Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Рнс. 6,11. Схема синфазного моста ив трансформаторе с ферритом Рнс, 610. Схема «квллрзтного» моста 113 В широкополосных усилителям со сложением мощности использу' ются мосты, обладающие достаточной развязкой и приблизительно по. стоянным коэффициентом трансформации во всей рабочей полосе, В синфазном мосте на рис. 6.11 в качестве широкополовного фазовра. щателя использован автотрансформатор на феррите.
Такой мост широ. ко применяется в многооктавных усилителях вплоть до УКВ диана. зона. В качестве широкополосного моста СВЧ часто используют так называемый направленный ответвитель (рис, 6,12), состоящий из двух Рис 612 Схема широкополосного квадратурного мостз на связанных линиях (а), его сечение (б) и обозначение на принципиальных схемах (в) мах (в) связанных линий длиной )з/4 на средней частоте диапазона и балласт- ' ного резистора. Из курса электродинамики известно, что напряжения в точках д и 4 сдвинуты на 90' в полосе порядка октавы. Следовательно, это квадратурный мост.
При достаточно сильной связи между линиями этот мост может делить мощность генератора, подключенного в точке 1, поровну между равными нагрузками, а также складывать в об- щей нагрузке мощности одинаковых АЭ. Мостовой метод развязки генераторов, работающих на общую на- грузку, имеет принципиальный недостаток КПД моста снижается, когда соотношение напряжений на входах моста отличается от номинального. При этом через балластные резисторы начинает течь ток, и часть мощности рассеивается в них.
Сохранить КПД мостовой сумми- рующей цепи близким к 100% при отключении нескольких генерато- ров или изменении соотношения их напряжений невозможно без ком- мутации выходных цепей усилителей, Рассмотрим влиянве неидентичносги генераторов на мощность в нагрузке и КПД моста-сумматора Поскольку мостовая схема лпнейна, комплексная амплитуда тока 1з в нагрузке равна линейной комбинации входных токов 1з и!з (рис. 6 6): 1з = азгз+ аз)з.
(6 42) Дла моста с симметРичными злементами коэффициенты аз н аз одинаковы н тогда 1з = а (1з + 1з). (6 43) Если сдвиг по фазе между токами 1, и 1, отличается от номинального на угол ф (номинальный сдвиг равен 0' в синфазных и 96' в квадратурных мостах), то ! з аз(/з+/з+2!з7зсозф). (6 44) Входные сопротивления моста-сумматора не зависят от соотношения напряжений генераторов. В мостах для сложения одинаковых мощностей они равны между собой )твх = озг'1з = Ф)з Поэтому сумма входных мощностей моста Р.„=Р,+Р,=п,б(П РП) )т,„, а мощность, поглощаемая в нагрузке, ! в=в 6!о Гтп, 144 (6,46) (Ь 46) (6,47) Тогда КПД моста е учетом (6.44) равен 2/ / сезар 1 Чм=~(+ ) оз ЙФвх.
/1+/1 Козффнцнент аз/1//1 х рассчитаем исходя нэ условия ластном резисторе в номинальном режиме, т. е. прн в результате азФ/(я = 0,5. (6,46) отсутствия потерь з бал!ь= / Ф=ОФ Чм= 1Ф (6.49) Для произвольного соотношення 1з н 1з 2 (/г//з) соэ в 1+ (/т//з)з (6.50) Отсюда следует, что КПД моста, предназначенного для суммяровання мощностей одинаковых генераторов, снйжается нэ-эа неравенства модулей входных то.
ков н отличия сдвнга нх фаз от номннального. Если рэзлнчне токов по амплнту. де не больше 10 ... 20%, а угол ф не более 6 ... 10е, то потери мощности з бал. лестном резисторе не превышают 2% н нмн можно пренебречь. Реальный КГ1Д моста-сумматора не достигает 100% даже прн совершенно идентичных генераторах. Это объясняется потерямн з реактнвнын элементав моста, которые не уннтызалнсь в проведенном аналнзе. Рнс. 613 Схема мостевого уснлнте- ля на многополюсных мостах Рнс. 634.
