Белов Л.А., Благовещенский М.В., Богачев В.М. и др. Радиопередающие устройства. Под ред. М.В.Благовещенского, Г.М.Уткина (1982) (1095868), страница 29
Текст из файла (страница 29)
УЧ находят применение при решении ряда технических задач, например: 1. Автогенераторы с кварцем имеют высокую стабильность частоты. Однако кварцевые разонаторы изготавливаются на частоты не более 50...100 МГц. Применение УЧ позволяет и в диапазоне СВЧ, т. е. на частотах в сотни и тысячи мегагерц, получать колебания, стабильность которых определяется кварцем. 2. В синтезаторах частоты создается сетка большого числа стабильных частот путем сложного преобразования колебаний кварцевого автогенератора. При формировании такой сетки применяются УЧ. 3. Стабильность частоты какого-либо автогенератора можно измерять, сравнивая его частоту с эталонной.
Если измеряемая частота много меньше или больше эталонной, то непосредственное сравнение исключается. Умножение частоты позволяет решить эту задачу. зза Рве. В ц Структурная скача увнаыитекя с векяикявыы чктырсккикааскикоы В радиопередающих увтройствах в помощью УЧ удается: — понизить частоту задающего генератора, что облегчает стабилнаацию частоты выходного выгнала передатчика; — расширить диапазон рабочих частот передатчика при меньшем диапазоне перестройки задающего генератора; — повысить устойчивость передатчика за счет ослабления паравитных обратных связей, поскольку в УЧ входные и выходные цепи настроены на разные частоты; — увеличить абсолютную девиацию частоты или фазы при ЧМ (ФМ).
Наиболее важными параметрами УЧ являются: коэффициент умножения Ж, выходная мощность Ртт, коэффициент передачи по мощности Крч = Рм1Р„м, где Р„ат — входная мощность, содержание и уровень побочных спектральных составляющих на выходе, КПД выходной цепи (этот параметр вводится, если УЧ потребляет мощность от источника постоянного напряжения). В ряде случаев, кроме перечисленных, важны и другие параметры: амплитудная и частотная характеристика УЧ, атабильность фазы выходного напряжения, изменение выходной мощности при вариации температуры и др.
Это определяется техническими требованиями к устройству, в котором работает УЧ. Умножение частоты можно реализовать в устройстве, подобном транзисторному УМ, в котором транзистор работает о отсечкой тока (рис. 8.1). Входной фильтр Фт согласует источник возбуждения с входной цепью нелинейного элемента (НЭ). Параметры выходного фильтра Фа подобраны так, чтобы нагрузка была оптимальной для выходной цепи НЭ, и в Я, протекал ток только йТ-й гармоники, а остальные спектральные компоненты с частотами, отличными от )тва„подавлялись. В качестве НЭ используются электронные лампы, пролетные клистроны и другие приборы типа нелинейных активных четырехполюсников. Функции НЭ могут выполнять и двухполюсники, например полупроводниковые диоды (варакторы, см.
гл. 17). Е.Х аМНОЖИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С БЕЗЫНЕРЦИОННЫМ НЕЛИНЕЙНЫМ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОМ При проектировании передатчика, в котором применяются УЧ, требуется решить, как реализовать заданное умножение — в одном каскаде или нескольких, где располагать УЧ вЂ” еа мепге малоающных каскадов передатчика нлн на его выходе, какие выбрать НЭ н г.
д. Решение зависит от соотношения энергетических показателей УМ и УЧ. Прн одинаковых показателях умножение можно осуществлять на 22$ любом уровне мощности, при худших — на малом, а при лучших — на высоком. Сопоставим УМ и УЧ с одним и тем же НЭ по таким энергетическим показателям, как выходная мощность, КПД выходной цепи и коэффициент передачи по мощности. Для определенности примем, что НЭ вЂ” транзистор, включенный по схеме с ОЭ и работающий на низкой частоте (оэ„( 0,5 оэз, где оэз — граничная частота по крутизне).
Все рассуждения применимы также к УЧ на тетродах и пентодах. Для простоты не будем учитывать реакцию коллекторного напряжения на токи коллектора и базы. Результаты сравнения режимов УМ и УЧ существенно зависят от того, какие предельно допустимые параметры НЭ ограничивают его полезную мощность.
Для примера рассмотрим случай, когда ограничнвагогцим параметром является высота импульса каллекторного тока 1 „. Тогда прн возбуждении НЭ напряженнем (1.3) п~~ = Ес+ о ~э~ соэ т и аппрохсимацни статических характеристик отрезками прямых амплитуды гармоивк тоиа 1к следует находить по формулам (2.24): )ио=) „а,(Е); )к,=)к„а„(В). Как отмечалось в Я 2.3, коэффициенты разложения а, максимальны прием = = 0опт = — 120'! Ф и (хэг (вм) = ах (120')/Ф = 0,336/Ф.
