависимости от мощности от 1 до 5-6. Каждый блок (рис. 5.40,6) содержит три мощных модулятора М1, М2, МЗ и столько же мощных модуляционных устроиств ММУ1, ММУ2, ММУЗ. Возбуждение для М1, М2,...подается с выходов предварительных усилителей ВУ. На входе каждого модулятора устанавливается ФНЧ для частичного подавления гармоник. В сумматорах 51, 52, 53 производится сложение мощностей квазигармонических сигналов, выработанных модуляторами. Сумматор 50 складывает мощность всех блоков. Суммарныи сигнал проходит через выходную колебательную систему ВКС, настраиваемую на любую рабочую частоту, проходит через устройство грозозащиты ГЗ и подводится к фидеру антенны.
Схема устройства одного из вариантов грозозащиты описывается ниже. Тракт сигналов звуковой частоты (рис. 5.40,а) содержит входной усилитель ВУЗЧ, делитель мощности ОА, с выходов которого колебания звуковой частоты подаются к ММУ. В цепи между ОА и ММУ установлены широтно-импульсные модуляторы и высоковольтные (1000 Б) оптроны для развязки низковольтных элементов ВВЗУ и элементов ММУ, работающих при высоком питающем напряжении. Проектирование и расчет предварительных ПУ, ПБУ и ВУ не представляет сложности, так как они должны усиливать гармонические сигналы.
Это однотактные усилители класса А или двухтактные класса В в граничном режиме Выбор типов транзисторов делается исходя из требуемой от усилителя мощности. Желательно, чтобы граничная частота транзистора в несколько раз превышала верхнюю рабочую частоту передатчика (Ггр ) (2...50)Гэ). Ебли передатчик проектируется как перспективныи для работы с любыми излучениями (АЗЕ, НЗЕ и КЗЕ), то необходимо, чтобы тракт ВЧ имел АЧХ и ФЧХ, равномерные во всем рабочем диапазоне, а относительная неравномерность АЧХ в полосе 40...50 кГц в любой части диапазона йе'превышала 1 10 ~. Для тракта звуковой частоты (огибакицей) относительная неравномерность в полосе 20...25 кГц должна быть не выше 1 10 Схемы включения транзисторов выбираются, как правило, с ОИ или ОЭ.
В блоках выходных каскадов передатчиков малои мощности (200...500 Вт) применяются двухтактные широкополосные усилители (рис, 5.41), работающие в классе В, и резонансные усилители ключевого режима (рис. 5.42). В мощных каскадах передатчиков НЧ и СЧ применяют мостовые схемы на полевых транзисторах с параллельным включением до 10-20 транзисторов в плече (рис. 5.43). Поскольку мостовые схемы состоят как бы из двух схем (см. рис. 5.42), то особенности работы, эпюры токов и напряжений и расчет параметров, кроме суммарных токов и мощностей, совпадают для обоих устройств. Подробное пояснение особенностей работы транзисторов (правда, биполярных) можно нанти в гл. 2 и в [1.45; 5.23-5.26]. Идеалиэиро- 436 437 н( Рис. Ь.42 Рис.
В,41 1Гг 1 1 1 Г! 1 1 1 1 С 3 Сьи = Сьи(Ес) + Синит + Сн. Рис. 5.43 Сс.и(Ее) — Сьн(7!сир)> иг 1!ни 439 438 ванные эпюры тока стока и напряжени на стоке приведены для иллюстрации нф рис. 5.44. Выбор транзисторов для мощных каскадов с ключевым режимом производится по отдаваемой мощности Рн, по предельному напряжению питания Е„и по граничной частоте, которая должна быть примерно в 10...100 раз выше верхГсо ней частоты рабочего диапазона, Если для транзисторов заданы время нарастания гн и спада ген, то необходи- Рис. $.44 мо, чтобы сумма гн+ г,„была бы порядка 0,1Ти, где ҄— период верхней рабочеи частоты.
