книги из ГПНТБ / Пахлавян, А. Н. Радиопередающие устройства учебник

— экран (вторая сетка) должен быть соединен с общей точ­ кой входной и выходной цепей, которая заземляется по высокой

частоте;

— сопротивление соединения экранирующей сетки с общей точ­ кой схемы должно быть возможно малым для высокочастотных

Рис. 10.5. Принципиальная схема выходного двухтактного

генератора на триодах «с общей сеткой»

токов, в противном случае сетка лишается нулевого высокочастот­ ного потенциала и ухудшает свои экранирующие свойства. Через экранирующую сетку и ее соединения замыкаются емкостные то­ ки (ig.g 2, igigz), создаваемые напряжениями, действующими во входной и выходной цепях генератора, т. е. напряжениями возбуж­ дения и выходным на контуре. Из схемы рис. 10.6а видно, что до­ стигнуть полного экранирования нельзя, так как между управляю­ щей сеткой и анодом имеется небольшая емкость Саg i из-за сет­ чатой структуры второй сетки-экрана. Кроме того, общим элемен­ том связи будет индуктивность вывода экранирующей сетки Lg2. В диапазонах средних волн связи через емкость C&gi и индуктив­ ность вывода Lg 2 не играют роли, но на коротких и ультракорот­ ких волнах они проявляются и оказывают влияние на работу схе­ мы, особенно если в конструкции лампы величины Cagi и Сй2 зна­ чительны. По этим соображениям современные генераторные тет­ роды выполняются с кольцевыми выводами экранирующей сет­ ки, имеющими очень малую индуктивность. У мощных тетродов, используемых на коротких и ультракоротких волнах, при работе их в схеме с -общим катодом проявляется действие проходной ем­ кости Cagi, вызывающее самовозбуждение. Для устранения са­ мовозбуждения приходится прибегать к мерам, описанным выше, т. е. к настройке цепи, заземляющей экранную сетку в резонанс при номощи ем1шсти Cg2.

281.

Кроме того, для повышения устойчивости работы мощного те­ трода, особенно в диапазонных генераторах коротких и ультра­ коротких волн, возможно его использование с двумя общими (за­ земленными по высокой частоте) сетками. В этом случае (рис. 10.66) тетрод превращается в многосеточный триод. Постоянное

Р ис. 10.6. Схема генератора на тетроде:

а ) поясняющая влияние индуктивности вывода экранирующей сетки

и междуэлектродных емкостей на коротких и ультракоротких вол­ нах; б ) включение тетрода по схеме с двумя заземленными сетка­

ми— экранирующей и управляющей

напряжение на вторую сетку подается в соответствии с рекомен­ дуемым режимом работы лампы. Напряжение возбуждения ug при таком включении приложено между катодом и двумя сетка­ ми. Выводы катода изолируются дросселями, как это делается при включении триода в схему с общей сеткой. Коэффициент уси­ ления по мощности в такой схеме, естественно, ниже, чем при тетродном включении, и мощность возбуждающего каскада долж­ на быть больше, так как часть ее проходит в анодный контур усилителя. Такая схема включения тетродов типа ГУ-53Б приме­ нена в 80-киловаттном коротковолновом однополосном передат­ чике радиосвязи, описанном ниже, в ч. III учебника.

10.4. ПАРАЗИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Паразитными называются нежелательные электриче­ ские колебания, самопроизвольно возникающие в устройствах с электронными приборами (генераторах с внешним возбуждени­ ем, умножителях, автогенераторах и др.). Такие колебания по­ являются в схемах в случае выполнения условий самовозбужде­ ния на частоте, определяемой паразитными резонансными конту­ рами, образованными индуктивностями выводов, соединительных проводов, междуэлектродными или блокировочными емкостями и индуктивностями. Возникновение паразитных колебаний сопро­ вождается уменьшением мощности основных колебаний на за­ данной рабочей частоте, увеличением искажений в линейных уси­ лителях. Появляется опасность пробоев в схеме из-за перенап­ ряжений на отдельных ее участках. Паразитные колебания, воз­ никающие на низкой частоте, могут модулировать несущие коле-

282

бания и вызывать ряд других нежелательных явлений, нарушающих нормальную работу генератора.

Паразитные колебания по частоте разделяются на высокоча­ стотные, имеющие частоту выше частоты заданных колебаний; низкочастотные с частотой ниже заданной — рабочей; колеба­ ния динатронного типа.

Различают два типа паразитных колебаний, возникающих в. схеме, работающей на двух или более параллельно включенных лампах: двухтактные, при которых потенциалы одноименных электродов лампы (например, сеток или анодов) в противофазе, т. е. как в случае работы двухтактной схемы, и однотактные, прикоторых одноименные электроды (двухтактно включенных ламп) имеют одинаковый потенциал паразитного колебания, т. е. лам­ пы действуют как бы параллельно.

