Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 14
Текст из файла (страница 14)
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЛАМПОВОГО ГВВ При проектировании радиопередатчиков возникает необходимость расчета параметров его каскадов. При расчете ламповых ГВВ чаще всего приходится решать одну из следующих трех задач: !. Заданы рабочая частота (или диапазон рабочих частот) и необходимая мощность на первой гармонике Рг Выбираются из справочника подходящий тип лампы и номиналы источников питания (Е„Е,~ и рассчитываются параметры ГВВ в выбранном для рассчитываемого каскада режиме.
2. Заданы рабочая частота, тип лампы, питающие напряжения и максимальное значение сопротивления анодной нагрузки Ям,. Эта задача чаще всего возникает при проектировании передатчиков в диапазоне УКВ и СВЧ (УКВ ЧМ вещание, телевидение), где эквивалентное сопротивление Я,„, из-за конструктивных особенностей контуров не может быть любйм. Расчет производится обычно для наибольшей полезной мощности при заданных условиях, т. е.
для граничного илн слабоперенапряженного режима. 3. Прн модернизации передатчиков, переводе их на другие лампы в исходных данных кроме рабочего диапазона частот, типа лампы н номиналов питающих напряжений может оказаться заданным максимальное значение постоянной составляющей анодного тока 1 , . Это значение может ограничиваться имеющейся в передатчике системой питания. Рассчитывается режим максимальной мощности. Прн дальнейшем изложении будем исходить из того, что параметры заданной илн выбранной лампы известны, выбран угол отсечки н най- 71 дены из таблиц коэффициенты а (О), а,(0), у„(8), у,(8) и др., а при выборе питающих напряжений и полезной мощности учитываются разрешенные допуски и требования надежности (см.
гл. 11). Порядок расчета ГВВ на триоде в граничном режиме. Возможны три варианта расчета: 1. 3 а д а н ы Р„Х, и 8. Т о г д а о и р е д е л я ю т: 1. Коэффициенты использования анодного напряжения по (2.35): па,5 0,5ГГ-ВРЫ,БР; 2. Амплитуду напряжения на аноде; У, =1 Е,. 3. Амплитуду первой гармоники анодного тока: 1а, = 2Р,Ш,. 4. Постоянную составляющую анодного тока: 1, = 1„ав(8)/а,(0).
5. Мощность, потребляемую анодной цепью. "Ро = Е,1,о, б. Мощность, рассеиваемую на аноде: Р = Р, — Рг Следует обязательно по справочнику проверить допустимое значение этОи мощности: Ра й Радоп. 7. Коэффициент полезного действия анодной цепи: а), = Р,1Р . 8. Сопротивление анодной нагрузки: Яа = (1,/1 и 9. АмплитУдУ напРЯжениЯ возбУждениЯ: (1о = 11(Уа + 1аЯа, Я (1— — сов 8)1. 1О.
Напряжение смещения: Е, = -((1, —.0(7) сов 8+ Г,. 11. Максимальное значение модуля напряжения на сетке 1е,!: 1ео~ =Ф,-У,!. Взяв из справочника значение е,д , необходимо проверить, не превышает ли 1е,~ допУстимое значение: 1е,'1 ь е, д,п. 12, Максимальное напряжение на сетке и остаточное напряжение на аноде:е, =Е,+ У,;е„о„=Е,— (1а. При этих величинах следует проверить по реальным характеристикам возможность расчетного импульса анодного тока 1 = 1;,1а,(8). 13. Ток 1 по характеристикам сеточного тока для е, и е„. 14. Угол отсечки сеточного тока: 8, = агс сов (-Е1 (1). 15. Постоянную составляющую и амплитуду первой гармоники сеточноготока:1в=1 ао(8,)д,о,1„=1 а,(8,)/с,г 16. Мощность, потребляемую цепью сетки от предыдущего каскада: Р„= и,1„12.
