1.4 § Генераторы с внешним возбуждением (гвв).

ГВВ – преобразователь энергии источника питания в энергию ВЧ колебаний токов и напряжений,

частота которых равна либо кратна частоте возбуждения.

_вых = N_вх N = 1,2,3...

При N=1 это УМ

При N=2,3... это УЧ

К ГВВ могут относиться каскады деления и преобразования частоты.

Лекция 9

О бщая структурная схема ГВВ

Рис.

Часто роль входной цепи согласования играет выход предыдущего каскада.

Z_{потребителя} – сопротивление нагрузки потребителя.

Для выходного каскада Z_{потребителя}  Z_вх антенно-фидерного устройства. Для всех остальных каскадов Z_{потребителя} – входное сопротивление последних каскадов.

Е_с – источник напряжения смещения. Обеспечивает заданный режим работы АЭ по постоянному току во входной цепи.

Е_п – источник питания, энергию которого мы преобразуем в энергию ВЧ колебаний.

С_бл – емкости, шунтирующие Е_п по ВЧ.

Констуктивно блокировочные элементы распологаются вблизи АЭ.

Выходная цепь согласования предназначена для:

1. трансформации Z_{потребителя} в Z_н , необходимое для оптимального режима роботы АЭ.

2. Сопротивление Z_н = Z_{оптимальное} на рабочей гармонике тока. Для всех остальных гармоник тока и постоянных составляющих Z_н должно быть равное нулю.  фильтрация гармоник.

В качестве цепей согласования могут быть использованы:

• резистивные цепи

• резонансные контура

• трансформаторные контура

• реактивные четырехполюсники типа ФНЧ

2 .1 Общая структурная схема ГВВ

§ Основные уравнения и фазовые соотношения гвв

U_вх (t) = E_c + U_возб(t)

Если U_возб(t) = U_возб cos t , то U_{вх max} = E_c + U_возб

U_{вх min} = E_c  U_возб

() U_вых (t) = E_п – U_н(t) = E_п – i_вых(t) Z_н

Если выходная цепь согласования выполняет функцию фильтрации, то U_н(t) = U_н cos t .

Тогда U_{вых max} = E_п + U_н

U_{вых min} = E_п  U_н

U_вых = U_н , но противофазны.

В соответствии с переходной характеристикой i_вых синфазен с U_вх .

В соответствии с () U_вых противофазно U_н и соответствует U_вх .

2.2§ Энергетические характеристики гвв

Это основные характеристики этих устройств.

1. Р_{ N} - выходная колебательная мощность N-ой гармоники.

2. Электронный КПД .

3. К_Р - коэффициент усиления по мощности.

Р₀ = I_вых.0 Е_п

Е_п = U_н(t) + U_вых(t)

В предположении гармонических процессов умножим левую и правую часть выражения на i_вых(t) и проинтегрируем в периоде:

i_вых(t) dt = U_н(t) i_вых(t) dt + U_вых(t) i_вых(t) dt

i_вых(t) dt = I_вых(t)

1. Запишем баланс мощностей АЭ.

P₀ = Р_{ Nн} + Р_рас.АЭ

P₀ – мощность источника питания.

Р_{ Nн} –выходная колебательная мощность N-ой гармоники в нагрузке.

Р_рас.АЭ – тепло.

Если цепь согласования выполняет функцию фильтрации, то колебательная мощность будет отнесена только к одной ганмонике:

Р_ = 0,5 U_нN  I_выхN  cos _N

Максимум этой функции имеет место при чисто активной нагрузке _N = 0.

Запишем баланс мощностей для входной цепи:

Р_возб = Р_с.о + Р_вх , где Р_с.о = Е_с I_вх.о

При Е_с  0 ; Р_с.о  0

Е_с  0 ; Р_с.о  0  источник становится потребителем.

2. _{электронный} = = =

3. _АЭ =

Р_накала – используется для ламп.

Как улучшить КПД?

_{электронный} =

- коэффициент использования напряжения.

 = 0,7...1

- коэффициент использования тока для N-ной гармоники.

2.5 § Напряженность режимов ГВВ.

АЭ в ГВВ работает с нагрузкой и при изменяемых токах и напр во вх и вых цепи. Режимы работы АЭ с нагрузкой наз. динамическим режимом, и работа оценивается по дин. характеристикам – геом. место раб. точек АЭ, при изм-мых током и напряж-м на вх и на вых.

Дин. хар-ки:

-вх;

-вых;

-проходн-е.

Д ин. характеристика может находится только в области существования статических характеристик.

Снятие статических характеристик.

Рис. 5.

Если в течении всего периода колебаний раб. точка АЭ находится в области недонапрядённого режима, режим АЭ является недонапряжённым. Если раб. точка в течение любого короткого интервала периода заходит в обл. пренапр. р. , то такой режим – перенапряжённый.

П редположим:

Рис. 6.

Исп. дин. хар-ки мы можем определить в каком режиме должен работать АЭ. Е_п, R_H ,Ө - const. U_вых – var