ОЛ 0.J 0,2 ui О

Рис. 5.3. Зависимости do. (Xu (X2. (Хз, (Xi/(Xo от 0

ЛЯЮЩИМИ токов транзистора, которые, в свою очередь, являются функциями углов отсечки. Графики зависимостп коэффициентов разложения косинусоидального импульса Со, щ, аг, аз, ai/ao от угла отсечки Э приведены на рис. 5.3. Из графиков видно, что для кал<дой гармоники существуют оптимальные углы отсечки, при которых их содержание в импульсах максимально. Максимум полезной мощности соответствует выражению воптг 1207п. Для первой гармоники ( =1) вопт~120°, для второй (п=2) бопт-бО и т. д. Амплитуда тока п-\\ гармоники всегда меньше амплитуды тока гармоники более низкого порядка. Следует также отметить, что при 0=90° коэффициент аз=0, т. е. в спектре тока отсутствует третья (и все нечетные) гармоники выще третьей.

Эффективность преобразования энергии источника £о в энергию радиочастотных колебаний количественно оценивают электронным КПД (11э). Если/ko=/:;v а /к,=/;; . то 9=-

тде ci/ao - коэффициент формы импульса тока; t/JEo - коэффициент использования анодного напряжения.

Как видно из графика, при 0<е<120° полезная мощность падает с уменьшением G, а rjs растет (штриховая линия на рис. 5.3), достигая своего максимума (при заданном Umax) при 6=0. Одна ко такой режим не имеет физического смысла, так как Рк и Ро принимают нулевые значения. На практике выбирают 6=90°. При этом полезная мощность меньше максимально возможной иа 7%, а у\з выше почти в 1,2 раза (1)э=73%). Более высокое значение Ц) можно получить в транзисторных ГВВ, работающих в ключевом режиме, когда импульс тока формируется в состоянии насыщения транзистора (1к = Е/к/гиас). При этом повышается надежность работы схемы, так как при заданной генерируемо14 мощности потер в транзисторе минимальны; параметры транзистора мало влияют на генерируемую мощность; упрощается настройка генератора в производстве. 138

Работа ГВВ в ключевом режиме ограничена частотами не более 100 МГц из-за шунтирующего действия выходной и входной емкостей транзистора. Кроме того, Кр в ключевом режиме меньше, . чем в критическом, поскольку для перехода транзистора из состояния отсечки в состояние насыщения и обратно требуется большая амплитуда управляющего напряжения. Несмотря на отмеченные недостатки, ключевой режим широко применяют в современных ГВВ, особенно на базе МДП-транзисторов, обладающих боль-шиvI входным сопротивлением.

Устойчивость работы ГВВ. Способность ГВВ сохранять в заданных пределах основные технические характеристики при изме-.нении питающих напряжений, старении радиокомпонент и воздействии внешних факторов при эксплуатации называется устойчивостью ГВВ. Неустойчивость может проявляться либо в изменении АЧХ ГВВ, что приводит к искажениям передаваемого сооб- щения, либо в возникновении самовозбуждения в ГВВ. Если в ГВВ частота автоколебаний существенно выше или ниже рабочей частоты передатчика, то колебания считают паразитными, если частота автоколебаний определяется параметрами LkCk-koh-тура, то считают, что произошло самовозбуждение ГВВ.

Наиболее сильное влияние на устойчивость ГВВ оказывает обратная связь из выходной цепи во входную. Связь может быть электромагнитной и электрической. Различают следующие виды связи: электрические и магнитные через общие провода и источники питания, через междуэлектродные емкости и индуктивности выводов ламп и транзисторов. Уменьшение влияния цепей ОС на работу ГВВ может быть достигнуто sa счет экранирования пространственного разнесения входа и выхода ГВВ, применения развязывающих фильтров в цепях питания, использования схем ней-тродинирования.

Работа схем пейтроднпирования основана на компенсации напряжения основной ОС противофазным напряжением той же величины, вводимым во входную цепь через дополнительную (ней-тродипную) емкость С„д. Наиболее распространенной схемой ней-тродинироваиня является мостовая схема (рис. 5.4). В одно из плеч моста включают переменную емкость Снд. Мост будет сбалансирован, если CocC2 = C jCi и напря-окенпе t/нс не поступает в диагональ моста. Однако получить полной компенсации не удается из-за флуктуации параметров радио-.компонент моста.

