Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Для расчета рабочих режимов диода вольт-ампернув ха- рактеристику можно аппроксимировать тремя отрезками прямых (штриховые линии Π— В,  — А, А — С[. При проектировании ГВВ с диодом Ганна после выбора типа прибора по диапазону рабочих частот и мощности можно либо использовать типовой режим с параметрами, указанными в справочнмках, например [74[, либо выполнять расчет режима самостоятельно. В этом случае следует выбрать напряжение источника питания Ев и произвести расчет по методике, изложенной в [3]. Для получения возможно высокого КПД и значительной мощности напрюкснне Еа выбирают примерно равным Е„, а сопротивление нагрузки диода таким, чтобы амплитуда ВЧ напряжения на диоде Ул = Е„-Ео. Вэтом случае зпюра тока диода будет иметь такой внд, как на рис.
2.75,б. При проектировании ГВВ с ЛПД после выбора прибора по диапазону рабочих частот и мощности целесообразно использовать один из рабочих типовых режимов, указанных в справочниках, например в [74[. В паспорте диода указывается диапазон рабочих частот, рабочие ток лдода 1р, напряжение питания Еа и рассеиваемая мощность для выбора сис7емй охлаждения: Приведем краткие пояснения особенностей работы ЛПД в ГВВ в режиме 1М.
Вольт-ампсрная характеристика ЛПД приведена на рис. 2.7б,а. Напряжение питания Е по модулю немного меньше напряжения пробоя Е ~ р-л перехода диода. В стационарном режиме к диоду подведены два напряжения: питающее Е и переменное ВЧ напряжение с амшппудой У, выделенное на колебательном 'контуре, к которому подключен диод. Прн соответствующем выборе Е и нагрузки ГВВ в коро7кие интервалы времени, когда мгновенное напрюкение на диоде Рис.
2.76. Вольт-аипввиав карактапистика ЛПД и тикала токов в ЛПД 123 ~Е, — У„! > !Е„яе! (рис. 2.7б,б), вследствие ударной лавинной иоиизацин в слое умножения возникают импульсы тока инжекции (рис. 2;7б,я). Эют импульс отстает от максимума значения е„примерно на угол я/2. Инжектированные электроны проходят пролетное пространство и создают выходной ток в виде почти прямоугольных импульсов ( (рис. 2.7б,г) с ограниченной источником питания амплитудой 1„и длительностью 6„= ат„, где т„— время прохождения электронов в пролетной области. Оно зависит от свойств материала и толщины пролетного слоя.
Параметры этих импульсов определяют постоянную составляющую тока диода (рабочий ток 1 ) 1,„= 1„6 /я и первую гармонику тока диода где1„,=-1 (1 — соя6„)/я и 1ю=-1 Мпб, /я. Упрощенная схема ГВВ на генераторном диоде (Ганна, ЛПД, туннельном) приведена на рис. 2.77,а. Здесь à — предварительный йаскад передатчика с выходным сопротивлением Яг Напряжение возбуждения от этого каскада подается на вход 1 циркулятора Ц, снимается с входа 2 и через согласующую цепь подводится к колебательному контуру, к которому подключен генераторный диод Д. Усиленный сигнал через согласующую цепь СЦ возвращается к цнркулятору и с выхода 3 поступает в нагрузку Я„. На схеме показаны также блокировочный дроссель Др (включаемый при'работе на гармониках) и источник питания диода ИП.
В качестве колебательных контуров используются полосковые, коаксиальиые или волноводные резонаторы. Согласующая цепь состоит иэ реактивных элементов и реализует две задачи: 1) компенсирует реактивности генераторного диода, показанные на эквивалентных схемах (рис. 2.74,п и б), а также на схемах входа и выхода ГВВ, обеспечивая в цепи активное сопротивление нагрузки; 2) выполняет вместе с колебательным контуром необходимую трансформацию сопротивления Я„к требуемому сопротивлению нагрузки диода. Иногда для облегчения реализации этих"задач используют не одну согласующую цепь, а две или даже три, подключенные к разным входам циркулятора. Иногда по технологическим соображениям цнркулятор в ГВВ заменяют двумя ферритовыми вентилями.
В схеме на рис. 2.77,б вход 1 и выход 3 соответствуют входу 1 и выходу 3 циркулятора в схеме на рис. 2. 77д, 4 и б — феррнтовые вентили, а элемент 5 содержит согласующую цепь, генераторный диод н источник питания. Характеристики источника питания завиеят от типа применяемого в ГВВ диода. Для ГВВ с диодами Ганна требуются источники со стабилизированным напряжением (3...8 В), для ГВВ с ЛПД вЂ” источник стабилизированного тока, как правило, с высоким выходным дифференциальным сопротивлени- 124 гр) ф Рнс. 2.77. Сгрукгурная схема ГВВ на гснсраторном диоле ем. Величина рабочего тока 1р и необходимое напряжение (30...! 30 В) определяются по рекомендациям завода-изготовителя.
Схема ГВВ, обеспсчивающм работу ЛПД в режиме ТК (на частотах утл в несколько Раз ниже, чем в Режиме 2М ~ ы), отличаетса Усложненной согласующей цепью. В эту цепь дополнительно вводятся полуволиовая длинная линия с входной емкосп ю и фильтр НЧ, подавляющий колебания с частотойДц. При определенном выборе параметров этой линии можно получать на ее входе, подключенном к ЛПД, периодически короткие импульсы с напрюкенисм приблизительно 2Е б. При этом образуется лавинная ударная волна, способствующая переходу обедненного слоя диода в плазменное состояние, с очень высокой электрической проводимостью. Благодаря этому диод может работать с большиии токами, а ГВ — отдавать более высокую мощность.
