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
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; |
|
||
|
ш—частота 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