и

Рис. 5.4. Схема нейтрализации ,про-холной емкости

Рис. 5.5. Схемы питания уси.питсльних элементов ГВВ; а - последовательная; б - параллельная

Количсствешго эффектишюсть компенсации оценивается коэффициентом нейтродинировання К ,ч, показывающим, во сколько раз увеличится коэффициент устойчивого усиления по мощности при нейтрализации Кр нд по сравнению с коэффициентом уснлегнш по мощности без нейтрализации Кр. Па практике /С„д=-1,5 ... 2. При примепенпп мостовой схемы централизации в двухтактных генераторах удается получить Кпя.-2... 3.

Схемы питания усилительных элементов генератора. Питание выходных цепей осуществляется но последовательной или параллельной схеме (рис. 5.5). Если усилительный элеме!1т УЭ (лампа, транзистор), источник питания и колебательный контур соединены последовательно, то такая схема называется схемой последовательного питагшя, если же все три элемента включены параллельно; то такая схема называется схемой параллельного питания. В схеме последовательного питания постоянная составляющая тока УЭ проходит по цепи: Ец, Др, УЭ, а переменная составляющая-по цепи: Сол, УЭ, контур /.кС . Дроссель пе пропускает переменные составляющие тока выходной цепи в источник питания, который дополнительно шунтируется конденсатором Сц. Основное преимущество такой схемы питания заключается в том, что параллельно колебательному контуру не включаются вспомо-гагс.чьные элементы, снижающие добротность контура. К недостаткам схемы следует отнести то, что элементы колебательного контура находятся под высоким постоянным потенииа.г1ом отеюсн-тельного корпуса. Этот недостаток устраняется в схеме параллельного питания, в которой постоянная составляющая тока УЭ проходит через дроссель, а переменная-через контур. Чтобы дроссель не силыго гнунтиропал контур, его индуктивное сопротгшле-ние выбирают в несколько раз больше резонансного сопротивле-140

йия контура. Практически достаточно выполнить условие /.др >t/ma/0,l/x, а для разделительного конденсатора - 1/о)Ср<: .ё; (0,05 ... 0,1)/?эк.к, сопротивление когщенсатора Со должно быть много меньше внутреннего сопротивления источника питания:

Со>(5... Ю) IoJf r>iO где /ов - ток потребления от источника питания.

Применение сгем питания определяется рабочим диапазоном частот, мощностью передатчика, характером нагрузки и др. В диапазоне KB н более коротких воли желательно использовать схемы последовательного питания. Однако в мощных ГВВ предпо-чтенне всегда от1ается параллельной схеме питания, обеспечивающей отделение нагрузки от постоянного (гапряжсння Ео.

Во входных целях ГВС также применяют блокировочные дрос сели и кондепсагоры иезависи.мо от того, имеется ли во входной цепи псточпик смещения или УЭ работает при нулевом смещении. Блокировочный дроссель предназначен для прсдотвращештя замыкания нсточн1гка возбуждения через цепи смещения. Его реактивное сопротивление должно быть больше входного сопротивления лампы (транзистора): си1бл> 1./<оСвх, где Свх - входная емкость лампы (транзистора). Конденсатор Сел служит для создания кратчайшего путп токам высокой частоты, при этом с^ С Xl . В транзисторных ГВВ, имеющих правое расположение проходных xapaKTcpHCTiHv, смещение может быть отпирающим, занираю-щим или вообще отсутствовать (fiO). Отпирающее напряжение Еся получают от коллекторного напряжения с помощью делителя RiRs (рис. 5.6, й). Для ослабления влияния тока базы на величину £см необходимо выполнить условие /дел>10/би, где

/дел=£к ?-(-/?2. При этом /?2= £см дел, 3 Ri = {Е к/1 дея)-R2-

В мощных ГВВ на транзисторах применяют нулевое смещение <рис. 5.6,6). Запирающее напряжение смещения часто создают

Рис. 5.6. Схсмм питания входных цепей ГВВ: в -с делителем RR.: б-с автономным источником автоматическим смещением

смещения; в - с

Рис. 5.7. Схемы связи ГВВ с нагрузкой:

с -простая; б - сложная

путем автоматического смещения за счет постоянной составляющей тока базы (рис. 5.6,е). Сопротивление резистора автоматического смещения /?сы=£б со. Возможно использование автономного (отдельного) источника смен1сния, знак которого зависит от типа электропроводности транзистора (рис. 5.5,6).

