Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шумлянский, И. И. Проектирование радиопередающих устройств. Расчет основных режимов при усилении мощности и колебательные системы учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
22
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
3.42 Mб
Скачать

I•пульсов, форма которых близка к прямоугольной. Скважность входного сигнала q 'выбирают выше заданной кратности умно-

Рис. 11. Двухтактная (а) и двухтактно-параллельная (б) схемы с общим катодом

женин. Для импульсов .прямоугольной формы амплитуды гар­

моник анодного тока

,

*

■КII

тс П s i n

~ Т '

где /,„ — высота импульса.

При достаточно высокой скважности амплитуды гармоник, удовлетворяющих условию n<q, слабо зависят от кратности умножения. Применение частотной коррекции позволяет обес­ печить постоянство амплитуд используемых гармоник.

Подобные устройства находят .применение в диапазонных и многочастотных возбудителях при формировании сетки ста­ бильных частот.

5. АПЕРИОДИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

Особенности апериодического усиления. Апериодические усилители (АУ) мощности находят применение в промежу­ точных ступенях диапазонных трактов. В отличие от резо­ нансных усилителей, использующих настраиваемые контуры, здесь в качестве нагрузки применяют сопротивления, обла­ дающие минимальной реактивностью. Для компенсации влия­ ния монтажных и внутриламповых емкостей в схемах АУ предусматривают частотную коррекцию. В зависимости от уровня мощности апериодические усилители работают с отсеч­ кой или без отсечки анодного тока.

В апериодических усилителях, работающих с отсечкой то­ ка, наблюдается искажение формы выходного колебательно­ го напряжения ег2 как показано на рис. 12. Искаженная фор­ ма колебаний снижает мощность и к.п. д. следующей ступе­ ни. Для нормальной работы необходимо восстановить фазу колебаний на выходе АУ.

зо

Восстановление фазы колебаний достигается в схемах, по­ казанных на рис. 13. Здесь обе ступени работают с отсечкой

тока и являются апе­

 

 

 

риодическими усили­

eci

 

вег

телями

мощности.

 

 

 

 

Для восстановления W

r

Ш

г

фазы

колебаний

 

 

 

между первой и .вто­

 

 

 

рой 'ступенью приме­ Рис.

12. Апериодический

усилитель

мощности

нена

трансформа­

с отсечкой

тока.

 

торная связь. Об­ мотки трансформатора необходимо секционировать для умень­

шения индуктивности рассеяния, искажающей форму усили-

Рис. 13. Апериодические усилители с восстановлением фазы колебаний.

ваемых колебаний. Во второй ступени нагрузочное сопротив­ ление включено со стороны катода лампы. Влияние монтаж­ ной емкости накального трансформатора устраняют включе­ нием блокирующих дросселей. Небольшие индуктивности L K предназначены для корректирования частотной характеристи­ ки и оказывают влияние главным образом на верхнем участ­ ке частотного диапазона. Дроссель Lp уменьшает сопротив­ ление анодной цепи для постоянного тока, и его индуктивность учитывают при усилении сравнительно низких частот. В пер­ вой ступени роль дросселя Lv выполняет первичная обмотка

травсформатора.

Для полосы средних частот реактивные элементы схемы не оказывают заметного влияния и их можно не учитывать.

Условие отсечки тока

cos Ѳ= —

В данном случае

/ п =

=

5„

D (Ея - Да0

п- / а0 R s) ]

расчетная амплитуда тока

 

>д[£с-

-и крутизна динамической характеристики

5 Д=

/ = s Au c

5

где А —

R

Высота анодного импульса /,„ == / X

- - гр

 

Х(1 — cos Ѳ). Как показано, на диаграмме рис. 14, кривая из­ менения анодного потенциала несимметрична. Для рабоче­ го полу-периода амплитуда колебательного напряжения

31

RaUm

^ао)-

Постоянная составляющая анодного тока

/ а0= а 0/т и квадрат эффективного значения

 

 

/2 _

2/2

 

 

эф

тс Ѳ(2-}- cos 20) - ~ sin 20

 

Мощность, выделяемая на сопротивлении нагрузки,

 

 

 

p K= (fk ~ П о )^ ,

(29)

Рис. 14. Диаграммы колеба­ тельных напряжений аперио­ дического усилителя.

