Файл: Теория линейных электрических цепей учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 272

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ризонтальная прямая. Больше того, при одногорбой кривой вто­ ричного тока кривая первичного тока может быть двугорбой. Объ­ яснение этому дает кривая - (£), имеющая минимум при | = 0..

Для

 

построения

частотной

характеристики

тока / х

напишем вы­

ражение

этого тока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

гц К

(

1

+ 26«

 

 

 

 

(6.36)

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

Определим значения g, соответствующие экстремальным значе­

ниям тока Іг.

Эти значения

найдем, приравняв

нулю

производную

по |

подкоренного выражения

тока / х

(см. выражение

6.36):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(fe4Q4+ 4 f t 2 Q 2 — 1 - 2g2

—.|«)

^

0.

dl

(1 + & 2 Q 2 ) 2 + 2g2

(1 — fe2Q2) + | 4

 

[ ( l + f c 2 W +

2|2 (1

_ f e 2 Q 2 ) ' + | 4 ] 2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим три корня:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+kQ

i / 4 +

^Q%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ір' = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Êp = + ] / - l + Ä Q ] / 4 + Ä 2 Q 2 >

 

 

 

 

Первый

и третий

корни

имеют физический смысл в том случае,

если они вещественны, т. е. при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AQV4 -Ь £2 Q2

1.

 

 

 

 

 

Если в последнем соотношении справедлив знак равенства, то

kQ =

0,49 и все три корня совпадают, т. е. I =

0.

 

 

 

При

kQ <

0,49 также

существует только один корень \ = 0,

при котором ток 1г приобретает максимальное

значение. При зна­

чении

kQ >

0,49

кривая

проходит

через

минимум при ІР ' = 0

и через максимумы при значениях расст­

 

 

 

 

 

ройки

|р и |р". Кривые зависимости

отно­

 

 

.h

(опт)

 

сительных

 

значений

тока

в

первичном

 

 

 

 

 

щ

 

 

контуре -М-

 

от обобщенной

расстройки

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

 

 

'ЮПТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изображены

на рис. 6.22. Здесь

под / 1 о п т

 

/ ffl 0,8

\>üCVö = J

подразумевается

первичный ток при опти­

 

 

 

 

 

мальной связи между контурами, опреде­

 

 

 

 

 

ленный по формуле (6.10).

 

 

 

 

 

 

 

 

Форма

частотной

характеристики

пер­

6 5-І-3-2-1

0 1 2 3 4 5 6 I

вичного

тока

связана с формой

характе­

 

Рис. 6.22

 

ристики вторичного тока, а характер этой ,

 

 

связи

определяет

к. п. д.

системы и ее cos q>1 в том или ином

режиме

работы. Фазовый

угол между током 1г

в первом контуре и

напряжением

питания 11г

можно

определить,

исходя из формулы

(6.5а). После введения в эту формулу обобщенной расстройки и вы-

179



деления мнимой и вещественной

частей

Д получим

 

t g t n ^ ^

+ ë*-*1 ^)

(6 37)

Кривые зависимости фазовых

углов

между током / х

и напря­

жением (7г от обобщенной расстройки, рассчитанные по формуле (6.37), изображены на рис. 6.23.

Рис. 6.23

Характеристики подтверждают, что угол сдвига фаз между

первичным током и приложенным напряжением равен

нулю при

1 0. Кроме того, если kQ системы из двух связанных

подобных

колебательных контуров больше единицы, то вся система

находится

в режиме резонанса еще при двух расстройках контуров, соответ­ ствующих частотам связи, и, следовательно, наибольшим возмож­

ным значениям

тока / 2 .

§ 6.9.

Полоса пропускания связанных контуров

От формы частотной характеристики вторичного тока существенно зависят и искажения, создаваемые системой передачи информации, и избирательность системы. Идеальная частотная характеристика вторичного тока должна была бы иметь вид прямоугольника с ши­ риной основания, равной полосе передаваемых частот. При такой характеристике отношение вторичного тока при | Ф О к вторичному току при \ = 0 на всех частотах передаваемой полосы было бы оди­ наковым, а крутые склоны характеристики обеспечивали бы хоро­ шую отстройку системы от соседних по частоте сигналов.

180

I
! Ima.x
Рис. 6.24

При подборе параметров связанных контуров частотную харак­

теристику

можно подобрать близкой к такому прямоугольнику

(рис. 6.24).

На этом же рисунке изображена частотная характери­

стика одиночного контура, обладающего той же полосой пропу­ скания, что и связанные контуры (штриховая кривая). •

Полезно сравнить характеристики одиночного контура и свя­ занных контуров, подобранных с одинаковыми полосами пропус­ кания, с точки зрения крутизны их склонов. Сравнение подтверждает, что избирательность системы из двух свя­ занных контуров выше, чем у оди­ ночного контура, и приближается к идеальной избирательности прямо­ угольника.

Полосой пропускания системы из двух связанных контуров будем на­ зывать полосу частот, в пределах ко­ торой ток во вторичном контуре не падает ниже 1/У~2 от наибольшего его значения при выбранных парамет­ рах контуров и коэффициенте связи. Повторяем, что значение 1/1/2— ус­

ловная граница полосы пропускания, которая в отдельных слу­ чаях практики может оказаться неприемлемой и подлежащей из­ менению.