Схема постового уснлнтеля с лрнмененнем комбняацнн мостов 41э Если необходимо суммировать мощность большого числа АЭ, применяют более сложные схемылгостов, например так называемые многополюсные мосты (рип. 6.13). Они позволяют объединить произвольное число АЭ (обычно не более 16). Используются также комбинации моатов (рис. 6. ).
В схеме на рис. 6.13 складываются мощности А/ АЭ в общей нагрузке без потерь в балластных резисторах лишь при равенстве модулей и совпадении фаз выходных токов АЭ: 1, = 1, = ... = 1м, В реальных условиях эти соотношения могут нарушаться по ряду причин, например может отказать один или несколько АЭ, кроме того, токи 1„1„ „., 1н практически всегда несколько различаются вследствие техноло. гнческого разброса параметров АЭ. Поэтому часть мощности АЭ неизбежно рассеивается в балластных резисторах моста, н мощность в общей нагрузке оказывается меньше суммы мощностей АЭ, т.
е, Ч„( 1. навар (6.53) где Рд — выходная мощность одного нэ генераторов. В балластных резисторах моста сумматора будет рассеиваться мощность Рвал =(М вЂ” М) Рг Рх =РвМ (1 — МЮ) ° КПД моста-суиматора в аварийном режиме равен Пм авар Рхлвар/Рг(М М) =1 МгЛ" (6.55) Сравнивая мостовой метод сложення мощностей с другнмн методами, не обеспечнваюшнмн развязок между генераторами, заметны, что мощность в на. грузке мостовой схемы прн отказе М активных элементов нз Ж, определяемая формулой (6.53), гарантирована прн разных видах отпалов АЭ (замыклнне, об.
рыв, старение н т. д.). Методы сложения мощностей без развязки такой гарантнн не дают. (6.54) Установим зависимость мошностн в общей нагрузке н КПД моста-сумматора от режима его возбуждения Поскольку рассматрнваемая цепь лннейна, ток 1, в обшей нагрузке, аналогично (6.42), равен лвнейной комбннацнн токов АЭ: 1 = рг(г + пв)в + „. + о 1 (6.51) Для простоты изложения ограничимся симметричными схемами, для кото. рых и, = ав =... = ам = а. Тогда ток )в пропорционален сумме токов АЭ; (а = о (1э+ )в+ "+ 1в). (6.52) Волн сумматор не является мостом, то прн изменении тока любого генератора меняются токи всех остальных генераторов.
В мостовой схеме этн токи взанмопезавнснмы. Поэтому в аварнйном режиме прн отказе М генераторов нэ общего числа М ток в нагрузке 1 „составит (1 — М~Л) 1в, а выходная мощность упадет до Г Л А В А Ч. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ уи. ОСОЕЕННОС1И ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЭСИЛИ1ЕЛЕЯ В ряде случаев традиционный принцип построения радиопередающих устройств с перестранваемыми по диапазону контурами оказывается неприемлемым. При передаче сигналов с широким спектром необходимо применять широкополосные усилители (ШПУ).
Однако и при узкополосных сигналах ШПУ дают ряд преимуществ. Использование перестраиваемых контуров требует сравнительно большого времени перехода с одной частоты на другую, приводит к снижению надежности, усложняет эксплуатацию. Устранить эти недостатки позволяют широкополосные усилительные тракты, полоса которых определяется нижней и верхней рабочими частотами передатчика. Кроме того, используя одни и те же широкополосные модули, можно строить передатчики с различными рабочими частотами. Это упрощает проектирование и изготовление радиопередающей аппаратуры.
ИЕ Функции широкополосных цепей связи выполняют транаформаторы на ферритовых сердечниках, а также устройства типа фильтров нижних частот или полосовых фильтров на сосредоточенных рлементах (.6 либо на распределенных структурах (например, отрезках полосковых линий). Если требования к неравномерности АЧХ уеилителя нежесткие, а полоса не превосходит октаву (нижняя частота не менее половины верхней), то можно использовать простейшие цепи, например одиночные х.С-контуры. Трансформаторы с ферритами применяют, главным образом, в усилителях с полосой несколько октав.
