Настроечные характеристики генераторов с внешним возбуждением
Зависимости Uк, Iк0, Iк1, P0, P1, Pк, η(∆ω) носят название настроечных характеристик генератора. При расстройке контура относительно резонансной частоты сопротивление Zэк носит комплексный характер (рис.1.1). Расстройка ∆ω контура приводит к переходу в режим с меньшей напряженностью, что приводит к соответствующему изменению Uк, Iк0, еIк1, P0, P1, Pк и ηе. Динамическая характеристика АЭ iк = f (uк) при расстроенном контуре имеет вид отрезка эллипса, а не отрезка прямой, как при чисто резистивной нагрузке. Таким образом, при расстройке контура происходят следующие явления:
- уменьшается модуль Rэк сопротивления контура и соответственно уменьшается амплитуда Uк коллекторного напряжения, равная Uк = Iк1 Rэк (рис.1.3 и 1.4);
- возникает сдвиг фаз φэк между первой гармоникой коллекторного тока Iк1 и переменным напряжением на коллекторе Uк (рис.1.1).
В результате этих явлений минимальное мгновенное значение коллекторного напряжения возрастает и, кроме того, импульс коллекторного тока приходит на коллектор не в момент минимума коллекторного напряжения, а ранее или позднее, в зависимости от знака сдвига фаз φэк. Все это приводит к возрастанию мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора, а также к снижению колебательной мощности и электронного КПД.
На рис.1.5, а, б показаны кривые изменения мощностей P0, P1 и Pк и постоянных составляющих Iк0 и Iб0 коллекторного и базового токов в зависимости от изменения резонансной частоты ω0 коллекторного контура. Вертикальные пунктирные линии соответствуют случаю настройки коллекторного контура в резонанс на частоту возбуждения (ω0 = ω).
Рис.1.5. Настроечные характеристики ГВВ
Как видно из рис.1.5, по величине токов Iк0 и Iб0 можно судить не только о напряженности режима работы генератора, но и о настройке контура в резонанс. Настройке в резонанс соответствует минимальное значение выходного тока, поэтому приборы для измерения постоянных токов Iк0 и Iб0 обычно включают в состав передатчиков всех диапазонов волн.
Влияние угла отсечки на параметры генератора с внешним возбуждением
Работа АЭ с отсечкой тока применяется для повышения электронного КПД ηе = P1/ P0 = 0,5g1(θ)ξ.
Зависимость коэффициента формы выходного (коллекторного) тока по первой гармонике g1(θ) показана на рис.1.6 и в прил. 2.
При малых углах
отсечки (θ
= 0…20о)
и ξ
1 величина электронного КПД близка к
100 %. При θ
= 180о
и ξ
1 величина электронного КПД не превышает
50%. Обычно угол отсечки выбирают в
пределах 60о….120о.
При меньших углах отсечки КПД ηе
возрастает незначительно, но резко
увеличивается величина напряжения
смещения и амплитуда входного напряжения.
При углах отсечки, больших 120о,
заметно снижается электронный КПД.
Для объяснения зависимости параметров генератора от угла отсечки θ можно использовать следующие простые соотношения:
Iк0 = iк max α0(θ);
Iконт = А iк max α1(θ;
P0 = Ек iк max α0(θ);
P1 = 0,5[iк max α1(θ)]2 Rэк;
Pк = P0 – P1;
ηе = 0,5 iк max Rэкα1(θ)g1(θ)/ Eк,
где А - постоянный коэффициент.
При постоянной амплитуде импульсов выходного тока iк max параметры генераторов Iк0, Iк0m и P0 прямо пропорциональны коэффициентам разложения α0(θ) и α1(θ)(рис.1.6).
Таблица и графики коэффициентов разложения для косинусоидального импульса даны также в прил. 1 и 2.