Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Переменные конденсаторы выполняются воздушными и вакуумными. При небольших напряжениях применяют воздушные переменные конденсаторы, а при больших — в основном вакуумные из-за нх более высокой электрической прочности прн том же коэффициенте перекрытия емкости С /С„м. Ассортимент переменных вакуумных конденсаторов, выпускаемых промышленностью, достаточно широк. Это позволяет осуществлять как дискретную, так и плавную подстройку ЦС с помощью нндуктивностей и конденсаторов.
132 В современных передатчиках, и в первую очередь в транзисторных, межкаскадные цепи строят в виде Г-, П- и Т-обрезных контуров. Согласующие Г-, Т-, П-цепочки выполняются в виде ФНЧ: в продольных ветвях вюпочаются индуктивности, в поперечных — емкости (рис. 3.3). При этом обеспечивается лучшая фильтрация гармоник и одновременно выходные емкости и индуктивности выводов транзисторов (ламп) сравнительно просто включаются в соответствующие ЬС-элементы либо образуют отдельные согласующие звеныь Наконец, такие колебательные цепи довольно легко реализуются в виде как сосредоточенных элементов на частотах до 10...18 ГГц (при небольших уровнях токов, напряжений и реактивной мощности), так и распределенных на основе коротких отрезков длинных линий на частотах свыше 100...300 МГц. Согласующая Г-цепочка обеспечивает заданную трансформацию резистивных сопротивлений Яз в Я, на заданной частоте ее (на рис.
3.3,а Я, > Яу). Согласующие Т- и П-цепочки (рис. 3.3,6,е) строятся в виде последовательного соединения двух Г-образных цепочек, поэтому допускается произвольное соотношение сонротнвлений (Я, больше нли меньше Ягг Правая цепочка трансформирует Я( в некоторое сопротивление Яе, а левая Яе — в Яг В П-цепочке Я пуе выбирается меньше меньшего из Я, н Я; наоборот, в Т-цепочке Ясно — больше большего из Я, и Яз (см. рис.
3.3,с)), Таким образом, Т- и П-цепочки трансформируют «скачкообразно» Я, в Яе и затем Я в Я,, в отличие от одной нли от двух последовательно включенных Г-цепочек, у которых промежуточное сопротивление Яезр можно выбирать близким к среднегеометрнческому Я~'> = ч~Щ (см. рис. 3.3,д). Поскольку потери в Г-цепочке минимально возможные и пропорциональны коэффициенту трансформации г = Я,/Ягп то переход от Г- к П- илиТ-цепочкеведеткзначительномувозрастаниюпотерьотносительно минимальных (в 3...5 раз н более). Поэтому переход от Г- к П- и Т-це- 1 уь"б с г, г ) 4 Рнс. 3.3 Согласуюцтне цепочки нарсактманык т'.С-элементах и — Г-цепочка: Š— Т.цепочка, е — П.цепочка; г — Г-цепочка с уасинченноа индуктианостаю, С вЂ” диаграмма транс4юрмации сопротиапсиид 133 почкам целесообразен только с целью повышения фильтрации высших гармоник, удобства настройки н перестройки, необходимости учета емкостей и индудтивностей выводов транзисторов и ламп в Е и С-злементах их согласующих цепей.
В частности, при уменьшении Я о в (и) П-цепочке или увеличении аеас в Т-цепочке ценой увеличения в иих потерь возрас'тают их резонансные свойства, сужается полоса пропускания, но увеличивается фильтрация высших гармоник. В каскадах ламповых передатчиков широко используются П-цепочки. Входные и выходные емкости ламп учитываются в емкостях (или образуют емкости) П-цепочки, В транзисторных каскадах наряду с П- цепочками часто применяют Г- и Т-цепочки. Индуктивностн выводов транзистора и паразитные индуятивностн других злементов схемы (резисторов, разделительных конденсаторов) и монтажа учитываются в нндуктивностях (или образуют индухтнвносги Г- и Т-цепочек).
Пример использования в качестве межкаскадной колебательной цепи двух последовательно включенных Г-образных цепочек приведен на рнс. 3.4,а. Две цепочки последовательно трансформируют резистивную составляющую входного сопротивления второго транзистора в оптимальное нагрузочное сопротивление для первого транзистора. Часто генератор (одно- или многокаскадный) выполняется в виде отдельного законченного блока (модуля). В зтом случае на входе первого каскада устанавливаются цепочки для согласования с волновым сопротивлением кабеля, подключающего возбудитель, а на выходе последнего каскада ставят цепочку для согласования с кабелем, идущим к нагрузке.
Примеры построения таких цепочек показаны на рис. 3.4,б,в. Рис. 3.4. Схемы входных, меикаскадных и выходных цепей связи транзисторных генераторов !34 вятся частью колебательной стстемы. Конструкция лампы, и в частности выводов ее электродов, во многих случаях предопределяет конструкцию внешней части колебательной системы. Поскольку в открытых колебательных системах, например на отрезках двухпроводных длинных линий с укорочением волны, резко возрастают потери за счет излучения, на частотах выше !00 МГц колебательные системы ламповых генераторов выполняют в виде объемных резонаторов.
