Файл: Шумлянский, И. И. Проектирование радиопередающих устройств. Расчет основных режимов при усилении мощности и колебательные системы учеб. пособие.pdf

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР

ОДЕССКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

им. А. С. ПОПОВА

И. И. ШУМЛЯНСКИЙ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ ПРИ УСИЛЕНИИ МОЩНОСТИ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

і.

ОДЕССА - 1974

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР

ОДЕССКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

им. А. С. ПОПОВА

И. И. ШУМДЯНСКИЙ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РЕЖИМОВ ПРИ УСИЛЕНИИ МОЩНОСТИ И КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Одобрено ученым советом Одесского электротехнического института связи

им. А. С. Попова

ОДЕССА — 1974

4 ?

W ' / W fß ,

ß ß ß O O

I /

П Р Е Д И С Л О В И Е

Пособие -предназначено для студентов, проектирующих ра­ диопередающие устройства. Отсутствие в справочной литера­ туре подробных сведений о характеристиках и параметрах ге­ нераторных ламп нередко является причиной различных за­ труднений при проектировании.

Первый (раздел пособия посвящен определению расчетных - параметров генераторных ламп при линейной аппроксимации рабочих характеристик. Во втором разделе даны основные расчетные соотношения, рассматриваемые обычно в лекцион­ ных курсах и не требующие дополнительных обоснований. По­ следующие четыре раздела посвящены основным режимам усиления мощности. Здесь изложены особенности расчетов резонансных усилителей с общим катодом и общей сеткой, умножителей частоты и апериодических усилителей мощности.

Режимы различной напряженности (критический, недона­ пряженный или режим без токов управляющей сетки) рас­ сматриваются как частные случаи перенапряженного режима. Обобщенность применяемой методики позволила существен­ но сократить изложение особенностей расчетов различных ре­ жимов генераторов. Рассмотрение простейших закономерно­ стей регулировочных процессов позволяет определять внут­ реннее сопротивление генератора для различных рабочих ре­ жимов.

Остальные разделы пособия рассматривают колебатель­ ные системы, применяемые в различных частотных диапазо­ нах для промежуточных и оконечной ступеней тракта. Колеба­ тельная система оконечной ступени должна обеспечивать вы­ сокий к. п. д. и удовлетворять установленным нормам фильт­ рации кратных гармонических частот.

Особенность данного пособия заключается в рассмотрении ряда вопросов, .позволяющих уточнить результаты производи­ мых расчетов. К таким вопросам относятся:

1.Разделение современных генераторных ламп на две груп­

пы— лампы с четко выраженной крутизной спада 5 Г и лам­ пы с постоянным значением граничного напряжения еаК.

3

1.ЛИНЕЙНАЯ АППРОКСИМАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

ИОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ГЕНЕРАТОРНЫХ ЛАМП

Для усиления мощности в различных ступенях тракта пе­ редачи применяют триоды, лучевые тетроды или пентоды.

ослабления связи выходных цепей е возбудителем применяют

ры. По номинальной мощности многоэлектродные лампы усту­ пают триодам. Современные тетроды обеспечивают мощности до 100 кВт, а мощности пентодов не превышают 1 кВт. Про­ ходные емкости у тетродов и пентодов невелики, однако в диапазонах КВ и УКВ необходимо учитывать дополнитель­ ную нагрузку' для возбудителя за счет проходного тока лампы.

Характеристики

характеристик погрешность от идеализации не превышает не­ скольких процентов, допустимых при техническом проектиро­ вании.

Расчетные параметры определяют из характеристик лам­ пы. Статическую крутизну

5

определяют на линейном участке рабочей характеристики при анодном напряжении еа = Е а, Проницаемость триода

D

DEa

Ел

где DEa — напряжение, соответствующее отрезку ао на рис. 1,а. Сдвиг характеристик за счет влияния пространствен­ ных зарядов 'определяется отрезком DEa0. Параметр

с- _Е Еа0

а0"~ D

соответствует анодному напряжению идеализированной ха­ рактеристики, проходящей через начало координат. Линия критического режима ек разделяет области недонаиряженного и перенапряженного режимов. Крутизна этой линии

где V — коэффициент критического режима.

