Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 27
Текст из файла (страница 27)
3. При относительно высокоомной нагрузке !'Ц/Я, > 3 и электрической длине, находящейся в интервале от И8 до ЗИ8, т. е. не более чем в 0,5...1,5 раза отличающейся от И4, когда !180! > 1, в знаменателе (3.1) можно пренебречь единицей: 2' и -!У,с!Об + Щ,. 138 Частотная зависимость реактивной составляющей Х,„= -У„сгйб близка к частотной зависимости реактивного сопротивлейия последовательного ЬС-контура Х„(а) = вŠ— !IаС вблизи его резонансной частоты.
Поэтому линию можно представить последовательным соединением, состоящим из 2 С,„,-контура и сопротивления нагрузки Д„я, = У~/У. (рис. З.б,г). Величины Ем, и С,„, выбираются из условия настройки контура на частоту ае = !АДЕ,„,С,, на которой электрическая длина линии равна М4, а также из условия, что при расстройках в пределах Кв — вава! < 0,2...0,3 обеспечивалось равенство Хсс(а) = Х,„(а) линии.
Для этого характеристическое сопротивление контуравыбирается в 2 раза меньше волнового сопротивления линии: р = аЬЕ»„, = = 1йаьС,„, = 0,52„. 4. При относительно низкоомной нагрузке 1У„!/2„< 0,3 и электрической длине, находящейся в интервале от М8 до ЗМ8, т. е. не более чем в 0,5...1,5разаотличающейся ото,когда~!00~ >1,в числителе(3.1) можно пренебречь единицей: Проводя аналогичные третьему случаю рассуждения, можно линию представить параллельным Ь См,-контуром и эквивалентным сопротивлением нагрузки Е„м, = Л,Щ„(рис.
З.б,д). Величины 2 „, и С, выбираются из условия настройки контура на частоту са~ = 1/~Г См„ на которой электрическая длина линии равна 274, а также из условия равенства реактивной проводимости контура В с(еэ) = езС, — 1/аХ., реактивной составляющей В,„= (-1/У,) сгйб входной проводимости линии пРи РасстРойках в пРеделах 1(а — ее)7ее[ < 0,2...0,3. Дла этого характеристическое сопротивление контура выбирается в 2 раза выше волнового сопротивления линни: р = в Ь, = 11соеС,„, = 2,г.„.
Важно отметить, что в 3-м н 4-м случаях, когда электрическая длина не более чем в 0,5...1,5 раза отклоняется от И4, линия осуществляет инверсию (обратную трансформацию) нагрузочного сопротивления (2 -+ У, = 2,'з)2„). Рассмотрим особенности построения колебательных цепей ламповых н транзисторных генераторов с использованием отрезков длинных линий.
В ламповой технике главным образом используются коаксиальные колебательные системы, которые обеспечивают высокую собственную добротность, малое излучение электромагнитной энергии в окружающее пространство н удобно соединяются (стыкуются) с мощными лампами УКВ-СВЧ диапазонов, имеющими асимметричную пирамидальную конструкцию кольцевых выводов всех электродов. Наибольшее распространение получили два варианта конструкций: с одно- и двухсторонним (по отношению к лампе) расположением резонаторов. В качестве примера на рис. 3.7,а и 6 показаны соответственно упрощенная конструкция с двухсторонним расположением резонаторов и эквивалентная электрическая схема УКВ-СВЧ генератора на металло- керамическом триоде, включенного по схеме с ОС.
Для уменьшения индуктивности вьвода сетка лампы непосредственно соединена с корпусом по ВЧ и по постоянному току. Поэтому на катод подается запирающее напряжение смещения Е„положительной полярности. Выводы катода н анода лампы изолированы от корпуса по постоянному току с помощью разделительных конденсаторов С, и С . Разделительные н блокировочные конденсаторы (С „,, С ) в ламповых генераторах УКВ-СВЧ являются обычно конструкционными, т.
е, образуются между поверхностями соответствующих электродов и дета- 139 лей конструкции, разделенных твердым диэлектриком (слюда, фторопласт и др.). Толщина диэлектрика л выбирается из условий необходимой зиектрической прочности и требуемой емкости конденсатора Ср (или Сс„). В большинстве практических случаев для определения их емкости можно пользоваться соотношением для плоского конденсатора: С = ау/4кЬ, где е — относительная диэлектрическая проницаемость применяемого изолятора; Я вЂ” площадь поверхности электродов, образующих конденсатор.
В качестве индуктивностсй входного и выходного контуров используются отрезки короткозамкнугых коаксиаиьных линий, электрическая длина которых /, < Л/4 (3.2), Роль контурных конденсаторов С„выполняет главным образом входная (или выходная) емкость лампы С,„(или С ). Длина/', находится из условия настройки эквивалентного параллельного контура С„Ьэ„в резонанс на рабочую частоту ах 1/вС, = еэ2э = Я,18(2и/,/Л) пРи /, < 2/4. Здесь для коаксиальной линии У, = 138 18(/3/4, где.0 — внутренний диаметр внешнего проводника; Н вЂ” внешний диаметр внутреннего проводника.
Размеры Э и Н выбираются из конструктивных соображений — сопряжения с цилиндрическими выводами лампы (см. рис. 3.2д), а также обеспечения электрической прочности. Отношение /3/Н обычно находится в пределах 1,5...2,0. При этом достигается волновое сопротивление У, = 24...40 Ом, т. е. близкое к тому, при котором оказываются наимейьшие потери в линии. На основной частоте а линия, настроенная вместе с емкостью С, в резонанс, создает эквивалентное резнстивное сопротивление /1 — сопротивление контура прн отключенной нагрузке.