Считая входное сопротивление фильтра Ф (рис. 3.1) равным )тн на частоте Ун„„и малым на остальных частотах, найдем мгновенное напряжение на кол- лекторе ихэ(т) =Ео — ()тот соэ Ут, где Еи — напряжение питания; (У„м — — 1Кэг)(и. (3.! ) Составим выраэкения для энергетических показателей УЧ. Мощность й(-й гармоники в коллекторной цепи Рм 0~5 ((им1кыч (8.2) мощность, потребляемая от источника питания, Рэ = 1коЕ' (8.8) Электронный КПД выходной цепи т)эм Ргэ( Ро (8.4) Коэффициент передачи по мощности Крм = Рм 1Р,м, (8.5) где Р „и = 0,5 (увэх 1в, — мощность на входе УЧ. Сравним энергетические показатели типовых режимов УЧ и УМ при следующих условиях: в обоих устройствах транзистор работает в критическом режиме а одинаковыми значениями; Е, 1км $ир. 1 яю мч ир' 132 (8.
9) 433 Кроме того, принимается В, = 90', О„= О „, = 120'/й/. В этом случае .„(В..„ (8.6) от(9"') и Чам ям ( оит) В (8.7) тих Од(90') Значения Ом (Оа„т) для /У = 2, 3. 4 равны соответственно 1,27; 1,26; 1,25, ж е. остиотся почти поетоянными для разных Д/.
Следовательно, Чан/Чы = 1,25/1,57 = 0,8, (8.8) т. е. КПД УЧ в критическом режиме не завизит от кратности умножения в, если Чм = 0,65 ... 70ай, то Ч к ич 50 ... 55ауа, а полезная мощность Рм снижается в р/ раз по сравнению с Р,. КРитический Режим УЧ имеет место пРи и и, в 3/ Раз большем, в пРв амплитуде возбуждения, примерно в 0,5 /Уа раз большей, чем в УМ! ~'нм !сх !'кап от (Од = Д/1 /(„, /к„(/к„, а„(Опят) (/,Э, Я/К„! — соз В, ! с/ 0,46/Уа (8, 1О) 1/иэ 1 — соз Оапт с Км ! — соз Вант где принято соз Оопт ~ 1 — Вант/2, а Вопч = 2и/3/т'.
Соответзтвенно возрастает по модулю н напряжение смещения. Найдем отношение коэффициентов передачи по мощности умножнтеля и усилителя: К~ и Рл Р,„, 1 (/вэт ут (От) 1,23 (8, 11) /(щ Р д;д Рх д/ (/вэм тх (Опят) Здесь козффициент тт (Оапт) представлен рядом по степеням 1 — соз Во т ча = Оопт/2 11В: тх (Во т) ~ 0,6 (1 — соз Воат)з/т+ ° * (8.12) Приведенные оценки показывают, что энергетические показатели умножителя ниже, чем усилителя, и существенно ухудшаются с ростом кратности умножения.
Кроме того, при больших-коэффициентах умножения не удается сохранить угол отсечки оптимальным, так как при этом обратное напряжение на базе превышает допустимое. Энергетические показатели УЧ ухудшаются еще больше, если проявляется действие коллекторного напряжения на токи. В результате влияния выходного напряжения умножителя частоты в импульсе коллекторного тока возможны уплощения или провалы даже в недонапряженном режиме. Появление этих искажений может вызвать уменьшение амплитуды /т/-й гармоники выходного тока.
Итак, сравнение энергетических показателей УЧ и УМ позволяет сделать следующие выводы; 1. УЧ на транзисторад или лампах целесообразно применять в передатчике на малом уровне мощности с небольшим коэффициентом умножения (/т/ = 2, 8), так как энергетические показатели при й/- 4 существенно ухудшаются. 2. При ограниченной высоте импульса выходного тока угол отсечки следует брать оптимальным: Ож = 120'1 Ш = О„,.
Это значение достаточно критично, поэтому отклонения Оы от О,, нежелательны. 3. В УЧ целесообразноиспользовать НЭ с возможно меньшей реакцией выходного напряжения на выходной ток. Е.з. умножитель с инеРциОнным нелинеЙным четырехпОлюсникОм Рассмотрим влияние инерционности НЗ на энергетические показатели УЧ. Для конкретности речь пойдет об умиожителе на биполярном транзисторе.
На частотах, превышающих шз, работа транзистора описана в 2 2.5, 2.6. Эквивалентная схема транзистора на рпс. 2.14 справедлива для активной области и области отсечки (полагаем, что а УЧ транзистор не заходит в режим насыщения), В отсутствие емкости С„а токи транзистора определяются только напряжениеи на базе. Инерционность проявляется в искажении формы импульсов коллекторного и базового токов (рпс. 2.15) по сравнению с формой тех же кмпульсов пРи Работе на низкой частоте (совх (О,быз).
Имптльс коллектоРного тока уменьшается по высоте и расширяется. Чтобы сохранить высокочастотный угол отсечки 8, близким к оптимальному 120"'й(, приходится уменьшать инзкочастотиый угол отсечки Оа, увеличивая амплитуду возбуждения и напряжения смещения. Ток базы в течение части периода меняет знак, а наибольшее значение его в прямом направлении возрастает с повышением частоты. Отмеченные изменения приводят к увеличению амплитуды 1-й гармоники тока базы, падению амплитуды Ж-й гармоники коллектор- ного тока и уменьшению коэффициента формы йм = 1км)оке В резУльтате возРастает УРовень входной мощности Рью Уменьп1аетсЯ выходная мощность Ри и падает электронный КПД коллекторной цепи т)ам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