Лампы с активированными катодами не имеют тока насыще­

спад анодного тока в области перенапряженного режима. Крутизна граничной линии

г

На рис. 1,6 крутизна цраничной линии ес для сеточного тока также является параметром лампы.

Многоэлектродные лампы имеют параметр Еа0 < 0, и их характеристики в системе координат іа{ес) располагаются левее триодных. Тетроды и пентоды отличаются сравнительно малой проницаемостью и малыми токами управляющей сет­ ки. Граничная линия іа[еа) при значительной крутизне зани­ мает положение, близкое к вертикальному. Наблюдаемая не­ параллельность реальных характеристик іа(ес) является признаком некоторого непостоянства проницаемости лампы.

Результирующая проницаемость пентода зависит от про­ ницаемостей трех сеток:

D = D cD3Dn.

Индекс «с» относится к управляющей сетке, индекс «э» — к

6

экранирующей и индекс «п» — к защитной сетке пентода. Для тетродов D„ — 1.

Идеализированные характеристики для двух значений еа дают возможность определить результирующую проницае­ мость

D = ~ a

Аес

на заданном уровне тока. На рис. 2,а отрезок аэ = DEa опре­ деляет сдвиг рабочей характеристики ак отноеительно нуле­ вой характеристики, для которой выполняются условия еа— 0

и еэ = Е3. Разность двух отрезков эо = ао — аэ = DE аО* При нормальных

потенциалах экрани­ рующей сетки пара­ метр

соответствует потенциалу экранирующей сетей, при котором нулевая характеристика тока второй сетки проходит через на­ чало координат и, следовательно, Еяо=0. В общем случае для тетродов

DEa0 = — Dc [E3 — E30).

На рис. 2,6 в системе координат ia[ea) даны характерис­ тики лучевого тетрода или пентода при фиксированных значе­ ниях сеточных потенциалов. Суммарный эмиссионный ток

І&— І-з“Ь С "Ъ h-

Ток третьей сетки мал и его обычно не учитывают.

При анодном напряжении е а= 0 суммарный ток распре­ деляется между управляющей и экранирующей сетками лро-

7

пор-ционйльно отрезкам ос н оэ. Отношение токов не зависит существенно от потенциала анода, что позволяет рассматри­ вать коэффициенты токораспределения

ос оэ

как параметры лампы. Сумма коэффициентов

gc + g S = 1.

Кривая анодного тока в точке к. разделяется на два участка. Правый участок соответствует иедонапряженному режиму при малых сеточных токах, а левый участок от точки к до начала координат —перенапряженному режиму. У тетродов не луче­ вого типа наблюдается искривление нижнего участка харак­ теристики за счет динатронного эффекта, возникающего меж­ ду анодом и экранирующей сеткой. У большинства много­ электродных ламп напряжение еак, отмеченное на рис. 2,6, не зависит существенно от потенциалов первой и второй сеток и рассматривается как параметр, зависящий от потенциалов третьей сетки. Указанная особенность отличает характеристи­

ки многоэлектрод­ ных ламп от трио­ дов.

На рис. 3 пока­ заны характеристи­ ки пентода для раз­ личных потенциалов третьей сетки. При изменении потенциа­ ла еп проницаемость третьей сетки не остается постоянной. В недонапряженном режиме для задан­ ного тока

Рис. 3. Характеристики пентода при различ­ ных потенциалах третьей сетки.

где Ае„= еп3 — еп2— приращение потенциала третьей сетки, Д еа — соответствующее приращение аяоднопо

жает точность определения расчетных параметров пентода.

8

На рис. 3 средняя кривая соответствует потенциалу еп2 = 0.

Изложенные рекомендации позволяют определять расчет­ ные параметры различных типов ламп или уточнять значения параметров, приводимых в справочной литературе. Расчетные параметры некоторых генераторных ламп даны в табл. 1 при­ ложения.

2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ

На рис. 4 показаны диаграммы триодного генератора в слабо перенапряженном режиме. Рабочий участок динамичес­ кой характеристики gum определяет форму импульса анодно­ го тока. Аналогичные диаграммы тетродного или пентодного генераторов отличаются от показанной на рис. 4 некоторым

Рис. 4. Диаграммы триодного генератора в слабо пере­ напряженном режиме. '

сдвигом1характеристик за счет влияния потенциалов второй и третьей сеток. Идеализированные импульсы анодного тока для