Желательно также выбрать транзисторы с минимально возможными входной С „и выходной С, „емкостями. Для высоковольтных транзисторов МДП в диапазоне до 2... 5 МГц допустимую полезную мощность (номинальную) можно определить из условия Р-.=Р ч 1(1-8), где г!, — КПД стоковой цепи (можно принять равной О,б; ..0,8). Эта формула полезна при проектировании, поскольку часто Р„„в справочниках не дается. Напряжение питания Е, для усилителей со схемами рис. 5.41-5.43 выбирается несколько меньше предельного постоянного напряжения, указанного в справочниках [Е, — (0,7 ...0,9)Е,нр). Более обоснованно выбор Е, можно сделать, если учесть коммутативные потери Р„, которые пропорциональны Е„потери же на сопротивление насыщения Р„„ 2 (Ь0 = гнн,/Л,) можно не Учитывать, посколькУ длЯ высоковольтных транзисторов Вн )) гнас- С учетом Р„коэффициент полезного деиствия стоковой цепи г!с = 1 — РнуР1 = 1 — 130с = 1 — 2СьийзУн.
Здесь РнГР1 — потеря КПД из-за наличия емкости С,,и — суммарной емкости между выводами стока и истока; Л вЂ” эквивалентное сопротивление нагрузки одного транзистора; Ä— высшая рабочая частота. Для усилителя, схема которого приведена на рис. 5.42, Здесь выходная емкость берется при выбранном напряжении питания Е, и определяется по величине емкости С,и(ГГ, ), приведенной в справочнике для напряжения 17 где С вЂ” емкость монтажа транзистора (5...10 пФ); Сн — емкость параллельно включенного диода. Эту емкость необходимо также пересчитать к рабочему напряжению Е,. Порядок расчета режима транзистора следующий.
Выбрав напряжение Е„например Е, = 0,8Е„, следует определить С „(Е,) и для принятой мощности Р! величину 77н = Е~~/2. Далее для верхней рабочеи частоты Г определяется ЬГ1, Если потеря КПД Ьг1, слишком велика, например Ьг!, > 0,25, то следует понизить Е„например до Е, = 0,7Е„, и повторять расчет до тех пор, пока потери КПД не станут приемлемыми (Ьг!, ( 0,1). Оптимальный же результат получается тогда, когда сумма (Р„+ +Риис)~Р! минимальна и получается при слишком малых напряжениях Е, и сопротивлениях нагрузки Й„при которых невозможно получить болыцие мощности. Расчет каскада со стоковой модуляпией, собранного по схеме рис. 3.43. Исходные данные для расчета: полезная мощность в телефоннои точке Р„, напряжение стокового питания Е„, диапазон рабочих частот 7„...,Ги, тип транзистора и его номинальная мощность Рньн, коэффициент модуляции гп и КБВ = 1. Таблица б.б игия ииг уи РяС.
всаб / 1 РО шьх Р1/'ээ 8 ( 1г 1'пэс1сз спьх ) Ес шах 4 Ес шах,/ 1со шьх 1ЧММУ вЂ” ОФсо шьх/1с, шэх дол. 441' 440 Расчет параметров режима максимальной точки. 1. Отдаваемая мощность в максимальной точке Р, „,„„= 4Р1 . 2. Число транзисторов в модуляторе Аг = Р1 шьх/Р(1, где Р1 — мощность, отдаваемая одним транзисторам. 3. Максимальное напряжение питания стоковой цепи одного транзистора Есшэх = 0~7Еп/2.
4. Амплитуда напряжения на нагрузке 6сш = Ес 5. ЭлектРонный КПД Оь = 1 110э. 6. Мощность, потребляемая от источника питания одним транзистором, 7. Постоянная составляющая тока стока одного транзистора 1 1,О шьх — — РО /Е,' 8. Максимальное значение тока стока, которое не должно превышать предельное значение, приведенное в справочнике: 1сшэхпээх = 1сешэх/сэе = 1се шэхт ~~ 1спрсд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
