Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 5
Текст из файла (страница 5)
После преобразований 1(лт — 1). (2.4) 23 л Можно видеть, что иа гармониках рабочей частоты лм сопротивление контура Л„по крайней мере в Др раз г« с« меньше, чем на резонансной частоте в, и имеет емкостный характер (т.е. ток с частотой гармоник течет в основном через емкостную ветвь контура).
В ГВВ, лампа которого работает в классе В нли С, анодный ток представляет собой последовательность импульсов и содержит кроме постоянной составляющей Г»а ха Э«»»- И ПЕРВОЙ ГаРМОНИКИ 1Ы таКжЕ СОСтаВЛЯЮЩИЕ ДРУГИХ ГаР- моник ( . Следовательно, напряжение на колебательном контуре состоит из напряжения первой гармоники У„, =!ыЕ, и напряжений других гармоник У„„= 1 !Л„!. Определим соотношения напряжений Уы и У~, чтобы решить, насколько напряжение на контуре У„близко к гармоническому. Для этой цели рассмотрим достаточно неблагоприятный случай: выходной каскад передатчика средней мощности (Д ~ 8...20; лампа работает с колебаниями класса В; амплитуда тока второй гармоники, обычно наиболее мощной, составляет 40 % амплитуды первой гармоники).
Расчет отношения У„~У„, с учетом (2.4) и (2.3) дает 0,03...0,013. Таким образом, даже для довольно неблагоприятного случая амплитудаа наибольшей гармоники напряжения на контуре составляет не более З,Уе от первой. Ее влияние на режим ГВВ практически незаметно, поэтому будем считать, что напряжение на анодном контуре ГВВ имеет гармонический характер: и„(г) = У„,совок, а напряжение на аноде лампы е, =Е,— У„,(1). Поскольку на аноде и на контуре амплитуда переменного напряжения одна и та же: и„, = У„то мгновенное напряжение на аноде (2.Я е, = Е, — У,совем. Знаки «+» в (2.1) и «-» в (2.э) указывают на то, что переменные напряжения на сетке и аноде противофазны. Ниже часто будет упоминаться коэффициент использования питающего напряжения, т.е.
отношение амплитуды напряжения на аноде У; (илн на колебательном контуре С~ы к напряжению Е, источника анодного питания: г, = У,!Е,). Наличие СХ лампы в ГВВ и уравнений (2. 1) и (2 5) вполне достаточно для построения ДХ. Рассмотрим методику их построения. Для примера возьмем СХ лампы, приведенные йа рис. 2.2. Зададим четыре параметра режима, необходимые для определения мгновенных значений е, и е,: Е, = 12 кВ; У, = ! 1 кВ; Е, = -200 В и У, = 600 В. Теперь, изменяя значения фазового угла «и в (2.1) и (2.5), найдем е,(ен) и е,(е!), а затем для этих значений по СХ определим значения 1,. Результаты вычислений удобно записывать в табл.
2.!. 24 Таблица 2.! Полученные таким образом ДХ показаны на рис. 2.2л и 6 штрих- пунктирными линиями. Приведенные в табл. 2.1 значения токов 1, и 1, соответствуют определенным углам а~ периода ВЧ для токов 1, =Яем), 1, =Яеи). Построив эти зависимости, получим графики импульсов анодного и сеточного токов. Для изучения условий работы ГВВ и классификации рабочих состояний введено понятие режима работы (электрический режим ГВВ, тепловой режим лампы, транзистора). Термин езлектрический режим» охватывает всю совокупность электрических параметров ГВВ (или его отдельных частей), определяющих его состояние, свойства, характеристики. Одной из характеристик электрического режима ГВВ является напряженность режима, оцениваемая степенью искажения верхней части импульса выходного тока электронного прибора ГВВ.
Численной мерой напряженности режима служит коэффициент использования анодного напряжения для ламповых ГВВ ~ = У,(Е, и коэффициент использования коллекторного или стокового напряжения для транзисторных ГВВ г, У„/Е„или ~ = ЩЕ,. В ламповых ГВВ явление искажения импульса анодиого тока обусловлено перераспределением катодного тока между анодом и сетками.
По степени проявления указанных признаков все режимы по напряженности делят на четыре группы: недонапряженный (ННР), граничный (ГР), слабоперенапряженный и сильно- перенапряженный (ПНР). Для выявления связи между параметрами режима ГВВ, их ДХ и формами импульсов 1, и 1, можно изменять параметры режима и строить соответствующие графики. На рис. 2,7,а и 2.8,а приведены ДХ для анодного 1, и сеточного 1, токов, а на рис. 2.7,6 и 2.8,6 — графики соответствующих импульсов анодного и сеточного токов для примера, использованного при построении табл. 2.1, но для различных значений У, = 0; 4; 8; 11; 12 и 14 кВ (соответственио графики 7 — 6).
Из графиков следует: 1. При малых значениях У, (графики 7 — 3) ДХ анодного тока имеют круто возвышающуюся часть и частично совпадают с осью абсцисс. Импульсы 1, имеют почти косинусоидальиую форму, импульсы 1, — малую амплитуду. Мощность, рассеиваемая на сетке в этих режи- 25 ге е.с гао ао Ба О М 8 Гг Гб 2а е„ка а Ба Ба аа )2а к) б4 Рнс. 22Х Динамические характеристики (е) и форма импульсов анолного тока (б) (с " 4Б 25 О ' В Г2 ХБ 2О е,.ка О БО БО аа гетгаеа а> Б) Рис.
