4. Контрольные вопросы

4.1Что такое фильтр? 4.2 Как образуют Г-, Т-, П- образные звенья? 4.3 Назначение полосовых фильтров 4.4 Назначение заградительных фильтров 4.5 Отличия звеньев типа m от звеньев типа «k»? 4.6 Основной недостаток звеньев типа «k» 4.7 В каких случаях применяют ФНЧ, а в каких ФВЧ?

5. Глоссарий

5.1 Нагрузочные системы 5.2 Фильтры верхних частот 5.3 Фильтры нижних частот 5.4 Кривые затухания 5.5 Согласование сопротивлений 5.6 Сопротивление 5.7 Полоса прозрачности 5.8 Полосовые фильтры

Weight system Filters upper frequencies Filters lower frequencies Curves damping Harmonization of resistance Resistance The band transparency

6. Литература

Основная 6.1 О.Л. Муравьев стр. 55-57 6.2 В.И. Хиленко стр 71-74

Дополнительная

Лекция 8

Резонансные нагрузочные системы. Сравнительная оценка нагрузочных систем. Выходные каскады передатчиков

Выходным каскадом передатчика называется оконечный каскад его, работающий на антенну, т. е. каскад, отдающий мощность радиочастотных колебаний в антенну непосредственно или через фидер.

Выходной каскад передатчика должен удовлетворять следую­щим основным требованиям: создавать необходимую мощность пе­редатчика в антенне (фидере), осуществлять фильтрацию высших гармонических составляющих и согласовывать выходное сопро­тивление генератора с входным сопротивлением нагрузки.

Выходной каскад является наиболее мощным каскадом пере­датчика. Он потребляет большую часть энергии источников питания. Поэтому качество его работы определяет основную харак­теристику радиопередающего устройства – промышленный КПД.

Для передачи информации каждому каналу связи отводится определенная полоса излучаемых частот. Все колебания, выходящие за пределы этой полосы, являются побочными. К внеполосным излучениям относятся колебания выс­ших гармоник составляющих выходного тока, а также паразит­ные колебания, возникающие при самовозбуждении ГВВ. Допустимые значения мощности побочных излучений приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Диапазон частот, МГц	Мощность на основных частотах Р, кВт	Допустимая мощность побочных излучений
		абсолютная , мВт	относительная 10lg( /р), дБ
< 30	< 0.5; 0.5…50 50	< 50	< -40 < -60
30…235	<0.025; 0.025…1 > 1	< 0.025 < 1	< -40 < -60
235…470	< 0.025	< 0.025
235…960	0.025…20 > 20	< 20	< -60

Основной причиной появления побочных колебаний является работа электронного прибора в режиме колебаний второго рода. Наиболее интенсивные колебания второй и третьей гармоник. Подавление четных гармоник, в том числе и второй, осуществляется приме­нением двухтактной схемы. Но вследствие естественной асиммет­рии схемы нельзя добиться полного подавления второй гармоники и в двухтактной схеме. Для подавления нечетных гармоник, в том числе и третьей, угол отсечки выходного тона выбирают .

О сновное ослабление высших гармоник обеспечивается коле­бательной системой выходной цепи каскада. Нагрузка выходного каскада – антенна – включается в его выходную цепь непосредственно или через промежуточный контур. В зависимости от спо­соба включения антенны в выходную цепь генератора различают схемы выхода: простую и сложную.

Рисунок 8.1 – Простая схема выходного каскада передатчика

Простой схемой выходного каскада передатчика называется схема, в которой антенна включается непосредственно в анодную (коллекторную) цепь выходного каскада, как показано на рисунке 8.1. В этой схеме выходной контур образован индуктивностями катушки связи L_CB и катушки настройки L_K (вариометр) и пара­метрами антенны R_А и Х_A, т.е. антенный контур является выход­ным. Простая схема – одноконтурная. Настройка контура на рабочую частоту осуществляется вариометром L_Н. Подбор оптимального сопротивления нагрузки выходной цепи электронного прибора R_Э.ОПТ осуществляется подбором коэффициента включения р_L путем переключения числа витков катушки связи L_CB.

Достоинства простой схемы:

- хороший КПД, так как нет потерь энергии на промежуточных элементах;

- простота конструкции.

Недостатки простой схемы:

- низкая фильтрация высших гармоник, не обеспечивающая заданных норм;

- при обрыве антенны оставшиеся элементы не обеспечивают оптимальное сопротивление нагрузки, и вся подводимая мощность рассеивается на аноде лампы или коллекторе транзистора, что приводит к их перегреву и выходу из строя.