Чем больше /1, тем меньше потери в контуре. Потери складываются нз следующих величин: г„— распределенное сопротивление потерь по всей длине линии; гы — эквивалентное сопротивление потерь в контактах короткозамыкателя (поршня) на конце линни; гш — эквивалентное сопротивление потерь в контактах в начале линии — в местах соединения линии с лампой.
Сопротивление Я определяется по формуле где в(х) = 4зш'х/(2х+ зш2х); х = 2к/,/Л. Отсюда следует, что минимальныс потери оказываются прн /, = Л/4, когда М = Я„= Е'/(яг„/4+ + г„,); по мере ее укорочения потери резко возрастают. Поэтому практически длину резонатора выбирают в пределах 0,1Л < /, < 0,25Л. На высоких частотах геометрическая длина линии может быть очень малой и конструктивно невыполнимой. В этом случае ее электрическую !4! длину увеличивают на Х/2. Однако в интервале 272 < 1, с ЗЫ4, где короткозамкнутая линия также эквивалентна индуктивности, коэффициент ~р() практически линейно возрастает с 0 до Зя/4 (а не с 0 до я/4— как при увеличении 1, от 0 до М4), т.
е. потери, обусловленные г„, возрастают в 3 раза. Настройка контуров осуществляется перемещением поршней — короткозамыкателей, изменяющих длины линий, т. е. эквивалентные индуктивности Е,„,. Связь с предыдущим каскадом и нагрузкой выполняется индуктивной или емкостной. Индуктивная связь в виде петли устанавливается в «пучности» тока, т. е. вблизи короткозамкнутого конца линии (часто в первую очередь в перестраиваемых генераторах непосредственно в поршне), емкостная связь в виде неболылой шайбы («пяточка») устанавливается в «пучносги» напряжения, т. е.
вблизи разомкнутого конца линии. В примере на рис. 3.7 ВЧ сигнал в катодный контур подается через индуктивность связи Ьч«, а усиленные ВЧ колебания снимаются с анодного контура через емкость связи С . Примеры конструкций мощных ламповых генераторов с коаксиальными резонаторами обсуждаются в [141.
При построении колебательных цепей транзисторных генераторов индуктивности выполняют в виде отрезков длинных линий на частотах выше 300 МГц, а емкости — на частотах выше 1000 МГц. В качестве отрезков длинных линий используют несимметричные полосковые линии. Для этого на металлическом основании, которое одновременно может являться радиатором, крепится диэлектрическая пластина (фторопласт, ситал, поликор, кварцевая пластина и др.) толщиной 0,5...2 мм, фольгированная с двух сторон. Путем травления на верхней стороне оставляют отрезки линий: узкие с наибольшим волновым сопротивлением У, ~ 150 Ом для реализации индуктивностей согласно (3.2) и широкие с наименьшим волновым сопротивлением У, = 10...20 Ом для реализации емкостей согласно (3.3).
Небольшая регулйровка (в процессе настройки генераторов) индуктивностей в сторону больших значений и емкостей в сторону меньших значений осуществляется уменьшением ширины линий. Блокировочные и разделительные конденсаторы обычно выполняют сосредоточенными, но специальной конструкции. Выводы конденсаторов представляют собой металлизированные полоски на их корпусе. Это позволяет уменьшать до минимума индуктивности выводов конденсаторов и легко соединять с остальными элементами схемы.
Блокировочные дроссели выполняют сосредоточенными или в виде отрезков длинных линий длиной 1, = И4. Согласно (3.1) и рис. З.б,д входное сопротивление четвертьволновой короткозамкнутой линии (У = О) равно бесконечности 2 = <о, а потому такой дроссель не шунтирует ВЧ цепи генератора на данной частоте. На рис. 3.8,д представлена электрическая схема УК — СВЧ транзисторного генератора, в которой емкости и индуктивности входной и 142 сзэ ки Рнс. 3.8.
Зиаггричсскал скопа и эскиз конструкции (топологии) УКВ СВЧ траинкторного гснсратора выходной ЦС, а также блокировочные дроссели выполняются на отрезках длинных линий. Пример конструкции УК — СВЧ транзисторного генератора показан на рис. З.й,б. На металлическом основании (радиаторе) укреплены транзистор и две дизлекгрические металлизированные с двух сторон пластинки. На каждой из ннх путем соответствующего травления оставлены полоски — отрезки линий, на которых реализуются емкости, индуктивности, блокировочныедроссели, а также 50-омные подводящие линии.
Кроме того, на пластинках оставлены контактные площадки для подключения разделительных и блокировочных конденсаторов, выводов транзисторов, источника постоянного тока и для соединения с корпусом «нижних» выводов 2,«„, и Се„. 3.4. СХЕМЫ ГЕНЕРАТОРОВ С ШИРОКОДИАПАЗОННЫМИ ЦЕПЯМИ СВЯЗИ Во многих радиотехнических системах передатчики работают в широком диапазоне частот. Например, в системах связи и вещания дека- метровых волн требуется быстрм перестройка передатчика в диапазоне 1,5...30 МГц, в системах связи — перестройка в отдельных полосах диапазона 30...300 МГц, в диапазоне дециметровых волн требуются усилители мощности (генераторы) с полосами пропускания 220...400, 500...1000, 1000...2000 МГц и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
