Контрольные вопросы.

1. Какие задачи решаются при проектировании межкаскадных цепей связи?

2. Ставится ли задача фильтрации высших гармоник при расчетах ЦС между каскадами?

3. Почему в широкополосную межкаскадную цепь связи вводят устройство коррекции базового тока?

4. Как изменится работа широкополосного усилителя мощности, если добротность корректирующей цепи увеличить?

Глава 12. Автогенераторы

Первичным источником высокочастотных колебаний в радиопередатчике является автогенератор – автономное устройство, которое преобразует энергию источника питания в высокочастотную энергию. Частота и мощность высокочастотных колебаний в автогенераторе определяется только его параметрами. В дальнейшем будут рассматриваться только один вид автогенераторов, состоящих из активного прибора (транзистора или лампы), колебательного контура и источника питания.

Стабильность частоты автогенератора определяет стабильность частоты колебаний, излучаемых радиопередающим устройством. Частота автоколебаний зависит от температуры окружающей среды, влажности, давления, напряжения питания автогенератора и других причин. Если стабильность частоты автогенератора недостаточна, то в последующих каскадах этот недостаток устранить невозможно. Заданная стабильность частоты – это основное требование к автогенератору.

После подачи питающих напряжений при выполнении некоторых условий автогенератор самовозбуждается. С течением времени амплитуда автоколебаний достигает некоторого значения, которое в дальнейшем не меняется. Этот режим называется стационарным (или установившимся).

Рассмотрим основные характеристики автогенераторов в стационарном режиме.

Уравнение стационарного режима

Рис. 12.1

Рассмотрим ГВВ на транзисторе с ОЭ, нагрузкой которого является П – контур (рис. 12.1,а). Напряжение на нагрузке Z_н определим с помощью соотношений

или

(12.1)

где , , – комплексные значения первых гармоник напряжений на нагрузке, базе и коллекторе транзистора, = - крутизна транзистора по первой гармонике, – сопротивление нагрузки для транзистора (сопротивление контура со стороны емкости С1), – коэффициент передачи контура по напряжению (коэффициент обратной связи), .

Предположим, что в схеме ГВВ (рис. 12.1,а) удалось подобрать параметры контура С1, С2, L3 (и его расстройку относительно частоты возбуждения) так, чтобы напряжение на сопротивлении совпало по величине и фазе с напряжением на входе транзистора . Если теперь мы отключим от ГВВ источник возбуждения и подключим базу транзистора к выходным зажимам контура (исключив ), в схеме ничего измениться не должно. Усилитель превратится в автогенератор. Подставив в формулу (12.1) = , получим уравнение стационарного режима для автогенератора

(12.2)

Представим сомножители этого уравнения в показательной форме (6.2):

; ; (12.3)

где S₁, |Z_К|, k – модули крутизны по первой гармонике, сопротивления контура, коэффициента обратной связи.

Подставив выражения (12.3) в уравнение (12.2) получим

. (12.4)

Последнее уравнение распадается на два:

– уравнение баланса амплитуд , (12.5)

– уравнение баланса фаз , (12.6)

где _s – фазовый сдвиг между первыми гармониками тока коллектора I_к1 и напряжения на базе U_Б1, _Н – фазовый сдвиг между первыми гармониками напряжения на коллекторе U_к1 и тока коллектора I_к1 (то есть фазовый угол нагрузки), _k – фазовый сдвиг между первыми гармониками напряжения на базе U_Б1 и напряжения на коллекторе U_к1 (фазовый сдвиг в цепи обратной связи), n = 0, 1, 2…

В автогенераторах, которые здесь рассматриваются, модуль всех фазовых углов менее 90^о, поэтому n = 0 и уравнение (12.6) можно переписать иначе

(12.7)

Уравнение (12.5) позволяет рассчитать энергетические характеристики автогенератора в стационарном режиме. Зная крутизну S транзистора, сопротивление контура |Z_к| и коэффициент k обратной связи, можно определить амплитуды напряжений U_к1, U_Б1 и угол отсечки 

(12.8)

Уравнение (12.7) позволяет рассчитать расстройку (рис. 12.2) между частотой генерации и резонансной частотой контура автогенератора, а также приращение частоты автогенератора при изменении фазовых сдвигов  _s и  _k.

Рис. 12.2

На рис. 12.2 построены две ФЧХ контура, соответствующие добротностям Q₁ и Q₂ (Q₂ > Q₁). Большей добротности соответствует меньшее приращение частоты автогенератора.

(12.9)