Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Наряду с указанными схемами в радиопередающих устройствах прн построении как мощных ламповых передатчиков ДВ и СВ, так и передатчиков в диапазонах УКВ н особенно СВЧ, где обычно требуются небольшие козффициенты перекрытия по частоте, широко используются резонансные узкополосные мостовые схемы. Принцип построения резонансных мостовых схем удобно рассматривать на примере сломения мощности Ж идентичных синфазньгх генераторов. Общая структурная схема на рис. 3 4! содерзат Ж одинаковых четырехполюсннкоа и тт баяластных резне!оров й Я, включенных по схеме многолучавой заезды.
Чагырехполюсники обеспечивают необходимую трансформацию сопротивлений !ануй„в'Я и фазовый сдвиг на 90".Прн згом тойн всех генераторов суммируются в основной нагрузке й„и компенсируются'в 'балластных резисторах Яе. При резистивных нагрузке Я„, входных Мех и балластных Яе сопротивлениях в качестве четырехуюлюсников можно 'использовать П- нли Т-цепочки на АС-зло. ментах (рис. 3.42,а-'-г) с одинаковыми шу модулю реактивными сопро1нвлениямн: где еь — рабочая частота. С позиции дополнительной фильтрации высших гармоник ВЧ генераторов, а также практичсекой реализации 7.С-элемрнтов в мнкрополосковой исйолнении на УКВ и СВЧ нредпочтительиее чстырехполюсники в виде ФНЧ (рис, 3.42,а и 6);-В качестве ннх можно использовать также чствсртьволновые отрезки длинных линий с электрической длиной!, = М4 (рис.
3.42.д) с волновым солротивлснием Х, = Х. Если геометрическая длина получается большой, линию можно укоротить ((, < М4 ), а на ее входе и вьжодс параллельно включзггь 'дополнительные сосрсдоточениыс конденсаторы С „(рис. 3.42,с). В этом случае волновос сопротивление линии 2У", и реактивное сопротивление 'Х дополнительных кондснсат6ров' опредааяютс» пз свотношвннй =мы~~У ' '=~в, 1-ю~аидмчд) при (, м Эг4. ° Реактмвные сопротивления 2,С-элементов н волновое сопротивление чствсртьволновой линни Я, опрсделяютея шш Х-:~с' "®~%А (3.26) , Отметим, что произвольное соотношения:между входными и натру.. зочцыми сопротивлениями (Я =Я и Я„)достигается соответствующей У, ансформаци .в чстйрехпошрсннкйх, т, с, выбором значений Х нлн , согласно (3' . Однако для наибольшей широкополосности надо вйбнрат~ ' ент трансформации чспярехполюсников равным Еднинца. Нрн ЗтОМХм В, - "Я,„|ЯЕ'И Я„Я /Ф.
Важным пракпгчееким примерам являютея мостовме схемы для суммирования мощностей двух ошишповьш генераторов ( М м 2). Обычно мост строится прн одинаковых входных и нагрузочных сопротивлениях (Я, = Я,„з = Я„= Я). Тогда на основании (3.26) реактивные сопротивления ЬС-элементов илн волновое сопротивление чствертьволновых линий определяются бак Х = Е„= ~Г2Я. На рис. 3.43 показаны две схемы: Первую из йих,'выполие»ную на четырсхполюснийах'из Н-цепочек (рис.
ЗЭМТИ), широко;используют лля сложения мощностей в передатчиках ДВ и СВ днапазоноаь построенных в виде двухйплукомплектов. В т6)ксврсмя Схема парис. 3436 применяется в диайаэоце УК —" СВЧ, гдстМметрическая длина линий оказывается небоиьшой. При построении цощных передатчиков целесообразно, чтобы балластный резистор, в котором при отклонениях от номинального режима может рассеиваться значительная мощность, был соединен с корпусом. Это позволяет его отнести в спюоиу от основной схемы и лучше охлаж- $93 сз сх Рнс.
3.43. Резонансные мостоаыс схемы азоннннн оо току юух сммяетояон. дать. На низких частотах (нялример, в схеме иа рис. 3.43,а) Яе цодапочают через дополнительный трансформатор, как в схемах на рис. 3.39. В схеме парис.3.43,бои подключается через дополнительные линии, как показано на рис. 3.44л. Такую мостовузо схему на УК — СВЧ называют сибридныы кольцом. В отличие от исходной схемы, которую называют гибридным зиройнинам, здесь добавлены еще две линии дящюй З(4 и ЗЗу4 с таким же волновым сопротивлением. Таким образом, все четыре линии образуют кольцо (нли прямоугольник) общей длиной ЗМ2. Иногда для достижения симметрии схемы вместо одного Ле = Я включают два балластных резистора йео = 2й (показаны в скобках на рис. ЗА4,а).
При выполнении моста иа симметричных полосковых нли двухпроводных линиях линию длиной ЗМ4 можно заменить четверть- волновой, но с «опрокидыванием» фазы (см. рис 3.44,б). В частности, такой мост используется для сложения мощностей КВ передатчиков, причем в качестве Я„н Яе вклйчаются две антенны, Меняя фазу ВЧ колебаний одного из передатчиков иа! 80о, осуществляют перевод работы двух передатчиков с одной антенны иа другую. б ~гь,г а) Рис. 3. 44.