■подводимая мощность 'постоянно, то Я0 = ІлйЕ.л и потери мощнос­ ти на аноде лампы Р л --- Р0Рк. Амплитуда сеточного напряже­ ния

U P + А ) 5(1 - cos 0)

и смещение па сетке

 

 

Ec=*Ea- U cc o s b - D U R a.

 

 

 

(31)

В сравнении с резонансными усилителями апериодические

ступени требуют

более высоких

сеточных

напряжений. Для

 

 

Т а б л и ц а - 1

расчета

цепи

сетки

попользуют

 

 

равенства (13)—(15).

(29),

за­

Расчетные

коэффициенты

Согласно равенству

для

апериодических

меняя

квадрат

эффективного

 

усилителей

 

т о к а

/ э2ф = /? /•(Ö), где +(Ѳ) =

 

Д(0)

Ф(0)

0(2 +

cos 26) - 1,5 sin 29

 

 

 

 

2ic 11 — cos О)2

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сопротивление

нагрузки

R a--'-'

10

 

0,033

0,031

- Е.,

найдем колеоатель•

20

 

060

058

 

 

 

 

/т (1- « о )’

 

 

 

 

 

30

 

087

084

ную мощность

 

 

 

 

 

40

 

116

Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

 

146

137

 

 

Р к-Ф (в )

 

 

 

(32)

60

 

174

161

 

 

 

 

 

70

 

200

182

 

 

 

 

 

 

 

 

 

80

 

226

202

Расчетная функция Ф(0) =

1 — а„

90

 

250

218

100

 

274

233

имеет

наиоолыиее

з и а ч е н и е

ПО

 

295

244

Фт ==0,259

при

угле

отсечки Ѳт =

120

 

314

251

130

 

332

256

= 140°.

Рекомендуемые

значения

140

 

347

259

0=80-^90° позволяют использовать

150

 

359

257

номинальные мощности ламп

без

160

 

368

255

опасности перегрева анода. Чис­

170

 

374

251

180

 

375

250

ловые значения Ф(Ѳ)

 

даны в

,

 

 

 

табл.

1.

 

 

 

 

 

 

 

В недонапряженном режиме, заменяв высоту анодного им­

пульса

Тп

равенством (20), получим

PK= SN El< b{W $ 0~%)

32

или Рк= 4Ркт%(?0 — Н). При проектировании АУ для задан­ ных значений Ея, Ѳи N колебательная мощность /\(£) макси­

мальна, если коэффициент использования іт=-~2 ^о- Макси­

мальное значение мощности

± % £ 2S Ar4>(e).

Для расчетов на заданную мощность Рк < Ркт справедливо равенство (18).

Критический режим является частным случаем недонапряжепного при показателе напряженности N=v. В данном слу­

чае = ~ с0, Ркт= % Е\ 5,.Ф(Ѳ) и высота анодного им -

пульса / т = 5 гДа(?0 — 5, )• Для многоэлектродных ламп, пола-

гая Рк€ Р кт>получим

-ак

Е ' Для режима усиления без токов управляющей сетки, за­

менив высоту анодного импульса (21), согласно равенству (32)

ß

получим колебательную мощность Рк—- ~ ?[ДП(1— £)— Да0] Ф(0)

 

£(2Ет -Ю

 

 

Р і

или Рк = Ркт

Для заданных значенийЕя и 0 мощ­

 

Ч2

 

 

ЛП1

при

коэффициенте использования

ность РК(Ч) максимальна

^ = 0 , 5 ( 1 - ^ ) < 0 ,5 .

