Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 28

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 28)

Применение в таких широкодиапкюнных устройствах генераторов с резонансными контурами, перестраиваемымн вручную или автоматически, далеко не оптимально. Из-за !43 устройств автоматизации настройки контуры становятся громоздкими, а нз-за скользящих контактов ненадежными. Переход к широкодиапазонным генераторам без резонансных контуров позволяет обойтись без подстроечных и перестроечных элементов. В данном случае смена рабочей частоты передатчика сводится только к изменению частоты в возбудителе, а также к переключению выходного фильтра и перестройке устройства согласования с антенной (см.

ниже рис. 3.57). Это упрощает и ускоряет перестройку и настройку передатчика и в конечном счете повышает его надежность, удешевляет эксплуатацию. Одновременно переход к широкодиапазонным каскадам дает возможность снизить токи и напряжения на реактивных элементах колебательных систем, а следовательно, уменьшить в них потери и их габаритные размеры. В то же время необходимость выравнивания коэффициента усиления по мощности Кр в каждом каскаде по диапазону может привести к снижению абсолютного значения Кр и, как следствие этого, — к увеличению общего числа каскадов передатчика. Кроме того, при уровнях! ...1О кВт из-за сложностей в построении ферритовых трансформаторов (одного нз основных элементов шнрокодиапазонных ЦС), а также выходных колебательных систем в виде переключаемых фильтров (см. $3.9) применяют резонансные перестраиваемые ЦС и выходные фильтры.

Генераторы с коэффициентом перекрытия по частоте Ку = «э,!а„> 2 (точнее К > 1,7...1,8) условно принято считать широкодиапазонными, При этом в диапазоне от мириаметровых до х1етровых волн абсолютные полосы частот составляют от единиц килогерц до десятков мегагерц. Цепи связи в таких генераторах не обеспечивают ослабление высших гармоник в нагрузке, поскольку при работе на частотах ниже 0,5о~„вторая и последующие высшие гармоники попадают в их полосу пропускания и поступают в нагрузку. Например, на частотах до 30...150 МГц строят широкодиапазонные ключевые генераторы на транзисторах с Ку ь 30...100, в которых формы токов н напряжений на входе и выходе транзисторов могут одновременно существенно отличаться от гармонических.

Однако в большинстве случаев с целью уменьшить опасность паразитных резонансов на частотах высших гармоник в широкодиапазонных ЦС стремятся приблизить токи н напряжения на элементах ЦС, а также хотя бы ток (напряжение) на входе и выходе ЭП по форме к гармоническим. По этой причине, а также с целью достижения наибольшей линейности усиления в предварительных маломощных каскадах, в предоконечиом, а в некоторых случаях даже в оконечном каскаде ЭП работают в классе А. В мощных оконечных каскадах в целях повышения энергетических показателей ЭП работают в режиме класса В по двухтактной схеме (см.

Э 3.7). На частотах выше 100 МГц к шнрокодиапазоииым относят генераторы с К < 2, поскольку на этих частотах даже при небольших К < 1,7...1,е абсолютная рабочая полоса частот может составлять 144 примерно от 50 МГц до 2 ГГц и более. В этом диапазоне частот генераторы строят по одиотактной либо квадратурной схеме (см.

$ 3.8). В последнее время с выпуском так называемых балансных транзисторов, рассчитанных ддя работы только в определенных диапазонах частот, генераторы стали строить по двухтахтным схемам (см, Э 3.7). Во всех перечисленных генераторах ЦС выполняются с Х и 2. Они обеспечивают достаточную фильтрацию высших гармоник в нагрузке генераторов нли на входе последующего каскада. Таким образом, за нскяючением широкодиапазонных юпочевых генераторов, во всех остальных в нагрузку поступает практически только ток(напряжение) первой гармоники. ПОзтому оценивать широкодияпазонные свойства генераторов можно по энергетическим характеристикам, в час!э«ости по колебательной мощпоеп! первой гармоники Р,(в) и Р„(а), в р«1]5очей полосе частот.

Рассмотрим общие принципы построения шнрокодиапазонных генераторов. Осноиюе требование„предъявляемое, к этим генераторам и передатчикам, — получение в рабочем диапазоне частот от ге„ до «в, мощности Р (ю) с некоторой допустимой неравномерностью Ь=(Р— Р «)1Р (нлн выраженной в децибелах Ьз = 101011/(!в — Б)] = 1010(Р 3Р «„) на нагрузочиом сопротимеиин Е (а);близком к резистивиому и постоянному по величине Я,. Предполагается, что входная мощность, которую обеспечивает предйдущий каскад или возбудитель генератора (передатчика), поатояиная Р,„(ш) м сопяк Часто вместо Р,„оговарнвмтся напряжение У,„на реэнстивном:нягрузочном сопротивлении„обычно равном 50 нли 75 Ом.

При этом целесообразно, чтобы оконечный каскад передатчика обеспечивал необходимую мощность в нагрузке, работая в одном н том же режиме с наибольшим КПД во всем рабочем диапазоне частот. Хотя знергетическле харихтериетнки в предокоиечном и предварительных каскадах не сильно влияют на общие энергои«ческие показатели передатчика (при условии достаточно высокого Кр оконечного каскада), тем нс менее для лучшего использования в этих каскадах ЭП также целесообразно, чтобы во всем диапазоне рабочих частот их режим сохранялся близким к оптимальному, т. е. обеспечивался постоянныи уровень мощности прн наибольшем КПД.