Моссоаыс схемы на отрезках нинин !94 Четырехполюсники, на которых выполняются мостовые схемы, обеспечивают поворот фазы на 90о и необходимую трансформацию сопРотивлений тодько на фиксиРованной частоте (хяа = сопзг). ПРактическн полоса пропускания в таких мостовых схемах составляет не более 3...5%. Для расширения полосы пропускания до! 0...30% на НЧ используются более сложные, но и более широкополосные четырехпояюсники на ЬС -элементах. В диапазоне СВЧ для этого применшот многоступенчатые мостовые схемы с суммированием двух и большего числа генераторов (й1 = 2, 3, 4,...) либо осуществляют суммирование по два (бинарные сумматоры) с Ф = 2, 4, 8, 16,... На рнс. 3.45 показаны примеры с )т = 4.
В общак схемах подбираются (рассчитываются на ЭВМ) оптимальные волновые сопротивления отдельных линий; число стуленей, а также сопротивления балластных резисторов в зависимости от числа суммируемых генераторов 2т и требований к полосе пропускания. Коэффициент перекрытия по частоте в таких мостовых схемах может достигать Ку = 2...4 и выше. Широко используют также квадратурные мостовые схемы сложения. В этом случае выходные напряжения генераторов Г, и Г1 сдвинуты по фазе на 90'. Для совместной работы двух одинаковых генераторов квадратурные мосты.
обычно выполняют при равенстве входных (Явх, = Л э) и нагрузочнйх (Гх„= Гхе) сопротивлений. Очень часто их выбйрают одинаковыми: Мах, = Вв„з = йе = й„, где значение й выбирается стандартным, например равным волновому сопротивлению подводящих линий. В общем виде (рис. 3.46) квадратурный мост содержит два «продольных» четырехполюсника, обеспечивающих поворот фазы на 90' и трансформацию сопротивлений й в 0,5Я„- н два «поперечных» четырехполюсника, обеспечивающих также поворот фазы на 90' и трансформацию 1:1 сопротивлений й илн Гч„.
В схеме иа рис. 3.46 напряжение генератора Г, опережает по фазе иа 90' напряжение генератора Гг Рис 3.45. Широходиапазониые но«по иа чогвартавонновых наинах: о — ннопнхгпаааахн«4 — а атинвроааннаи ао ваа 195 т Я l ьт и ф Риа 3.46. Стру«ттрная таама твадратзрно- Рис. 3,47. Рстонансньм иааараттрнмс то моста монна: а — на сСоасмннат; б — на странах мним Сигналы с обоих генераторов проходят через чстырехполюсники 1 — 4 по двум путям, так что напрюкення обоих генераторов суммируются в Ян И ВЫЧнтаЮтСЯ В 1тб Н ОДНОВРЕМЕННО НаПУЯжсинс От ОДНОГО ИЗ ГЕНЕРаторов отсутствует в точке подключения другого, Этим самым достигается их взаимная развязка, т.
р. баланс мостовой схемы. Четйрехполюсники можно выполнять нз П-, Т-цепочек на сосредоточенных ЬС-элементах либо на отрезках линий (см. рис. 3.42), у которых реактивные сопротивления Х или волновые сопротивления Х, определяются из уыовнй заданной трансформации сопротивлений (3.2б): Х~ = У„л = т)0,5Я Я„вЂ” для двух «продольных» четырехполюсииков, Хт = Ест = М и Хт = Ест = бсн — дла пеРвого и втоРого «попеРечныхн четырехполюсников. При этом в качестве четырехполюсинков нсполь зуют обычно П-цепочки, что"позволяет объединять емкости соседних четырехпслюсников (С, + Ст) и (С, + С,) и уменьшать общее число реактивных элементов до восьми.
В результате получаем мостовые схемы, представленные на рис. 3.47. Отметим, что квадратурный мост на линиях в технике СВЧ наэывают дяухзкяейфобьиб нацраямнным онсвбнтбииселем. Полоса Пропусканиа квацратурных мос1ов На рис. 3.47 составляет 5...10 %. Для расширения полосы до 20...30% увеличивают число ЬС- чстырехполюсннков или линий и шлейфов н оптимальным образом подбирают реактивные элементы или волновые сопротивления линий и шлейфов.
Однако зто резко усложняет конструкцию, увеличивает геометрические размеры. Кроме того, возникают трудности технологической реализации линий и шлейфов с сильно различающимися волновыми сопротивлениями. Поэтому для достижения Ку = 1,4...1,7 и выше переходят к квадратурным мостовым схемам, в которых используются ис 3) а~ Рнс.
3.48. Каыаытиннаа мосты на саааанныа ннннаа только электрические свази между отдельными элементами, но н магнитные. В диапазонах УЕВ и СВЧ мостовые схамы на уровне мощности выше 0;1...1,0 кВт выполняются на двух связанных четвертьволновых линиях, которые раа1олагаются на определейном расстоянии друг от друга и помещаются в общий экран круглой нлн прямоугольной формы (рис. 3.4$Ф). Принцип работы такого моста удобно рассмотреть в режиме деления мощности.
Допустим, к выводу" 1 иа рис. 3.4а,л подключен генератор У„, а к выводам 2 — 4 — резисторы Я, = Я, '= Ма = А'. Под действием. няирюкения У„к верхнюю линию поступаетток. Часть этого тока проходит в резистор Мы и часть мощности генератора будет поступать в Мз с задержкой по фазе иа 90'гОдновременно другая часть входного тока генератора будет поступать в июкиюю пинию. Благодаря электрической связи в нижней линии наводится ток 1„а за счет магнитной связи — ток 1„. Оба тока суммируются в Я н вычатаются в Яы Поэтому связь между линиями должна быть такой, чтобы: !) токи 1, и 1„были равны по модулю, при этом в Я4 не булет выделяться мощность н вывод 4 моста окажется развязанным относительно вывода 1; 2) мощность (напряжение) генератора Г, поровну делилась между выходами 2 и 3, при этом напряакенне' на выходах 3 н 2 имеют сдвиг по фазе -90а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