 

 

 

Максимальное

 

значение

 

 

 

м о щ н о с т и Ркт = - ~ X

 

 

 

ХРж£»Ф(в). Расчеты на

 

 

 

заданную мощность Як<

 

 

 

< Р кт производят с по­

 

 

 

мощью равенства (18).

 

 

 

Необходимые

 

сеточные

 

 

 

напряжения.

 

 

 

 

 

Ea—Дао + hnPa

 

 

 

Uz = D ‘

 

 

 

 

 

1 — COS I

 

 

 

= - Д с

(33)

 

 

 

Коррекция .

частотной

Рис.

15.

Эквивалентные схемы аперио­

характеристики.

Эквива­

лентная схема АУ в поло­

дического

усилителя для верхних (а) и

 

 

нижних (б) частот.

се верхних частот дана на

 

С

Сак + См складывается из’

рис. 15, а. Суммарная емкость

выходной емкости лампы

и емкости монтажа. Во •второй сту

3 . З а к . 6 3 4 .

33

 

пени суммарная емкость учитывает также входную емкость следующей лампы. Модуль сопротивления нагрузки

 

 

 

 

Z a = R

 

1 +

(а Q2)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 - a2Q2)4 -a -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н уравнение фазовой характеристики tgcpB=

— a(l — Q2-|-a2Q4),

Здесь нормированная частота

а = «о С/?а-10_6 и добротность

 

Ю3.,

/ Ак

тт

 

 

,

 

 

 

,

 

 

Q =

, у

-цгНаилучшая форма

частотной характерис­

тики

обеспечивается при оптимальном затухании о= \f~2 или

Q2 =

0,5,

когда

сопротивление

нагрузки Z a= R a

 

 

и tgcpB=

а

(2 -)- а 2).

При оптимальных условиях

для

параметра

а = 1

модуль

сопротивления

нагрузки Z a = R a

и фазовый угол шп =

—37°. Корректирующая индуктивность

,

 

CRI

 

 

 

рабочая частота

ав‘ 10“

 

Ьк

= 2~"[о<; (М1<Гн). Верхняя

<»„=—CRa

или

 

 

CRa

 

 

минимальная рабочая волна

Хв = 530ап’ где

длина

волн в

метрах и емкость в пикофарадах.

 

 

изготовить из

вы­

 

Нагрузочное

сопротивление R a можно

сокоомного провода,

наматываемого

бифилярным

способом

на изоляционном каркасе. Для уменьшения

собственной

ем­

кости

обмотку следует разделить

на

несколько секий. Оста­

точную индуктивность

бифилярной

обмотки

используют

для

корректирования

частотной

характеристики.

Добавочная ин­

дуктивность в цепи сетки третьей лампы служит дополнитель­ ным средством корректирования характеристики.

. Эквивалентная схема АУ в полосе нижних частот дана на

рис. 15,6. Модуль сопротивления нагрузки Za — Ra -

1/ 1+ ft2

= Racos csH и уравнение фазовой характеристики tg <рн — — .

где частотный параметр Ь=

Заданному значению па-

раметра b = [ 2-ь-З)

*\а

 

соответствует необходимая индуктивность

Дросселя Ар

(мкГн).

 

Конструкция дросселя должна

обеспечивать малую меж-

витковую емкость. Применение ферритовых сердечников дает

возможность уменьшить размеры

дросселя.

При выполнении

условия

Z a -С Ri коэффициент

усиления

каждой ступени

К — S Z a.

Основные соотношения

для частотных и фазовых

характеристик АУ даны в табл. 2.

34

 

Т а б л и ц а 2

Частотная и фазовая характеристики АУ

Для верхних частот Q2 = 0,5

Для нижних частот

а

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

Za

1,01

1,02

1,03

1,00

0,93

Ra

 

 

 

 

 

- f l

7,4

15,7

25,6

37,0

48,0

1,50

в

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,83

Ъі

0,98

0,97

0,95

0,90

0,70

 

 

Ra

 

 

 

 

 

СП

СО

 

11,2

14,1

18,2

26,5

45,0

 

 

!