Поэтому простая схема выходного каскада может быть использована лишь в маломощных передатчиках массовой радио­связи с малыми габаритными размерами, экономичность и прос­тота управления которых являются решающими требованиями.

С ложной схемой выходного каскада передатчика называется схема, в которой антенна подключается к выходной цепи оконечного каскада не непосредственно, а через промежуточный контур. Кроме того, могут быть добавлены фильтры. На рисунке 8.2 приведена схема выходного каскада с автотрансформаторной связью промежуточного и антенного контуров.

Рисунок 8.2 – Сложная схема выходного каскада с автотрансформаторной связью промежуточного и антенного контуров

Схема выходного каскада на транзисторе, включенном с общим эмиттером, приведена на рисунке 8.3.

Р исунок 8.3 – Схема выходного каскада на транзисторе

Достоинства сложной схемы:

- лучшая, чем в простой схеме, фильтрация высших гармоник;

- более точная и более широкая регулировка значений сопротивления нагрузки в выходной цепи генератора, так как она вы­полняется двумя способами: изменением связи промежуточного контура с антенной и коэффициента включения контура в выходную, цепь генератора (анодную, коллекторную);

- удобство в эксплуатации: настройка контура в резонанс и регулировка связи мало зависят одно от другого.

Недостатки сложной схемы:

- КПД выходной цепи ниже из-за потерь энергии на промежу­точном контуре и других элементах связи;

- сложнее конструкция колебательной системы, больше ее габаритные размеры и масса;

- сложнее настройка из-за большого числа регулируемых эле­ментов.

В тех случаях, когда двухконтурная схема не обеспечивает заданной фильтрации, применяются дополнительные фильтрующие системы, представляющие собой фильтры низкой или высокой частоты, а также их сочетание. Часто применяют П-образные кон­туры, так как они обладают лучшей фильтрацией высших гармо­ник. П-образный контур, показанный на рисунке 8.4 а, обеспечи­вает в 4 раза лучшую фильтрацию, чем параллельный одиночный при той же добротности.

П ри более высоких требованиях к фильтрации применяют сдвоенный П-образный контур (рисунок 8.4 б).

Рисунок 8.4 – Схема П-образного контура: а – простой; б - сдвоенный

В узкодиапазонных передатчиках, работающих на фиксиро­ванных частотах, для повышения фильтрации высших гармоник в выходную цепь включают дополнительные контуры – фильтр-пробки и фильтр-дырки, настроенные точно на частоту п-й гар­моники. Схема фильтрующей системы, состоящей из параллель­ных колебательных контуров, настроенных на вторую 2f, третью 3f и четвертую 4f гармоники, приведена на рисунке 8.5. Для токов высших гармоник сопротивления контуров велики, и они не попадают в антенну. Для токов основной рабочей частоты сопро­тивления контуров малы, и они с незначительным ослаблением попадают в антенну.

Рисунок 8.5 – Схема фильтрующей системы

Р исунок 8.6 – Принципиальная схема выходного каскада передатчика Panasonic KX-T9080BX

Выходной каскад передатчика базового блока радиотелефона Panasonic KX-T9080BX выполнен на транзисторах Q311-Q313, которыми управляет интегральный синтезатор частоты. Выходная фильтрующая система представляет собой диплексор F306, разделяющий спектры частот приема и передачи. Модулирующий сигнал через ограничивающий потенциометр VR303 подается на варикап D305 частотно-модулируемого автогенератора, собранного на транзисторе Q309. Туда же с вывода 9 микросхемы заводится управляющее напряжение смещения варикапа от фазового детектора, включенного в цепь фазового синтезатора. Такие схемы стабилизации частоты применяются во многих моделях радиотелефонов, работающих в диапазоне 800 – 900 МГц. В качестве синтезатора частоты могут использоваться программируемые микроконтроллеры типа РIC16XX или их аналоги.

2. Задание на СРС (Л.2 стр. 67-69) 2.1 Основные параметры резонансного контура 2.2 Почему в качестве согласующих элементов связи в оконечных каскадах РПДУ применяют резонансные контура? 2.3 Зачем нужен диплексор в выходном каскаде РПДУ PANASONIC? 2.4 Как осуществляется стабилизация частоты РПДУ PANASONIC?

3. Задание на СРСП. 3.1 Почему резонансные нагрузочные системы в оконечных каскадах РПДУ выполняют 2-х или 3-х контурными? 3.2 Почему в узкополосных РПДУ дополнительно включают фильтры-пробки и фильтры-дырки? 3.3 Приведите принципиальную схему П-образного контура, чем он отличается от обычного параллельного контура?