
- •Формирование колебаний и сигналов
- •Глава 1. Устройства генерирования и формирования сигналов 7
- •Глава 2. Классификация, каскады, структурная схема и параметры радиопередатчиков 14
- •Глава 3. Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний 28
- •Глава 4. Основы теории вч генератора с внешним возбуждением 36
- •25.2. Параметры радиопередатчика 219
- •Глава 1. Устройства генерирования и формирования сигналов
- •1.1. Место и функции радиопередающих устройств
- •1.2. Истоки развития радиопередатчиков
- •1.3. Основные этапы развития техники и теории рПдУ
- •Глава 2. Классификация, каскады, структурная схема и параметры радиопередатчиков
- •2.1. Классификация рпду
- •2.2. Каскады и блоки рпду
- •2.3. Структурная схема рпду
- •2.4. Параметры радиопередатчика
- •2.5. Излучения радиопередатчика и проблема электромагнитной совместимости
- •2.6. Международное сотрудничество в области радиосвязи
- •Глава 3. Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний
- •3.1. Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов
- •3.2. Генератор на электровакуумном приборе
- •3.3. Генератор на биполярном транзисторе
- •3.4. Генератор на полевом транзисторе
- •3.5. Генератор на диоде
- •3.6. Клистронный генератор
- •3.7. Генератор на лампе бегущей волны
- •3.8. Время взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем
- •3.9. Принцип синхронизма и фазировки носителей заряда с электромагнитным полем
- •3.10. Мощность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем
- •Вопрос 1. В чем состоит назначение генератора высокочастотных колебаний?
- •Глава 4. Основы теории вч генератора с внешним возбуждением
- •4.1. Обобщенная схема генератора с внешним возбуждением и ее анализ
- •4.2. Баланс мощностей в вч генераторе
- •4.3. Динамические характеристики вч генератора и максимально отдаваемая им мощность
- •4.4. Нагрузочные, амплитудные и частотные характеристики вч генератора
- •4.5. Согласование электронного прибора с источником возбуждения и нагрузкой и номинальный коэффициент усиления по мощности вч генератора
- •Глава 5. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением
- •5.1. Типовая электрическая схема лампового гвв
- •5.2. Статические характеристики триода и тетрода и их аппроксимация
- •5.3. Определение токов и напряжений в ламповом гвв
- •5.4. Динамическая характеристика и три режима работы вч лампового генератора
- •Глава 6. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением
- •6.1. Методика расчета лампового гвв
- •Программа расчета электрического режима работы вч лампового генератора
- •6.2. Нагрузочные характеристики и оптимальные режимы работы лампового генератора
- •6.3. Ламповый гвв с общей сеткой
- •6.4. Электрические схемы ламповых гвв
- •Глава 7. Транзисторные гвв
- •7.1. Типы мощных транзисторов, используемых в генераторах
- •7.2. Биполярные транзисторы
- •7.3. Полевые транзисторы
- •Глава 8. Режимы работы транзисторно гВв
- •8.1. Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением
- •8.2. Методика расчета вч генератора с биполярным транзистором
- •Программа расчета электрического режима работы вч транзисторного генератора
- •Глава 9. Сравнительный анализ генераторов
- •9.1. Ключевой режим работы вч транзисторного генератора
- •9.2. Сравнительный анализ трех типов генераторов с внешним возбуждением: лампового, с биполярным и полевым транзисторами
- •Глава 10 . Электрические цепи вч гвв
- •10.1. Назначение и классификация цепей
- •10.2. Согласующие цепи в узкополосных вч транзисторных генераторах
- •10.3. Согласование вч генератора с антенной
- •Глава 11. Электрические цепи широкополосных генераторов
- •11.1. Согласующие электрические цепи в широкополосных вч генераторах
- •11.2. Широкополосный транзисторный усилитель с согласующими цепями лестничного типа.