Формы резонаторов могут быть различными: цилиндрические, тороидальные, коаксиальные, радиальные, прямоугольные, полосковые и т. д. Однако поскольку современные геиераторные лампы имеют коаксиальную конструкцию, то используются главнйм образом коаксиальные, реже прямоугольные резонаторы. Перечисленные выше особенности построения колебательных систем на высоких частотах длл ламповых генераторов остаются справедливыми н для транзисторных. Однако благодаря низким питающим напряжениям и большим рабочим токам н, как следствие этого, небольшим входным н нагрузочным сопротивлениям 1десятки, единицы и даже доли ом) колебательные системы на сосредоточенных ЕС-элементах выполняют на частотах до 1...2 ГГц, а в микроминиатюрном исполнении — до 10...18 ГГц.
Конструктивно транзисторы выполняют с минимальными индуктивиостями выводов и в первую очередь — с наименьшей индуктивностью общего вывода. Для этого часто эмизтерный вывод в схеме с ОЭ (нлн базовый в схеме с ОВ) соединяют непосредственно с корпусом прибора, а остальные выводы делают в виде широких полосок. При этом межэлектродные емкости и индуктивности выводов транзистора относительно просто компонуются с осгальнымн 2.С-элементамн колебательной системы, выполненными в виде «полосок».
На относительно низких частотах (до 3...ЗОМГц), например в схеме на рис. 3.4л, при расчете емкости С, достаточно учитывать выходную емкость первого транзистора: С, = С,,„— С, „; при расчете индуктнвности Ц вЂ” индуктивность базового вывода второго транзистора; 2 =2, — 2, На частотах выше 30...100 МГц при расчетах выходной ЦС необхолимо также учитывать индуктивность коллекторного вывода, а прн расчете входной ЦС вЂ” емкость между базовым выводом н корпусом, т.
е. требуется учитывать Г-цепочки, образованные «внутри» транзистора. Более того, выпускаются специальные транзисторы, предназначенные для работы на УКВ и СВЧ, внутри корпуса которых (см. рнс. 3.4,г) во входной цепи добавлено специально несколько ЕС-элементов, образующих ЦС в виде ФНЧ-трансформатора и повышающих входное сопротивление транзистора до 0,5...1,0 Ом в диапазоне рабочих частот 100...200 МГц и выше. У ряда СВЧ транзисторов аналогичные ПС устанавливаются в коллгкторной цели. 136 к, г У „=И!+! ° !ИВИ1+1~ !$81* в с (3.1) где У, — волновое сопротивление линии; 6 = Збб'(еээУХ или 6 = = 2яэ!аэ„,л)с — электрическая длина линии в градусах или радианах; 1, = !э!е или ! = (,т' я — электрическая или геометрическая длина хинин в метрах; Х вЂ” длина волны в метрах„е — эффективная днэлект- Ф рическая проницаемость.
Для практики представляют интерес следующие частные случаи. 1а хам к еее вкя Гэй ахя а) л) хая сюи$ ее Аыд Ге г) еу) Рис. 3.6. Двухпроводная длинная линия и ее эквивалентные схемы 137 Как отмечалось, колебательные цепи ламповых генераторов выполняются на сосредоточенных ЕС-элементах на частотах до 30...100 МГц, а на более высоких — с применением объемных резонаторов на базе коаксиальных линий. Хотя в транзисторных генераторах колебательные цепи на сосредоточенных ЕС элементах реализуются на частотах до 1...2 ГГц, а в отдельных случаях до 10...18 ГГц, начиная с частот 100...300 МГц их часто также выполняют частично или полностью на распределенных АС-элементах, главным образом на отрезках несимметричных полосковых линий. Это объясняется тем, что прн реализации х.С-элементов на длинных линиях можно более точно выдержать значения их параметров и тем самым получить более точные характеристики проектируемых ЦС, Однако из-эа потерь в диэлектрике полосковых линий получаемые т.С-элементы оказываются с меньшей добротностью.
Покажем, как отрезок длинной линии (двухпроводной, коаксиальной, полосковой симметричной или несимметричной) можно использовать как элемент колебательной системы. Входное сопротивление длинной линии, нагруженной на некоторое комплексное сопротивление У (рис. З.бит). 1. При относительно низкоомной нагрузке Д„!/2, < 0,3 и малой электрической длине 1, < М8, когда 180 < 1, в знаменателе (3.!) можно пренебречь вторым слагаемым: ~ахв 1Вс!80+ Кч ® )а(зкв + ~н' (3.2) У, У, 2к1, 2,(Й где Е,„, = — '180 в — ' — ' = — '~; с = век — скорость света. в а Х с Таким образом, линия эквивалентна последовательной индуктивности, величина которой не зависит от частоты (рис. З.б,б).
2. При относительно высокоомной нагрузке !У„!(У, > 3 и малой электрической длине 1, < И8, когда 180 < 1, в числителе (3.1) можно пренебречь вторым слагаемым: 1 .1 ! . 1 У = — ~1 — 180 + — =)вС„+ —, (3.3) 2 1, где С, = — 180 ~ — — ' = — а . аУ„а2„2. с2; ' Таким образом, линия эквивалентна параллельной емкости, величина которой не зависит от частоты (рис. З.б,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