1

 

 

 

 

Двухтактные АУ, работающие в слабо недонапряженном режиме с углам« отсечек 0=90°, обеспечивают незначитель­ ные искажения усиливаемых колебаний в диапазоне около одной октавы. За счет 'применения перекрестных связей внут­ ри каждой ступени повышается симметричность плеч и тож­ дественность режимов в динамических условиях. Апериодиче­ ский усилитель, удовлетворяющий нормам побочных и внепо­ лосных излучений, можно использовать как оконечную сту­ пень диапазонного «©перестраиваемого тракта в режимах амплитудной или частотной манипуляции. Нагрузкой такого усилителя служит входное сопротивление антенно-фидерной системы, включаемое через согласующий полосовой фильтр.

Некоторые особенности расчета модуляторов. Модулятор является усилителем мощности звуковых или видеочастот, на­ груженным на входное сопротивление генераторных ламп мо­ дулируемой ступени. Нелинейность нагрузки порождает до­ полнительные искажения модулирующего сигнала. При про­ ектировании определяют необходимую колебательную мощ­ ность модулятора.

Мощность анодного модулятора Р, -

т?

 

2 т]т

 

где т — глубина модуляции,

 

 

 

 

 

 

 

т)т — к. п. д. модуляционного трансформатора,

 

 

j°oh— мощность, подводимая к генераторным лампам в ре­

 

жиме несущей частоты.

 

 

 

 

Мощность сеточного модулятора

Ры= -і-

(/м, +

— ■

где

и

'

 

2

\

Рц/

и ы— расчетная амплитуда модулирующего сигнала,

 

/м1— амплитуда' сеточного тока

модулирующей

частоты,

 

Л?д — дополнительное

сопротивление

нагрузки

модуля­

 

тора.

работают

без отсечки анодного то­

Сеточные модуляторы

ка

(режим А) и обеспечивают удовлетворительные качест­

венные показатели при достаточно малом внутреннем сопро­ тивлении. Для расчета используют равенство (18). Значения

35

расчетных величин с„(= 1

£0 и Ркт =

і - ^ E \ S [N +

£>) а,.

Показатель напряженности

режима

не превышает N==0,5ѵ.

Коэффициенты составляющих анодного тока х0 = ~ >

0,5 и

 

 

' т

 

/,

0,5, причем а0 -(- 7.J = 1. Выбор коэффициента а, <«о

ограничивает использование нелинейного участка динами-

ской

характеристики. Максимальное значение анодного тока.

1т — S [N

D)E„ (Е0 —È). Необходимые сеточные напряжения

Ес=

Е3+

а0 -У- и Uc — DUa-j- at

Анодные модулято­

ры работают с отсечкой тока (режим В) при двухтактном включении. Для каждого плеча симметричной двухтактной

схемы

коэффициенты

а0 = 0,318

и

а .= 0,5 . Значения рас-

четных

величин Е =

1

 

1

%E\S [N -'г D). Показа­

 

и Ркт— jg

тель напряженности режима не

превышает 7Ѵ = 0,9ѵ. Не­

обходимые сеточные напряжения Ес= D{Ea— Еай) и UQ—

DUa-j - Затухание эквивалентной схемы модулятора

о = ]/2 обеспечивает оптимальную форму частотной харак­ теристики.6

6. УСИЛИТЕЛИ С ОБЩЕЙ СЕТКОЙ

Усилители с общим катодом (ОК) работают достаточно устойчиво только в ДВ и СВ диапазонах. Для усиления бо­ лее высоких частот усилители ОК требуют нейтрализации проходной емкости триодов и применения ряда других мер,

препятствующих или затрудняющих возникновение

побочной

6J

генерации.

В КВ

и

УКВ диапазонах ис­

 

пользуют преимуще­

 

ства

усилителей

с

 

общей сеткой (ОС),

 

которые менее склон­

 

ны к паразитной ге­

 

нерации и в равных

Рис. 16. Резонансный усилитель с общей сет­

условиях

обеопочи­

вают

более устойчи­

кой: принципиальная (а) и эквивалентная (б)

схемы.'