- •11.3. Широкополосный транзисторный усилитель
- •Глава 12. Свч транзисторные гвв
- •12.1. Метод анализа линейных свч устройств
- •12.2. Гибридно-интегральные свч устройства
- •12.3. Свч транзисторный усилитель
- •Глава 13 . Свч транзисторные гвв
- •13.1. Свч транзисторный генератор балансного типа
- •13.2. Линейный режим работы транзисторного свч генератора
- •13.3. Режим «перелива» мощности в транзисторных свч генераторах
- •Глава 14. Автогенераторы и стабилизация частоты автоколебаний
- •14.1. Назначение, классификация и принцип действия
- •14.2. Установившийся режим автоколебаний
- •14.3. Стабильность частоты аг
- •14.4. Кварцевые аг
- •Глава 15. Стабилизация дискретного множества частот
- •15.1. Назначение и параметры синтезатора частот
- •15.2. Автоматическая подстройка частоты
- •15.3. Частотная автоподстройка частоты
- •15.4. Фазовая автоподстройка частоты
- •15.5. Цифровой синтезатор частот
- •Глава 16. Диодные свч автогенераторы и усилители
- •16.1. Физические основы работы генераторных свч диодов
- •16.2. Свч диодные автогенераторы
- •16.3. Свч диодные генераторы с внешним возбуждением
- •Глава 17. Полупроводниковые умножители частоты
- •17.1. Назначение, принцип действия и основные параметры
- •17.2. Транзисторный умножитель частоты
- •17.3. Диодные умножители частоты
- •Глава 18. Суммирование мощностей сигналов свч генераторов
- •18.1. Способы суммирования мощностей сигналов
- •18.2. Суммирование мощностей сигналов с помощью многополюсной схемы
- •18.3. Суммирование мощностей сигналов с помощью фар
- •Глава 19. Амплитудная модуляция
- •19.1. Виды модуляции
- •19.2. Амплитудная модуляция
- •19.3. Амплитудная анодная и коллекторная модуляция
- •19.4. Амплитудная сеточная и базовая модуляция
- •Глава 20. Однополосная амплитудная модуляция
- •20.1. Нелинейные искажения сигнала при амплитудной модуляции
- •20.2. Однополосная модуляция
- •20.3. Структура обп сигнала
- •20.4. Усиление обп сигнала в двухканальном усилителе (схема Кана)
- •20.5. Формирование обп сигнала
- •Глава 21. Частотная и фазовая модуляция
- •21.1. Основные определения
- •21.3. Спектр сигнала при частотной и фазовой модуляции
- •21.4. Методы осуществления угловой модуляции
- •21.5. Частотный и фазовый модуляторы
- •21.6. Стабилизация частоты несущей при частотной модуляции
- •Глава 22. Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений
- •22.1. Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений
- •22.2. Фазовая манипуляция (фм)
- •22.3. Частотная телеграфия
- •Глава 23. Импульсная модуляция
- •23.1. Параметры и спектр сигнала при импульсной модуляции
- •23.2. Структурная схема и классификация импульсных модуляторов
- •23.3. Импульсный модулятор жесткого типа с емкостным накопительным элементом
- •23.4. Импульсный модулятор мягкого типа с искусственной линией
- •23.5. Внутриимпульсная частотная модуляция
- •Глава 24. Радиопередатчики вч диапазона различного назначения
- •24.1. Радиовещательные радиопередатчики
- •24.2. Телевизионные радиопередатчики
- •Глава 25. Рпду наземных радиотехнических систем по информационному обслуживанию производств рассредоточенного типа
- •25.1. Назначение, основные функции и структура системы.
- •25.2. Параметры радиопередатчика
- •Глава 26. Радиопередатчики свч диапазона. Глобальные космические радиоэлектронные системы
- •26.1. Типы передатчиков в космических системах радиосвязи
- •26.2. Околоземные орбиты спутников
- •26.3. Основные параметры космических систем радиосвязи
- •26.4. Многостанционный доступ
- •26.5. Примеры космических систем радиосвязи
- •Глава 27. Радиопередатчики свч диапазона. Передатчики радиолокационных станций. Передатчики сотовой системы радиосвязи
- •27.1. Передатчики радиолокационных станций
- •27.2. Радиопередатчик сотовой системы радиосвязи
- •Глава 28. Радиопередатчики оптического диапазона
- •28.1. Принцип действия и классификация лазеров
- •28.2. Назначение и структурная схема передатчика оптического диапазона
- •28.3. Модуляторы света
- •Глава 29. Измерение параметров, регулировка и испытания радиопередатчиков
- •29.1. Техника безопасности при работе с радиопередатчиками
- •29.2. Измерение параметров радиопередатчиков
- •29.3. Регулировка и испытания радиопередатчиков
- •Заключение
- •Перечень вопросов для итогового контроля
- •Перечень тем контрольных работ
- •Основные определения
- •Список литературы
Глава 8. Режимы работы транзисторно гВв
8.1. Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением
Три режима работы транзисторного генератора. Две схемы ВЧ генераторов с внешним возбуждением - одна с биполярным, другая с полевым транзистором - приведены на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Схемы ГВВ на транзисторах: а)- с биполярным -б) с полевым транзистором
Исследование транзисторного генератора проводится как и в случае анализа работы лампового генератора, по плану, состоящему:
- в определении с помощью вольт-амперных характеристик прибора форм тока и напряжения на его выходе при подаче на вход синусоидального сигнала;
-
расчете энергетических параметров
генератора: выходной мощности 1-й
гармоники
,
потребляемой мощности
от источника постоянного тока и КПД
генератора
;
-
определении мощности входного сигнала
и коэффициента усиления генератора по
мощности
;
в построении динамических, нагрузочных, амплитудных и частотных характеристик.