Граничные частоты полосы пропускания двух подобных свя­ занных контуров будем искать с помощью формулы (6.27). Найдем ширину полосы пропускания, предположив одногорбую частотную

характеристику системы, т. е. предположив, что kQ

L При этом

условии наибольшее значение ток

/ 2 получит при |

= 0:

.

_

ѵхщ

 

На границах полосы

пропускания

 

V2

Отсюда следует равенство

1 2 max-

1/2(1 + k2Q2) = V( 1 + £2 Q2 )2 + 2£2 ( 1 - £2 Q2 ) + l l .

Решая его относительно £, находим граничные значения обоб­ щенных расстроек контуров:

Ігѵ = ± V - 1 + £ 2 Q 2 + 1 / 2 ( 1 + кЧр) .

Полоса пропускания системы определяется уже известным путем:

гр I

181


Напомним, что полоса пропускания любого из данных конту­ ров, взятого отдельно,

так как обобщенная расстройка одиночного контура на грани­ цах полосы пропускания равна j£rp! = 1-

Таким образом, отношение ширины полосы пропускания систем к ширине полосы пропускания одного из подобных одиночных кон­ туров этой системы имеет вид

 

 

 

 

2А/

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•'--It

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(> — I Srp I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Д/'

 

 

 

 

 

 

В табл. 6.1

приведены

значения

£ г р для

разных

значений

kQ.

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

6.1

kQ

<

1

0,25

0,5

0,671

0,75

1,0

2,0

2,41

Erp

0,64

0,71

0,84

1

1,17

1,41

2,94

3,1

 

1,8

1,7

1,57

1,53

1,46

1,42

1,13

1,28

Значения

| г

р ,

приведенные в табл. 6.1,

свидетельствуют

о том,

что при слабой связи полоса пропускания системы связанных кон­

туров меньше

полосы

пропускания

одиночного

контура

системы

и только при

kQ =

0,671

эти полосы пропускания одинаковы.

С увеличением

значения kQ

полоса

пропускания

системы

связан­

ных контуров увеличивается. Система связанных контуров с ре­ гулируемым коэффициентом связи, как ясно из табл. 6.1, допускает регулирование полосы пропускания системы в широких пределах.

Значения обобщенной расстройки на границах полосы пропус­

кания при

kQ > 1 определяются

из

равенства

 

 

 

и

 

_

 

 

 

UkQ

 

 

 

 

2 ^ 2

ѴТ^

~~ ѴТ^г

V(l + кЩУ +

2g» (1 -

+ g4 '

 

Решая

это уравнение относительно g, находим четыре значения

 

 

Ь ; 4гр =

±

Vk2Q2

-

1 +

2kQ,

 

 

 

 

^ ; з г Р - ± К Й 3 2 -

\-2kQ.

 

 

Все корни

вещественные

при

& Q > 2 , 4 1 .

При

kQ «s 2,41

ве­

щественные только | 1

г р и £ 4 г р ,

а | 2

г р и 1 3 г р — мнимые.

при

Сказанное

поясняется

рисунком

6.20.

Характеристики

1 < kQ <

2,41

пересекаются с

граничной

горизонтальной

пря-

182


мои, проведенной на

1

/ 2

6

в ы с о т е - ^ =

— — при двух значениях §.

 

* 2

^2 max

 

Полоса пропускания

определяется

граничными значениями

рас­

строек: £ 1 г р -и £ 4 г р . При kQ > 2,41 характеристика пересекается граничной горизонтальной прямой четыре раза. При этом полоса

пропускания разрывается на две части:

от | 1 г р

до £ 2 г р и от | 3 г р до

g4 r p , так как при kQ > 2,41 отношение

— в

точке, соответствую-

 

2 max

 

щей і = 0, меньше, чем то, которое должно пропускаться системой. При такой сильной связи под полосой пропускания иногда услав­

ливаются понимать полосу частот, в пределах

которой ток / 2 не

падает ниже своего значения при 1 = 0, т. е.

ниже наименьшего

значения в глубине седловины характеристики.

Последняя строка табл. 6.1 содержит значения отношения крутизны частотной характеристики двухконтурной системы б0 0 к крутизне частотной характеристики одиночного контура ô0 . Крутизна характеристики определялась в точке характеристики, соответствующей граничной расстройке полосы пропускания. Кру­ тизна одиночного контура вычислялась по формуле

00= 1 Й

с последующей подстановкой £ = 1.

Крутизна частотной характеристики связанных контуров вы­ числялась подобным же образом:

d I и_

dl U.2 max

сподстановкой соответствующих значений граничных расстроек. Сравнение значений ô 0 0 и ô0 говорит о большей крутизне харак­

теристик и, следовательно, о лучшей избирательности двухкон­ турной системы по сравнению с одиночным колебательным конту­ ром. Последнее подтверждается и характеристиками, изображен­ ными на рис. 6.20.

§ 6.10. Дополнительные исследования частотных характеристик

Если выходной величиной связанных колебательных контуров следует считать напряжение на выходе вторичного контура, на­ пример на конденсаторе, качества системы оцениваются по коэф­ фициенту передачи этой системы.

Под коэффициентом передачи понимается отношение выходного

напряжения, т. е.

в данном случае напряжения 0% на конденса­

торе к напряжению

£jx питания системы (рис. 6.25):

183