17, Мощность, потребляемую от источника смещения: Р, = Е,1„. 18. Мощность, рассеиваемую на управляющей сетке: Р, = Р„+ Рю, Необходимо сделать проверку, допустима ли мощность Р;. 1 с ~ '1 о доп' 72 11. Заданы Е,„, и Е,. В этом случае оп р еде ля юг: 1. Коэффициент использования анодного напряжения по (2.34): = а,(Э) Я /1,„,/!1 + а,(Э) Я Е,„,]. 2. Амплитуду напряжения на аноде: (/, =й Е,.
3. Амплитуду первой гармоники анодного тока: /„= (/,И,„,. 4. Отдаваемую ГВВ полезную мощность: Р, = (/,/ы/2. Дальнейший расчет производится по пп. 4 — 18 предыдущего варианта. 1П. Заданы /е=/е „и Е,. В этом случае определяют: 1. Коэффициент использования анодного напряжения по (2.33): ~ =1-/,/!ае(Э) БЕ;1 2. Амплитуду напряжения на аноде: (/, = 4, Е,.
3. Первую гармонику анодного тока: /„= /,еа,(Э)/ае(Э). 4. Отдаваемую ГВВ полезную мощность: Р, = (/,/„/2. Дальнейший расчет производится по пп. 4 — 18 первого варианта. Расчет ГВВ в недонапрвжеином режиме. В этом случае определяют ~п„У, или другие параметры для граничного режима, а затем снижают в необходимой степени один из параметров г,<~,э, У, < (/„э или !/, < У„э и производят расчет остальных параметров режима.
Расчет ГВВ в слабоиапрвженном режиме. В этом режиме (близком к граничному) мощность Р, снижается по мере увеличения Я,„, в соответствии с (2.30) и рис. 2.21. В ГВВ с реальными лампами вследствие более плавных изгибов характеристик изменения мощности Р, слабее. Поэтому если заданы Рп Е, и тип лампы и нужно рассчитать параметры ГВВ в слабоперенапряжейном режиме, то определяют: !. Коэффициент использования анодного напряжения в граничном р ~:~ =05 054-ВР7,~В~3 х. 2.
Для слабоперенапряженного режима выбирают 1 > с > с . Например для каскадов усиления ЧМ колебаний или каскадов с АМ при расчете режима максимальной мощности часто принимают г, = (1, 02... ...1,05) с, В последующем расчете используются формулы из $ 2.14. 3. Верхний угол отсечки импульса анодного тока (2.48): Э, = агссоэ(г, /~). 4. Нижний внутренний угол отсечки (только для сильноперенапряженного режима): Эз = агссоэ (1/~). 5.
ПараметрА = (соэ Э, — соэ Э)/(1/~ — соз Э). 6. Сложные коэффициенты разложения (2. 50): у =уо(9)-(1+А)уо(9~); ао. =у, /(сов9, — сов9); у, = у,(9) -(1+ А)у,(9,); а„„= у„„/(сов9, — сов9). 7. Амплитуду напряжения на аноде: с/, = «Е,. 8. Амплитуду первой гармоники анодного тока: 1„= 2Р,Ш,. 9. Постоянную составляющую анодного тока: 1, = ума /а, Далее расчет проводится в соответствии с пп. 5 — 18 первого вари- анта. Для проверки правильности расчета следует сопоставитьвели- чины е, = Е, + (/, и е, = Е, — У,.
В очень слабоперенапряженном режиме эти величины различаются не более чем в 2 раза. Расчет ГВВ на тетроде. Задана Р,. Выбирают тип лампы и напряже- ния Е„, Е,, после чего определяют: 1. По реальным характеристикам лампы, снятым при Есп е,, (или принимают е„= Е ). 2. Амплитуду напряжения на аноде: (/, = Е, — е, . При расчете в недонапряженном режиме выбирают У, < У,, 3. Амплитуду первой гармоники анодного тока: 2ы = 2Р,/13,.