Несмотря на разный физический характер процессов, протекающих в электровакуумном приборе, биполярном и полевом транзисторах, ввиду формального сходства их ВАХ анализ выходной цепи во в основном совпадает. Так, в транзисторных генераторах, как и в ламповых, возможны недонапряженный, граничный и перенапряженный режимы работы. При внешнем сходстве этих режимов в трех типах генераторов следует знать разный физический механизм их протекания. При биполярном транзисторе динамическая характеристика располагается:
- в случае недонапряженного и граничного режимов работы в двух областях - активной (2) и отсечки (1);
-
в случае перенапряженного режима работы
в трех областях - отсечки (1), активной
(2) и насыщения (3). При этом провал в
импульсе коллекторного тока происходит
по причине захода рабочей точки
(координаты
)
в область насыщения и перехода
коллекторного р-n-перехода
в открытое состояние.
В недонапряженном и граничном режимах импульсы коллекторного тока при работе с отсечкой имеют косинусоидальную форму. Примеры форм импульса коллекторного тока в перенапряженном режиме работы показаны на рис. 8.2,б-г. При наличии только активной составляющей в нагрузке провал в импульсе располагается посредине (см. рис. 8.2,б), при добавлении к ней емкости - сдвигается влево (см. рис. 8.2,в), индуктивности - вправо (см. рис. 8.2,г).
Р
ис.8.2.
Импульсы коллекторного тока при работе
с отсечкой в перенапряженном режиме
В транзисторных ГВВ с повышением частоты усиливаемого сигнала и приближении к граничной частоте уменьшается КПД и снижается выходная мощность .
Ухудшение
данных параметров генератора связано
как с увеличением потерь в цепи коллектора
при биполярном транзисторе или цепи
стока при полевом транзисторе, так и с
изменением форм выходного тока и
напряжения. В первом приближении это
изменение параметров генератора можно
учесть с помощью зависимости крутизны
линии граничного режима
от частоты
.
При этом вместо крутизны можно использовать
обратный ей параметр - сопротивление
насыщения, определяемое согласно:
.
(8.2)
В результате формула по определению коэффициента использования напряжения питания в граничном режиме для транзисторного генератора примет вид
,
(8.3)
где
в случае биполярного транзистора:
- напряжению питания коллектора,
коэффициент
;
в случае полевоro транзистора:
- напряжению питания стока, коэффициент
Имеется отличие и в определении угла отсечки . В ламповом гeнераторе анодно-сеточная характеристика, с помощью которой определяется угол отсечки, сдвинута влево (см. рис. 6.3, 6.4). В биполярном транзисторе характеристика коллекторного тока, служащая для определения , сдвинута вправо (см. рис. 7.4,б).
Рис. 8.3.
Рис. 8.4.
Поэтому
согласно рис. 8.4. косинус угла отсечки
(8.4)
где
;
- напряжение отсечки;
- внешнее смещение;
- амплитуда входного ВЧ напряжения.
В
полевом транзисторе при характеристике
тока стока, выходящей из начала координат
значение
=0.
В остальном методика расчета выходной
цепи транзисторных генераторов совпадает
с методикой расчета анодной цепи
лампового генератора, рассмотренной в
разд. 6.5. Расчет входной цепи в трех типах
генераторов значительно отличается
друг от друга, что следует, в частности,
из рассмотрения эквивалентных схем
биполярного и полевого транзисторов.
Поэтому остановимся на этом вопросе
более подробно. Ориентировочный расчет
входной мощности генератора с биполярным
транзистором при схеме с общим эмиттером.
При открытом эмиттерном переходе его
сопротивление весьма мало, и поэтому
можно принять активную составляющую
входного сопротивления транзистора на
высокой частоте:
.
Коэффициент передачи тока при
или
.
Будем считать, что данное соотношение
справедливо и для первых гармоник
коллекторного и базового токов:
.
В результате для мощности входного
сигнала при
получим
.
(8.5)
Для коэффициента усиления биполярного транзистора по мощности при с учетом (8.5) имеем
,
(8.6)
где
- сопротивление нагрузки по 1-й гармонике
сигнала в коллекторной цепи. Таким
образом, согласно (8.6) коэффициент
усиления по мощности в генераторе с
биполярным транзистором уменьшается
с повышением частоты усиливаемого
сигнала. Ориентировочный расчет входной
мощности генератора с полевым транзистором
при схеме с общим истоком. В высокочастотном
диапазоне при
амплитуда импульса тока стока по аналогии
с ламповым генератором
,
(8.7)
где
- амплитуда входного напряжения
затвор-исток.
Из (8.7) для требуемой амплитуды входного напряжения получим
,
(8.8)
где
- амплитуда 1-й гармоники тока стока;
- коэффициент разложения косинусоидального
импульса.
Для коэффициента усиления полевого транзистора по мощности при с учетом (8.8) имеем
,
(8.9)
где
- сопротивление нагрузки по 1-й гармонике
сигнала в цепи стока;
- входное сопротивление транзистора на
частоте сигнала.
Согласно
(8.9) в полевом транзисторе, как и в
биполярном, коэффициент усиления прибора
по мощности уменьшается с повышением
частоты усиливаемого сигнала. Рассчитав
с помощью (8.9) коэффициент усиления
,
можно определить требуемую мощность
входного сигнала
.