Связь ГВВ с нагрузкой. Для связи ГВВ с нагрузкой используют различные схемные решения. Выбранный способ связи должен удовлетворять следующим основным требованиям: обеспсчи вать согласование выходного сопротивления ГВВ с сопротивле нием нагрузки; способствовать фильтрации высших гармоник; быть достаточно простым в конструктивном исполнении и настройке; обеспечивать передачу энергии с минимальными потерями. Различают простую и сложную схемы связи. Прп простой схеме антенну включают непосредственно в анодный (коллекторный) контур выхолнон цепи. На рис. 5.7, а обозначены: А:а, R - реактивная н активная составляющие сопротивления антенны; X - реактивное сопротивление, предназначенное для настройки контура в резонанс на рабочую частоту; А'св- реактивное сопротивление связи, обеспечивающее оптимальное эквивалентное сопротивление нагрузкн Лэк лампы (транзистора); Л„ -полное активное сопротивление контура.

Для получения максимальной моншости в антенне необхоти МО чтобы:

антенный контур был настроен в резонанс, т. е. св + А' + ;А = 0. или Х,в=-{Х„ + Х^); усилитель мощности работал в оптимальном режиме, т. е.

КПД антенного контура

У1Ка Rk

Для увеличения КПД следует уменьшить потери в активном сопротивлении элементов настройки антенны, что имеет место при настройке антенны с помощью конденсатора, или же увеличить входное сопротивление антенны. Следует отметить, что прн малом сопротивлении антенны применяют последовательную схему ее питания, а при большом - параллельную.

В настоящее время простую схему используют редко, так как одгюконтурная схема не обеспечивает необходимой фильтрации высших гармонических составляющих, настройка контура сложна вследствие взаимного влияния элементов связи и настройки друг на друга, обрыв в антенном контуре может привести к выходу из строя УЭ. От этих недостатков свободна сложная схема выходного каскада (рис. 5.7,6). Характерной ее особенностью является наличие промежуточного контура между выходным каскадом ГВВ и антенной. Максимум мощности в антенне обеспечивается при настройке контуров в резонанс и оптимальной связи между ними. Несмотря на некоторое усложнение конструкции колебательной системы и ее настройки, на сниже'ше КПД, сложная схема прн-,меняется гораздо чаще. К преимуществам сложной схемы можно отнести возможность обеспечения заданной фильтрации гармонических составляющих, удобство эксплуатации, поскольку настройка контуров в резонанс и регулировка связи почти не зависят друг от друга.

Промежуточные каскады передатчиков. Основное назначение промежуточных каскадов ПК состоит в усилении мощности колебаний до величины, достаточной для возбуждения выходного каскада. Кроме того, ПК защищает автогенератор от влияния изменяющихся параметрон антенны и режима выходного каскада на рабочую частоту автогенератора. В ПК осуществляют амплитудную и фазовую модуляции сигнала, ман1шуляцию, а при необходимости- и умножение частоты возбудителя.

Промежуточные усилители мощности. Основным параметром, характеризуюпшм работу промежуточного усилителя мощности ПУМ, является коэффициент усиления по мощности. В ПУМ современных передатчиков применяют в основном транзисторы, используя широкопо-юсные перестраиваемые усилители ШПУ, которые строятся по двухтактной схеме в режиме класса В. Б качестве согласующих устройств применяют широкополосные трансформаторы, в которых обеспечивается сильная электрическая и Магнитная связь между обмотками, для сердечника используют высокочастотные ферритовые кольца, обмотки конструктивно вы-