Далее расчет проводят по пп. 4 — 18 первого варианта, учитывая, что для тетрода 21 О, Этот расчет дополняется определением параметров цепи экранирующей сетки, 4, Амплитуду импульса тока экранирующей сетки 1, по статичес- ким характеристикам для, е, и е, 5. Постоянную составляющую тока экранирующей сетки: 2,, = = ао(9) 2,2 /с,эо', 6. Мощность, рассеиваемую на экранирующей сетке: Р,, = Е, — 1, Затем проверяется допустимость этой мощности: Р,м < Р,,о Расчет ГВВ с триодом, включенным но схеме с ОС. Поскольку про- одная мо1цносгь /' обьщю составляет около 5 / % выходной мощ- ности, то при заданной полезной мощности Р, определяют: !.
Расчетную мощность: Р „= (0,95...0,93)Рг 2. Параметры ГВВ в граничном режиме по пп. 1 — 18 первого варианта: проходную мощность (2.41): Р „= (/2„/2; полную выходную полезную мощность(2.42): Р,„„= Р „+ Р„,„; полное сопротивление нагрузки в анодной цепи(2.40): /2, ((/с (/о)//н1' 2.1б. ГВВ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ В ГРАНИЧНОМ И НЕДОНАПРЯЖЕННОМ РЕЖИМАХ С середины бО-х годов стали серийно выпускаться мощные высокочастотные генераторные биполярные транзисторы (БТ). Поэтому в последние 15 — 20 лет в передатчиках многие каскады выполняются не 74 на лампах, а на транзисторах.
Уже выпускаются полностью транзисторные коротковолновые передатчики мощностью до 1...5 кВт, а также транзисторно-ламповые передатчики мощностью 5...15 кВт (тетрод только в оконечном каскаде) и 100...500 кВт (тетроды в двух последних каскадах). Биполярные генераторные транзисторы выпускаются для частичных диапазонов до 30; 300 МГц и 2... 3 ГГц с полезной мощностью до 250, 150 и 10 Вт соответственно.
Использование транзисторов в передатчиках вместо ламп позволяет повысить их механическую прочность, обеспечить мгновенную готовность к работе, увеличить надежность и благодаря низковольтному питанию повысить безопасность обслуживания. Существенным недостатком использования БТ в передатчиках является необходимость мер их защиты. Строение БТ упрощенно показано на рис. 2.37,а.
Такой транзистор состоит из кусочка кремниевого кристалла, в котором путем диффузии введены 'легирующие добавки. Благодаря добавкам получается трехслойная структура из полупроводников л- и р-типов. Между слоями образуются эмиттерный н коллекторный переходы. При прохождении тока через переход из-за взаимного отталкивания носителей имеет место вьггеснение тока к краям эмиттерного электрода.
Поэтому мощные транзисторы, работающие с большими токами, для увеличения периметра эмиттерного электрода строят в виде м ножества простых БТ, соединенных параллельно и выполненных либо в виде отдельных ячеек, либо линейных рельефов. У мощных транзисторов длина периметра достигает 2...3 м. Поперечный разрез части такого БТ приведен на рис. 2.37,6. Здесь показаны металлические электроды баз (Б), эмнтгеров (Э) и коллекторов (К), эмитгерные и коллекторные переходы (ЭП, КП).
Многочисленные выводы баз непосредственно. а выводы эмитгеров через небольшие стабилизирующие сопротивления соединяют параллельно и подключают соответственно к базовому и эмитгерному выводам. Если в каком-либо из переходов, например к эмнттерному, приложить напряжение е,„, то через переход потечет ток я Рис. 2 37. Строение биполярного транзистора 75 (2.51) Р = 7, (ехр (е,„/ср,) — 1], где 1, — тепловой ток перехода; ~р, — его температурный потенциал (~р, = 0,025 В). Значение 1, для кремния имеет порядок 1к 1О 'эА, и поэтому только при е,„» 0,7 В появляется заметный по величине (миллиамперы) ток (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
