Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 267

Скачиваний: 3

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

Если внешний контур

настроен

на

частоту

первой гармоники

тока, то напряжение на

нем имеет

амплитуду

 

 

 

 

 

 

£Лик2 =

Anal • Р2 * <?2>

 

 

(1-72)

где

/ m a ' i — амплитуда

первой гармоники анодного

тока;

 

р2 —волновое сопротивление внешнего контура;

 

Q2 — добротность

 

внешнего

контура

с учетом

вносимого со­

 

противления

из

антенны.

 

 

 

 

 

Напряжение между точками аб внутреннего контура имеет ам­

плитуду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£/«1 =

(/«.1 + /я С Й ,)-/>?Р1<Э1,

 

 

С 1 - 7 3 )

где

Im{g),

— амплитуда

первой

гармоники

тока

экранирующей

 

 

сетки. Обычно Im(g)i

= (0,15-5-0,25)

/ m a

i .

Р\ —Г-—коэффициент

включения

внутреннего

контура гене-

 

 

ратора

в

катодную цепь

лампы;

 

 

 

Pi волновое

 

сопротивление

внутреннего

контура;

 

Q] —добротность внутреннего контура.

 

 

Напряжение на всем внутреннем контуре имеет амплитуду £ / ш к 1 =

Мощность, выделяемая во внешнем контуре, равна

 

 

 

Рк% =

~2~ ^тЛ ' УткЪ-

 

 

 

0-74)

Мощность,

выделяемая во внутреннем контуре, равна

 

 

Рк1 =

}

(

и + / в й ) 1 ) - и 1 ) 1 , .

 

 

(1.75)

Из

схемы

видно, что

мощность

Рк\

нагревает

детали контура,

вызываяувеличение их размеров. В результате этого происходит изменение частоты генерируемых колебаний. Поэтому необходимо

выбирать параметры контуров так, чтобы РК2^>РК1-Обычно

полу­

чают

Р к 2 = (З-т-8) р к \ .

 

 

 

Мощность, забираемая от источника анодного питания,

равна

 

 

Л, = (/аО + / ( й

о ) - £ а ,

(1-76)

где

/ а 0 — постоянная

составляющая

анодного тока;

 

 

/( g .) 0 ^-постоянная

составляющая

тока экранирующей

сетки.

Обычно

/ ( г ) 0 = (0,154-0,25). /а 0 .

Коэффициент полезного действия генератора по внешнему кон­ туру

^ в н е ш и ~

р •

(1.77)

3—869

6

5


Коэффициентом обратной связи в схеме Шембеля называется отношение

(1.78)

 

 

 

t

 

Рис. 1.42. Графики физических процессов,

происходящих

 

в схеме двухкоитурного автогенератора

с электронной

 

 

связью между контурами

 

Обычно Ко.с бывает равен или несколько больше единицы. Это

означает,

что точка

с на внутреннем контуре генератора находит­

ся либо

в середине

катушки L u либо несколько ниже. Угол отсеч­

ки анодного тока лампы выбирается в пределах 60—80°, а режим недонапряженный.

66

Графики физических процессов, происходящих в генераторе Шембеля, изображены на рис. 1.42.

7. Транзисторные автогенераторы

Транзисторные автоколебательные генераторы (ТАГ) рабо­ тают по тому же принципу, что и ламповые. Несмотря на это схе­

мы ТАГ имеют

две специфические особенности.

 

1. Смещение

на базу транзистора обычно бывает комбиниро­

ванным. Оно осуществляется при помощи делителя

напряжения

коллекторного питания (фиксированное смещение) и

за счет по-

Рис. 1.43.

Схема

автогенератора

 

Рис. 1.44. Схема автогенератора с авто-

с трансформаторной обратной связью

трансформаторной

обратной связью и

н комбинированным

смещением

 

комбинированным смещением

стоянной

составляющей тока

базы или эмиттера

(автоматическое

смещение). Необходимость в комбинированном смещении выте­ кает из особенностей транзисторов, которые бывают отперты при прямом и заперты при обратном напряжении на эмиттерном пере­ ходе.

2. Коэффициент включения контура в цепь коллектора значи­ тельно меньше аналогичного коэффициента в ламповых схемах.

Слабая связь контура с выходной цепью транзистора необхо­ дима по двум основным причинам:

— для получения оптимального режима транзисторного авто­ генератора требуется иметь эквивалентное сопротивление контура

меньшее, чем

в ламповой схеме (обычно порядка сотен

ом);

— частота

колебаний, генерируемых в ТАГ, сильно

зависит от

нестабильных емкостей р-п переходов транзистора и эту зависи­

мость

желательно

ослаблять.

на транзисторах р-п-р с об­

Типовые схемы

автогенераторов

щим

эмиттером изображены на рис.

1.43, 1.44 и 1.45.

3*

 

 

67


В этих схемах при включении питания на эмиттерном переходе возникает небольшое прямое (отрицательное) напряжение. Оно создается на резисторе R[ током делителя. Тем самым обеспечи­ вается процесс инжекции дырок из эмиттера в базу. Практически одновременно происходит возбуждение автогенератора и появ­ ляется пульсирующий ток базы ia, вытекающий из транзистора. Постоянная составляющая этого тока Ыо проходит через рези­ стор i ?3 и создает на нем положительное смещение. По мере нара­ стания амплитуды колебаний результирующее смещение на базе постепенно уменьшается до нуля, а затем становится обратным по знаку, т. е. положительным.