В заключение отметим, что при работе ЛПД в режиме ТК ток диода содержит мощную вторую гармонику и при соответствующем построении схемы ГВВ можно получать высокую мощность на частотах 2Утд. Однако вследствие высокого уровня шумов ГВВ на ЛПД в режиме ТК этот режим используется редко. Ь дайте опралмынне гмгерюорвс внещннм возбуиденнеми нарисуйте прннципнальнью схемы ГВВ с рвзлнчнымн электроннымн прнборамн.
2. Какие элеатронныс приборы применюотсв а передатчиках различных назиаченнй7 3. Каковы особенности статичсехнх зяриггеристик различных ЭП н условия, прн которых снимались харахтернстики7 4. В чем существо метода анализа работы ГВВ при ндщлизацни статических характеристик ЭП, достоинства, иедостаткн7 5. Каковы условия, при которых ЭП работает в нсдонапрюкснном, граничном или перенапряженном рааиме прн колебаниях класса А нли 37 а Что такое ключевой рскнм7 В чем различие условий работы ЭП в ключевом и перенапрюкениом реинмах7 7.
Нарисуйте принципиальные схемы ГВВ е общим управляющим электродом (ОС, ОБ, 03). В чем преимущества и недостатки ГВВ с такими схемами по сравнению с ГВВ с ОК ОЭ, ОИ7 !25 8. В чем заюпочаются главные результаты метода анвляза работм ГВВ при идеализации ствтнчпмнх характеристик ЭП2 9. Рысмотризв, как меняются парамстры ГВВ при епавнсином изменении одного из них (например, Е„Ее 2Уе Е,). 1О. В чем заключается метод модвлнрпвання ГВВ на ЭВМ, достоинства, недостатки метода, преимущества перед мстодои анализа работм с ГВВ прм идеавизвпнн (Ж ЭП2 11. Прннпнпиюи ные схемы и особенности работы умиакнгеяей чвезоты, приммщеньзх в передатчиках.
12. Каковы особенности каскадов передатчиков диапазона СВЧ: применяемыс ЭП, раним ЭП, структурная схема ГВВ2 13. СВормулирубтс задачм, относящиеся к ГЗВ, дпя рюнмпщ которые матермал этоп главы недостаточен. Г л а в а 3. Схемы генераторов е внешним возбузцдением 3.1.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ В гл.2 при изучении теории генераторов с внешним возбуждением основное внимание уделялось особенностям работы (режимам работы) мощных ЭП с целью получения наилучших знергетнческих показателей. В зтой главе будут рассмотрены особенности построения пассивных цепей, устанавливаемых на входе и выходе ЭП в ГВВ, т. е. схемы генераторов, а также ряд специальных вопросов: параллельное и двухтактиое включения ЭП, сложение мощностей большого числа ВЧ генераторов, выходные фильтрующие цепи и цепи согласования с антенной. Пассивные цепи, входящие в ГВВ, условно можно разделить на цепи связи (ЦС), реализующие заданные характеристики ЭП по переменному току, и цепи питания и смещения, обеспечивающие подачу на ЭП постоянных напряжений.
Позтому сперва рассмотрим иосгроение ЦС отдельно для узко- (резонансных) и широкодиапазонных генераторов, а затем цепи питания зтих генераторов по постоянному току. 3.2. ВХОДНЫЕ, МЕЖКАСКАДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ЦЕПИ СВЯЗИ Между источником ВЧ сигнала, ЭП и нагрузкой включаются ЦС, которые разделяются на входные, межкаскадные и выходные.
В качестве примера рассмотрим двухкаскадиый генератор, структурная схема которого приведена на рис.3.1. Основными требованиями, предъявляемыми к цепям связи, будут следующие: 1) трансформировать на основной частоте а комплексное сопротивление нагрузки У (а) в такое в общем случае комплексное сопротивление Е (гс), которое является оптимальным (близким нли равным Д, ) лля ЭП. В противном случае генератор будет работать в невыгодном режиме, прн зтом возможны снижения его выходной мощности н КПД, а также возникновение искажений передаваемого сигнала (см.
9 2.9). В частности, в нашем примере, если второй каскад является оконечным каскадом передатчика, то его нагрузкой может быть непосредственно !27 альм(м) хек м М с!.М' хь®дге) Л.Гад Ь б ) Хек(нес) рнс. 3. !. Структурная схема даухкаскадного генератора входное сопротивление антенны Е (еу) либо входное сопротивление фндера У (еу) нли согласующего устройства Усу(го), которые включа- ф ются перед антенной, либо входное сопротивление выходной колебательной системы, устанавливаемой на выходе передатчика для заданного подавления высших гармоник. В межкаскядных цепях нагрузкой служит входное сопротивление ЭП последующего каскада Е „эп(су), которое должно трансформироваться в Е (св), оптимальное (близкое нлн равное хт, ) для ЭП предыдущего каскада. Входная цець первого усилительного каскада должна обеспечивать У (со), близкое к оптимальной нагрузке для задающего генератора или его буферного каскада либо возбудителя или синтезатора частоты передатчика.
На рис. 3. ! они представлены в виде генератора Уг(св) с внутренним сопротивлением Я,(оу); 2) обеспечивать определенные входные сопротивления выходных и межкаскадных ЦС на частотах высших гармоник У „(лот) н аналогично выходные сопротивления для межкаскадных и входных ЦС Я мх(псу). Это связано с тем, что в мощных каскадах ЭП, как правило, работают в нелинейных режимах (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