Это позволяет избавиться от всех перестраиваемых резонансных цепей в промежуточных каскадах. На выходе передатчика с полосой более октавы для фильтрации вывших гармоник приходится ставить ряд переключаемых фильтров о полосой пропускания каждого из них менее октавы. Таким образом, весь диапазон рабочих частот разделяется на несколько поддиапазонов. Необходимость в переключаемых фильтрах отпадает в многооктавных усилителях с раздельными полосами (УРП). К ЦС ШПУ предъявляются специальные требования. Выходная ЦС должна преобразовывать сопротивление оконечной нагрузки усилителя в близкое к оптимальному сопротивление коллекторной нагрузки не на единственной частоте, а во всем рабочем диапазоне.
К ней могут также предъявляться требования фильтрации гармоник. Межкаскадная ЦС должна корректировать спад АЧХ усилителя, вызванный инерционнымн явлениями в АЭ, а также создавать необходимое сопротивление нагрузки предыдущему каскаду или необходимое входное сопротивление усилителя в целом. 7.2. УСИЛИТЕЛИ С ПОЛОСОЙ ИГЕИЕЕ ОКТАВЫ В диапазонах метровых и дециметровых волн требуются„главным образом, усилители с полосой не более октавы. ЦС таких усилителей выполняют как на сосредоточенных, так и на распределенных злементах. Ограничимся рассмотрением ШПУ на транзисторах по схеме с ОЭ, использующих простейшие х.С-цепи связи.
Для транзисторного ШПУ по схеме с ОЭ, работающего на частотах выше 3 )„р1йзгз, модуль коэффициента передачи по току обратно пропорционален рабочей частоте Г'(см. гл. 2). Следовательно, для поддержания неизменной амплитуды коллекторного тока в рабочем диапазоне необходим линейный рост амплитуды тока базы о частотой. Т)ри построении входной ЦС необходимо учитывать характер. входного со- пРотивлениЯ тРанзистоРа.
Дла частот 7' ~ ЗГэрйэ,з пРи активной коллектоРной нагрузке можно считать, что входное сопротивление 7вх транзистора в режима без отсечки в схеме с Оэ имеет частотно-независимую активнуюсоотавляюшую т „и реактивную составляющую индуктивного характера Хвх = юьвх (рис. 7Д). В качестве 'простейшей входной ЦС, корректируюшей частотную зависммэсть иоэффипиеита усиления по току, э~ожив прил1еннть последовательный или параллельный одиночный колебательпый контур (рис. 7.2), в состав которого входят элементы эквивалентной схемы на рис.
Тд Из рис. 7.3 видно, что, выбрав резонансную частоту контура юе вблизи верхней частоты диапазона юв, можно получить увеличение амплитуды тока базы с рос~ом частоты. Неравиомер- ЫТ Еа„ Фгц //м ь". Е //аа /и Е аэ гааЕ 3~а /Ъ (7/ 6 Рнс. 7,1. Эквивалентная схема входного сопротивления транзистора с общим змиттероч дла режима без отсечки на высокой частоге Рнс. 7.2. Схемы частотной коррекции ио.
эффнциента передачи транзистора по току в виде последовательного (л) и параллельного (б) контура ность амплитуды коллекторного тока /, окаэырается небольшой (8 ... 10% в диапазоне аа .. ы порядка октавы, если добротность индуктивной ветви контура Ов = ыа//гвх равна примерно 2,3 для схемы иа рис. 7 2, а и 4.3 для схемы на рис. 7.2, б, и ЦС согласована с генератором иа резонансной частоте.
При этом добротность входной цепи в целом с учетом сопротивления источника сигнала /7вв должна быть в 2 раза меньше, т. е. 1,! Ь для схемы на рис 7 2, а и 2.29 для схемы иа рис. 7.2, б. Принимаем ва = шв, так как при аа ( а иа частотах выше ые ал~плитуда коллекториого тока /К, начинает круто спадать, а при м„) ыа сужается полоса частот, в которой малй неравномерность /кп // гпл о/а а/а и/ 6 й/и гла и/а Ф Рис. 73. Нормированные частотные зависимости токов базы и коллектора широ. кополосиого усилителя прн использовании хорреитирукицнх цепей в виде после. довательиого (и) и параллельного (б) контура тта Входное сопротивление ЦС на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