вую

работу усили­

 

тельного тракта.

 

Однотактный вариант схемы ОС доказан на рис. 16,а, экви­

валентная схема для первой гармоники

тока — на

рис. 16,6.

По отношению к анодному току' лампы возбудитель включен

36

последовательно, и общей нагрузкой для лам!пы и возбудите­ ля служит внешний контур. Малая проходная емкость усили­ теля (Сак < Сас) в большинстве случаев обеспечивает воз­ можность устойчивой работы без применения нейтрализации. Два дросселя в цепи накала защищают контур возбудителя от влияния монтажной емкости накального трансформатора. Необходимая индуктивность каждого дросселя

 

Д ,= (2^-3) ^

(мкГн),

 

 

D

UC

 

%

 

 

 

 

 

 

 

 

где RCK— ~~— входное сопротивление лампы

 

 

 

'с і

 

 

 

 

 

 

шн— нижняя рабочая частота в МГц.

 

Uc.

Амплитуда напряжения на внешнем контуре UK= UA-j-

Колебательная мощность в контуре

Рк= Jr UKl.n=

Jr U J3i -f

1

 

 

 

2

1

 

-Ь дс- Uc/ai. Дополнительная, или проходная мощность отвоз-

2

1

 

Мощность, затрачиваемая возбудите-

будителя

PÄ——nU cIal.

 

z

1

 

 

 

от

лем в .цепи сетки, Я1с—-г-/Ус/с1.Полная мощность, требуемая

возбудителя, Рв— Рс1

2

1

 

 

 

+

Рл = -^U J eV где амплитуда первой

гармоники суммарного тока Іе1= / а1 -f- /с). Входное сопро­

тивление усилителя ОС

R^—

. За счет анодного тока

сопротивление

 

' сі "Т" *аі

Rt < RCK.

генератора на заданную

Рассмотрим

расчет

триодного

мощность в перенапряженном режиме. Как указывалось вы­

ше, колебательная мощность Р к — ~2 _(JK/al.

Заменяя амплитуду суммарного напряжения на внешнем кон­ туре

и к = и.А+ и с

 

SJEAа ‘»о

 

 

5 (cos ф — cos Ѳ)

 

 

 

и амплитуду анодного тока

 

 

 

 

 

 

fill6) - Рі(ф)

 

можно получить

COS ф — cos Ѳ

 

 

 

 

 

 

 

Л г=Й р<6» +

£) (St-

s),

(34)

 

■н ?т

 

 

 

 

 

где расчетные величины Як0 ^

1

/

S

£ £

\2

25 (CQS фг_ ! C°QS 6[ [ Ш ~ Р і (Ф)Ь

Е = _______м д + ѵ )

 

и ,

,

 

ßif^)

(1 —ѵ) cos ф — (l+ D ) cos Ѳ

 

т

0 ßj(Ѳjcos ф — ßj^Jcos Ѳ‘

3?

Для заданных значений Еа, 0 и ф мощность /^(с) макси­ мальна при коэффициенте использования

135)

и соответствует »параболе, шоказав ной на рис. 7. Максималь­

ное значение мощности Ркт = Рк011 + г т

'"Н -т.

Равенство (34) можно представить в виде квадратного урав­

нения 5" — 2Ет с — снЕт Г1

----^ Л = 0,

откуда коэффициент

'

Рко/

 

использования

 

 

, + ) /

+

(36)

Перед радикалом сохраняют оба знака, так как для расчет­ ных величин и Ркт возможны как положительные, так и отрицательные значения. Если расчетное значение £,„ = 0, ис­ комый коэффициент использо­

вания

Рис. 17. График зависимости Як(£) для усилителя с общей сеткой.