Рис. 1.45. Схема автогенератора с

емкостной обратной связью

и комбинированным

смещением

Таким образом, фиксированное смещение (при помощи резисто­ ров # i и R2) обеспечивает надежное самовозбуждение ТАГ, а ав­ томатическое смещение (при помощи резистора /?3) осуществляет перевод возбудившегося автогенератора в режим колебаний вто­ рого рода. Обычно в установившемся режиме угол отсечки кол­ лекторного тока бывает 60—80°. Следовательно, ТАГ работают в режиме класса С.

§5. АВТОГЕНЕРАТОРЫ УКВ

1.Особенности ламп, контуров и схем автогенераторов УКВ

Для повышения частоты колебаний, генерируемых автогенера­ тором, необходимо уменьшать емкость и индуктивность его коле­ бательной системы. Поэтому в диапазоне УКВ наружные (внеш­ ние) реактивности, подключенные к обычной лампе, оказываются одного порядка с ее внутренними реактивностяыи. В этих усло­ виях колебательная система автогенератора получается многокон-

68

турной. Она

состоит

из

многих

реактивных

элементов,

соединен­

ных между

собой

сложным

образом.

 

 

 

 

 

На рис. 1.46 приведена схема

автогенератора

УКВ,

выполнен­

ная

на

обычном триоде.

На

схеме показаны междуэлектродные

емкости лампы Cag,

CgK

и С а к ,

а также индуктивности

выводов

ее

электродов L a ,

L g и L K

. Наружные

реактивности с сосредото­

ченными параметрами,

подключенные

к

лампе, обозначены L H

и С„.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретический

анализ

 

столь сложной схемы весьма труден.

Даже

качественная

оценка

влияния отдельных

элементов схемы

на

ее

работу

затруднительна

и

неопределенна.

Эксперименталь-

 

 

 

 

 

Вывод анода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ад.

Вывод

сетки

Сн

 

 

 

Сдк

Вывод катода

Рис. 1.46. Схема автогенератора УКВ с автотрансформаторной обратной связью, выполненная на обычном триоде

ное исследование автогенератора также мало эффективно, ибо внутренние реактивности лампы изменять невозможно. Дополни­ тельные трудности анализа автогенераторов УКВ вызывает время пролета электронов в лампе. Оно зависит от конструкции лампы и напряжений на ее электродах. В среднем можно считать, что время пролета бывает порядка десятых долей наносекунды.

Время пролета электронов является причиной сдвига фаз ме­ наду сеточным напряжением и первой гармоникой анодного тока. Оно отстает по фазе от сеточного напряжения на некоторый угол, который принято называть углом пролета.

Угол пролета

пропорционален

частоте генерируемых

колебаний

и определяется

выражением

 

 

 

 

9пр =

» - * „ Р ,

(1-79)

г Д е

^пр время пролета электронов в лампе;

 

 

шчастота генерируемых колебаний.

 

На

длинных

и средних волнах (т. е. на умеренно высоких ча­

стотах) угол пролета ничтожно мал и его практически следует

считать равным нулю. На коротких

волнах

угол

пролета

обычно

не превышает десятых долей градуса

и его

также

можно

не учи-

69



тывать. В диапазоне метровых и дециметровых волн (т. е. на сверхвысоких частотах) угол пролета может доходить до десятков градусов и поэтому его необходимо учитывать. Этот учет сводится к выбору правильной фазы напряжения обратной связи. Если на

умеренно высоких радиочастотах

напряжение

на сетке

должно

опережать анодное напряжение на угол 180°, то на СВЧ

необхо­

дим дополнительный сдвиг фаз,

равный углу

пролета.

 

Поскольку междуэлектродные емкости входят в состав коле­ бательной системы автогенератора, то через выводы электродов лампы проходят значительные переменные токи. Их частота очень высокая и они протекают только по поверхности электродов и вы­ водов. Так как электроды лампы выполнены из материала с боль­ шим удельным сопротивлением, то активные потери в колебатель­ ной системе получаются большими и ее добротность оказывается низкой. Поэтому стабильность частоты автогенераторов УКВ не­ высокая.

Для повышения добротности колебательной системы автоге­ нератора приходится применять внешние реактивности с распре­ деленными параметрами и разрабатывать специальные лампы для диапазона УКВ.

Конструктивное выполнение ламп УК.В бывает разнообразно. Но главная задача при их создании заключается в получении ма­

лых

междуэлектродных емкостей, малых

индуктивностей

выводов

и незначительного пролетного

времени

электронов. Достигается

это

в результате рациональной конструкции лампы.

Es элек­

троды стараются сделать минимально допустимых

размеров.

Выводы от них выполняют в

виде коротких толстых

стержней

или дисков. Расстояние между выводами делают как можно больше.

На волнах дециметрового диапазона обычно отдают предпочте­ ние лампам цилиндрической конструкции. Они бывают стеклянные и металлокерамические. У цилиндрических ламп индуктивность вы­ водов практически отсутствует. В большинстве случаев цилиндри­ ческие лампы нуждаются в принудительном охлаждении. Наибо­ лее часто охлаждение бывает воздушным и значительно реже во­ дяным.

Лампы УКВ цилиндрической конструкции предназначены для соединения с колебательной системой коаксиального типа или с объемными резонаторами. Лампы УКВ обычной конструкции под­ ключаются к двухпроводным резонансным линиям открытого типа. Резонансные линии имеют длину, близкую к четверти волны ге­ нерируемых колебаний. Их входное сопротивление обычно бывает индуктивным.

Схемы автогенераторов, выполненные на лампах УКВ с ис­ пользованием резонансных линий, получаются двухконтурные или трехконтурные. Многоконтурная колебательная система в автоге­ нераторе УКВ не только неизбежна, но и необходима, ибо только в этом случае можно правильно подобрать фазу напряжения об­ ратной связи с учетом времени пролета электронов.

70