2ак Динамические харакгерисгики (а) и форма импульсов сеточного тока (б) мах, мала. Все рассматриваемые случаи относятся к недонапряженному режиму. 2. Графики 4 соответствуют граничному режиму. Здесь несколько изгибается верхняя часть ДХ га, импульс г, приобретает плоскую вершину. Амплитуда импульса (, становится заметно больше, при этом вершина его несколько приподнята. 3. Графики 5 относятся к слабоперенапряженному режиму.
Верхняя часть ДХ (а загнута вниз. Импульс (а имеет провал в средней части. 26 Амплитуда импульса е, резко увеличена. Рассеиваемая на управляющей сетке мощность заметйо увеличена. 4. Графики 6 соответствуют сильноперенапряженному режиму. В этом режиме (У, > Е~ ДХ (, достигает начала координат н имеет участок, совпадающий с осью абсцисс при е, < О, импульс анодного тока раздваивается, амплитуда импульса г, велика и он сильно деформирован. Рассеиваемая на сетке мощность велика н может превысить допустимое значение. Изменение формы графиков ДХ и формы импульсов анодного с, и сеточного (, токов вблизи ГР и в ПИР объясняется явлением перераспределения катодного тока между анодом и сеткой. Зто явление поясняет рис.
2.9, на котором приведены СХ для г, н г„снятые при одинаковом напряжении е„и характеристика катодного тока е„(штриховая линия). Можно видеть, что по мере уменьшения е, анодный ток уменьшается, а сеточный — растет монотонно до граничного режима. При дальнейшем снижении е, резко уменьшается влияние анода на анодный ток, поэтому все большая часть катодного тока попадает в сеточную цепь. В тетродах перераспределение катодного тока происходит между анодом и экранирующей сеткой, на которой имеется высокий положительный потенциал Е, вследствие чего характеристики токов г', и ( в области ГР очень крутые (см.
рис. 2.3,а). Если на СХ анодного тока в области граничного режима отметить точки наибольшей крутизны (точки аг на рис. 2 9) и затем соединить их линией, то это будет лилия граничного режима (ЛГР). Рассмотренная выше методика построения ДХ позволяет кроме анализа режимов ГВВ также рассчитывать для любого режима мгновенные значения анодного и сеточного токов, по которым можно построить их импульсы.
Зта методика позволяет также рассчитывать средние значе- -гг -у -6 -о О 3 е у е,кд рис. 2.9. К перераспредепснию катодного тока менку анодом и ссткоя в триоде 27 ния т„ /, за период ВЧ, а также составляющие этих токов и может рассматриваться как основа графоаналитического метода расчета ГВВ. Основные операции этого метода следующие: 1. Выбираются исходные параметры режима ГВВ: Е„Е„(/„(/,. 2. Период ВЧ делится на А/ равных частей: авто/ = 360'/А/. Число /!/ выбирают равным 36, 48 либо 72 (для большей точности). Для каждого дискретного значения фазового угла отт„= /сА!вт, где О < /с < /т/ — 1, по формулам (2.1) н (2.5) рассчитывают значения е, (отто) и е, (отт„), а затем по СХ определяют соответствующие значения токов 1,(отто) и !', (отт ) (см.
табл. 2.1). 3. По формулам численного гармонического анализа определяются значения постоянных составляющих 1ги 1, и амплитуды первых гармоник 1ьп 1„анодного и сеточного токов: и-! х!- ! 1 . 2 1 = Ю Х ! (отто); 1'! = // Х ! со (отто); «=о о=о (2.6) !о- ! от- ! 1,„= — ) /,(ак„); т„= — " т, (отт„) соз(отто). 1 .. 2 о=о о=о 4. Зная исходные параметры режима ГВВ и полученные из (2.6) значения токов в анодной и сеточной цепях, можно определить все остальные параметры режима этого ГВВ, а именно: полезную мощность, отдаваемую в нагрузку, Р, = 1„(/,/2; потребляемую анодной цепью мощность Ро = Е,/,о; КПД анодной цепи В = Р,/Ро; сопротивление нагрузки в анодной цепи Я, = У,/1„; мощность, потребляемую сеточной цепью от предыдущего каскада, Р„= 1„(/,/2 и др.
Важное достоинство графоаналитического метода расчета ГВВ— высокая точность, поэтому его элементы использованы при математическом моделировании ламп (см. $ 2.18). Недостатками этого метода, которые существенны лишь прн расчетах без ЭВМ, являются значительная трудоемкость и его однонаправленность, из-за которой исходнылти величинами всегда должны быть Е„Е„(/, и У„а рассчитываются токи, мощности и КПД.
2.4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА РАБОТЫ ГВВ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ПРИБОРОМ Выше было показано (см. 8 2.1), что в передатчиках ГВВ выполняют разнообразные функции (усиление напряжения и мощности, умножение частоты, модуляция и др'.). Вследствие этого анализ работы ГВВ применительно к той или другой реализуемой им функции обычно сводится к решению следующих задач: 28 ! . Рассматриваются режимы работы ЭП в ГВВ, собраниых по различным схемам, определяются характеристики этих режимов и связь их с энергетическими показателями ГВВ.
Выбираются энергетически эффективные режимы. 2. Анализируются особенности управления режимами ГВВ, определяются связи между характеристиками режимов ГВВ и результирующими модуляционными характеристиками, а также условия минимума нелинейных искажений. 3. Устанавливается спектральный состав колебаний на выходе ГВ — необходимый показатель для проектирования колебательных систем. Однако общего метода, который бы позволил выполнить анализ ГВВ с различными ЭП без упрощений и приближений, в настоящее время не существует. Главной причиной такого положения являются инерционность процессов в ЭП и нелинейность их характеристик.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
