Цепи согласования
Согласующие цепи выполняют две основные функции:
согласуют (преобразуют) сопротивления для наиболее полной передачи входной мощности к АЭ и выходной мощности от АЭ к нагрузке. При этом входная согласующая цепь преобразует входное сопротивление АЭ в сопротивление, равное внутреннему сопротивлению возбудителя, а выходная согласующая цепь - сопротивление нагрузки в некоторое сопротивление, необходимое для получения оптимального режима АЭ;
обеспечивают совместно с цепями питания и смещения колебания тока и напряжения на электродах АЭ такой формы, которая характерна для оптимального режима.
Наиболее
просто преобразовать сопротивление
в требуемое сопротивление
можно, подключив к
параллельно или последовательно
реактивное сопротивление
(индуктивность или емкость). Действительно,
последовательная цепочка с комплексным
сопротивлением
эквивалентна параллельной цепочке,
имеющей проводимость
,
где
, 
.
Таким
образом, сопротивление
преобразуется в
.
Одновременно последовательное реактивное
сопротивление
преобразуется в параллельное реактивное
сопротивление
,
причем связь
с
и
с
устанавливается следующими соотношениями:
, (1)
, (2)
где
- (3)
добротность последовательной или эквивалентной ей параллельной цепочки.
Аналогично,
если параллельно сопротивлению
подключить реактивное сопротивление
,
то
будет преобразовано в сопротивление
,
определенное соотношением (1). Чтобы
входное сопротивление согласующей
цепочки было чисто активным, нужно
компенсировать влияние реактивного
сопротивления, включив, например, второе
реактивное сопротивление противоположного
знака. Итак, простейшая согласующая
цепь содержит два элемента:
и
.
Г-образная
согласующая цепь
- это наиболее простое устройство,
которое можно реализовать, используя
изложенный способ преобразования
сопротивлений. Допустим, требуется
преобразовать сопротивление нагрузки
в некоторое большее сопротивление
.
Подключим к сопротивлению
Г-образную
-цепочку,
как показано на Рис.2, а. Здесь
индуктивность преобразует сопротивления,
а емкость компенсирует влияние
индуктивности,
обеспечивая на заданной частоте
действительный характер входного
сопротивления. Чтобы входное сопротивление
Г-образной цепи было равно заданному
значению
,
необходимо выполнить соотношения,
вытекающие из (1) и (3):
, 
, 
.
Как
видно из Рис.2, а, Г-образная цепочка
совместно с сопротивлением
образует колебательный контур. При
высокой его добротности (
)
реализуется и вторая функция согласующей
цепи - фильтрация, причем гармоническую
форму имеют входное напряжение и ток,
протекающий через сопротивление нагрузки
.
Рис.2. Простейшая согласующая цепочка
Если
включить Г-образное звено, как показано
на Рис.2, б, то
,
а гармоническими являются входной ток
и напряжение на нагрузке.
Инвертирующие согласующие цепи. Представим согласующую цепь в виде четырехполюсника. Согласующую цепь называют инвертирующей, если выполняется соотношение
, (4)
где
- входное сопротивление согласующей
цепи;
- сопротивление нагрузки;
- характеристическое сопротивление
согласующей цепи.
Отметим
особенности инвертирующих цепей: входное
сопротивление изменяется обратно
пропорционально сопротивлению нагрузки;
знаки
и
противоположны, например, индуктивное
сопротивление нагрузки преобразуется
в емкостное входное сопротивление,
активное сопротивление преобразуется
в активное же сопротивление.
Примером
инвертирующей цепи является Г-образный
согласующий четырехполюсник при
.
Более сложные инвертирующие цепи - это
П- и Т-образные звенья (Рис.3). Можно
показать, что подобные цепи инвертируют
сопротивления при выполнении соотношений
,
при этом характеристическое сопротивление
.
Рис.3. П- и Т-образные согласующие цепи
Инвертирующие согласующие цепи реализуются из последовательно включенных индуктивностей и параллельно включенных емкостей (Рис.4).
Рис.4. Реализация П- и Т-образных согласующих цепей
Трансформирующие согласующие цепи. Согласующую цепь называют трансформирующей, если выполняется условие
, (5)
где
- коэффициент трансформации.
Особенности
трансформирующих цепей: входное
сопротивление изменяется пропорционально
изменению сопротивления нагрузки; знак
мнимой части
совпадает со знаком мнимой части
;
при
мнимая часть входного сопротивления
.
Примером трансформирующей цепи может быть каскадное соединение двух Г-образных четырехполюсников (Рис.5). Можно показать, что условие (5) выполняется, если элементы цепи удовлетворяют соотношению
.
Рис.5. Схема трансформирующей цепи