Для достижения этого входные сопротивления выходных, межкаскадных и входных цепей связи шнрокодиапазонных генераторов (см., например, структурную схему двухкаскэдного генератора парис. 3.1) также должны быть близкими крезнстивным и постоянными повеличинеУ (а) = Я в заданном диапазоне рабочих частот от а„до а,. Таким образом, сформулированы основные принципы построения широкодиапазонных генераторов и отсюда — главное требование к 145 широкодиапазонным ЦС. Применявшийся ранее способ взаннной компенсации неравномерностей АЧХ отдельных каскадов приводит к значительной нестабильности харистеристик в процессе эксплуатации, в частности к сильной температурной зависимости, снижению устойчивости и увеличению опасности появления паразнтных колебаний, поэтому подобные решениа применяются все реже.

Основным элементом входных, мсикаскадных н выходных ЦС широкодиапазонных генераторов является трансформатор. В ламповых широкоднапазонных каскадах дня трайсформацин нагрузочных сопротивлений применяют трансформатор с магнитной связью между обмотками. В диапазоне средних рабочих частот он близок к идеальному трансформатору (ИТ), дискретный,коэффициент трансформации которого пропорционален опкилснию числа витков вторичной мз и первичной и, обмоток. Коэффициенты трансформации по напряжению, току и сопротивлениям определяются спотвстспншно по формулам Х~юуя~ = з! ~,К~ющ= 4мэ,1Чй„юи9з!зкз~ В эквивалентной электрической схеме на рис.3.9 помнмр ИТ учитываются омнчеасне сопротивления обмоток гзо газ и эквивалентное сопротивление потерь в магннтопрфводе Ям. Влияние ги, гж и Ям иа коэффициент трансформации, как Фравнло, иезначмгеяьяюе, и нх в первую очередь учитывают при оцецне мощности потерь Р и расчете КПД трансформатора Ч ю Р,Я'~, + Р ). В то же время парязнтные реактивные элементы в основном влнпот иа коэффициент трансформации н тем самым ограннчкмцот его полосу: снизу — эквивалентной нндуктивносп ю намагничивания первичной обмотки 1, сверху — индуктивностями рассеивания обмоток Ьзр Ьзз, эквивалентным н емкостями обмоток С„„Сю и зквиваяшпмой емкостью между обмотками С„.з.

Для расширенйя йояосы пропускання необходимо увеличивать Ь„и одновременно снижать 1.я и С„. Однако эти требования противоречивы. Рациональным конструированием удается обеспечить полосу пропускания с коэффициентом перекрытия до !0...30 на частотах О,!...!00 МГц ля рис. 3.9. Эквивалснтная злсктричсская слома трансформатора с матиитноя связью мокну обмотками г! г 1! а 1 ! ! ! !..! гз ! ! ! ! ! ! г д ! с 3 2'Зв Г авм ив кс л) Рис. ЗЛО, Траис$орматор иа отрсзкс длиииой линии При высокоомиых иагрузкак 50...200 Ом до !,..2 ГГи, 147 при сравнительно больших нагрузочных сопротивлениях (от 25 Ом примерно до 10 кОм).

Однако применительно к транзисторным генераторам они могут оказаться иепригоднымн. Для современных мощных генераторных транзисторов характерны очень низкие входные и нагрузочные сопротивления, измеряемые единицами и даже долями ом. При этом индуктивности рассеяния обмоток трансформатора с магнитной связью не должны превышать единиц и даже долей наногенри, что практически невозможно обеспечить. Для трансформации относительно малых сопротивлений в диапазоне частот от 0,1...1,0 МГц до 100...300 МГцс используют трансформаторы на отрезках линий с определенным заранее заданным волновым сопротивлением Я,.

При согласованном резистивном нагрузочном сопротивлении верхйяя граничная частота полосы пропускания трансформатора определяется только потерями в линиях. Принципы его работы рассмотрим на простейшем примере — трансформаторе на одной линии. На рис. 3.10,сз двухпроводная линия соединяет генератор У„н нагрузочное сопротивление В„. За счет сильной электромагнитной связи между проводами линии при Я, = Яи, если потерями в линни пренебречь, в любом ее сечении, в том числе и между выходными точками 2 — 4, наводится ЭДС, равная У„.

При резистивном нагрузочном сопротивлении, равном волновому сопротивлению линии Я (оз) = Я„= У,), модуль коэффициента передачи (коэффициента трансформации) по напряжению во всем диапазоне частот равен единице: ~КД = (ЯУ ) = 1 и линия — трансформатор вносит только фазовый сдвиг„<р = уф)с. Прн согласованной нагрузке одновременно будет резистивиым и постоянным входное сопротивление линии У (сз) = Я,„= 2„= Л„. Если на выходе соединить с корпусом верхний проводник линни (рнс.3.10,6), то на нагрузочном сопротивлении Ми получим противофазное напряжение У„(по сравнению с У в схеме на рнс.

Характеристики

Список файлов книги