В сильно перенапряженном мощность

S==S* |/ ~ 1

В частном случае для гра­ ничного режима ( | = Іо) коле­ бательная мощность

(Е, + £о)(€т — £о)-

режиме (£>£о) колебательная

 

 

Р к= А ^ „ + с) (tT— хі),

(37)

 

 

-Н'Т

 

 

где множитель, учитывающий раздвоение

нмлульсов,

 

 

1

COS Ф— cos О

PiN -

 

 

 

 

 

 

 

г У Р > ( 0 ) - Ш ]

 

Для

построения участка

ѵе .следует задаться

несколькими

значениями коэффициента использования

в интервале

%<

cos ф

определить

угол седловины из соотношения (9)

 

 

 

 

(37).

и колебательную мощность согласно равенству

В большинстве случаев расчетное значение

Полагая

СJ ^

——5 ~ 1, можно упростить равенства (34), (36) ,и (37). Если

’’Н

допустимы некоторые отклонения от заданной мощности, рае-

38

чет усилителя с оощеи сеткой .производят согласно равенст­ вам (16) и (18) с последующим добавлением проходной мощ­

ности РД= РК^ .

После определения коэффициента использования | необхо­ димо проверить потери мощности на сетке. Проверка не отли­ чается от расчета потерь для усилителя с общим катодом. Если полученные потери превышают допустимое значение, следует изменить начальные условия, уменьшив угол седло­ вины ф или заданную мощность Р к. Потери мощности на ано­

де лампы Р.л — Я0 -j- Рд -

Рк. Сопротивление нагрузки Р а= -у*

не должно превышать

 

 

 

 

 

 

 

 

‘а\

реальных значений резонансного со­

противления колебательной системы.

 

 

режима,

полагая

В частном

случае

для критического

cosi|)= 1

и ^і(ф) = 0, найдем расчетные коэффициенты ?х= ? 0.

у

ІО

D)

Y

1 (Y

и

t

\

 

 

 

 

«,,==,------- Чт—г— ------- -ң-(10 — У

вспомогатель-

1 — V— (1 —j—ZD) cos Ѳ

 

 

 

 

 

 

 

 

ные мощности Р к __ 1

/ S rEal0 VМ У

 

P*m = P,

(^н + ZoY

 

 

' 25 VI—cos 0/

 

 

Km

 

K0

4iH!0

Аналогичные соотношения можно получить также в недо

напряженном режиме, если принять

=

 

 

Io{N + D)

фуГдГ------------------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 + D)cos 0

и ' Рт =

^ s ( \ - c o s i l

где

показатель

напряженности

 

 

 

 

режима

N<v. Порядок

расчета

остается таким

же,

как и в

леренаиряженіном режиме.

 

вариант тетродного уси­

На рис. 18 показан

однотактный

лителя с общими сетками. Такой способ включения повышает устойчивость работы мощных тетро­

дов в КВ и УКВ диапазонах. В за­

 

 

 

 

 

 

 

висимости

от диапазона рабочих

 

 

 

 

 

 

 

частот в качестве колебательной си­

 

 

 

 

■ щ

 

 

стемы генератора

используют

кон­

 

П * & *

 

туры с сосредоточенными парамет­

 

 

рами, резонансные линии или коак­

Рис.

15.

 

Тетродный

генера­

сиальные резонаторы.

Для рассмат­

 

риваемой схемы потенциал экрани­

 

тор

с

общими

сетками.

 

: Еэ

 

COS

о) t.

 

рующей сетки относительно катода еэ

 

 

Условие отсечки анодного тока

cos Ѳ=

— -

,

. Е.Лn i l ‘

где напряжение сдвига рабочей характеристики

Е3= — DEÜ—

—D Z(E3Еэ{)\. Амплитуда сеточного напряжения Uc —

X

I

I

\

смещение,

на

 

 

 

 

1

с

X \Е>и.Л-|---- ^

j и

управляющей

сетке

Ес= Е3 -

\(\+ D c)Uc- D U 3] cosO,

 

 

 

 

 

 

 

39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