Двухтактные паразитные колебания легко возникают в схе­ мах, не имеющих полной нейтрализации в широком диапазонерабочих частот. В этом случае они обычно возникают на часто­ тах выше рабочих. Примером двухтактных паразитных колеба­ ний могут служить колебания, возникшие между двумя парал­ лельно соединенными лампами (рис. 10.7а). Провода, соединяю--

Рис. 10.7. Схема, -поясняющая -возникновения двухтактных паразитных коле­

баний:

а ) принципиальная; в ) эквивалентная

щие аноды и сетки, могут образовать индуктивности контуров-. 7-соед, на которых возбуждаются двухтактные колебания ,по схе­ ме рис. 10.76. Индуктивности соединительных проводов незна­ чительны и вместе с междуэлектродными емкостями образуют па­ разитные контуры с весьма высокими резонансными частотами.

Однотактные паразитные колебания могут быть обнаружены-

в двухтактной схеме с нейтродинными конденсаторами в каска­ дах средневолновых передатчиков (рис. 10.8а). Для основных ко­ лебаний связи между цепями анодов и сеток нет благодаря ней­ трализации. Самовозбуждение в диапазоне рабочих частот по­ этому невозможно. Для более низких частот индуктивное сопро­ тивление катушки контура LK становится малым, и через негоаноды ламп соединяются параллельно. За счет малого сопротив­ ления катушки контура возбудителя оказываются включенными, параллельно и сетки ламп. Схема для возможных паразитных, (низкочастотных) колебаний может быть представлена в виде рис.

283:

10.86. Аноды и сетки в ней оказываются соединенными, как в слу­ чае параллельного включения ламп. Между анодами и землей включен контур из двух параллельных разделительных дросселей Lp и емкостей контура 2 С'к. Между анодной (выходной) и сеточ­ ной (входной) цепями действуют проходные емкости лампы 2 Cag

Рис. 10.8. Схема, поясняющая возникновения од­

нотактных паразитных колебаний:

а) принципиальная; б ) эквивалентная

ипараллельно им — емкости нейтродинных конденсаторов 2CN. Проходная емкость значительно увеличивается, и это облегчает

•самовозбуждение на низких частотах. В цепи сетки параллельно включены дроссели Lg, образующие общую сеточную индуктив­ ность. Таким образом, возможна однотактная индуктивная трех­ точечная схема самовозбуждения. Паразитные колебания этого ти­ па носят название дроссельных, так как основными индуктивностя­ ми трехточечной схемы самовозбуждения являются анодные и се­ точные разделительные дроссели. Такие колебания могут возник­ нуть также в двухтактном коротковолновом каскаде с общей сет­ кой при заземлении средних точек сеточных емкостей Cag. Отсут­ ствие их заземления делает схему с общей сеткой более устойчи­ вой.

Для устранения возможных однотактных паразитных колеба­ ний необходимо нарушить условия самовозбуждения. Например, уменьшить величину резонансного сопротивления паразитного кон­ тура, включив последовательно с анодным дросселем (или к ча­ сти его витков) активное сопротивление, уменьшить индуктивность сеточных дросселей и увеличить индуктивность анодного. В пер­ вом случае уменьшается напряжение обратной связи, а во втором— понижается частота паразитных колебаний, что одновременно сни­ жает коэффициент обратной связи.

Случай однотактного самовозбуждения возможен в схеме кас­ када на тетроде (рис. 10.9). Для более высоких частот входной

•284

и выходной контуры LiCi, ЬгСг представляют собой малые емко­ стные сопротивления. Индуктивные сопротивления соединитель­ ных проводов (шин) на этих частотах будут значительными. С входной и выходной емкостями лампы они образуют контуры с весьма высокими резонансными частотами (рис. 10.96). Связь че-

Р ис. 10.9. Схема, поясняющая возникновение од.нотаютмых паразит­

ных колебаний :в каскаде на .тетроде: а ) принципиальная; б ) эквивалентная

полнении условий самовозбуждения в каскаде могут возникнуть однотактные паразитные колебания по индуктивной трехточечной

•схеме.

Кроме колебаний, возникающих за счет обратной связи, быва­ ют паразитные колебания, вызванные падающей характеристи­ кой сеточного тока, получающейся, например, вследствие вто­ ричного излучения электронов управляющей сеткой триода (динатронный эффект). Паразитные колебания, возникающие таким спо­ собом, получили название динатронных. Их возникновение в схе­ ме каскада чрезвычайно опасно, так как приводит к пробоям и на­ рушениям нормальной работы. Частота динатронных паразитных

•колебаний определяется параметрами цепи сетки. Наибольшая ве­ роятность возникновения динатронных колебаний при работе гене­ ратора в сильно недонапряженном режиме возможна в случае, когда из-за больших величин остаточного напряжения на аноде лампы появляется опасность возникновения динатронного тока.

Обнаружение и подавление паразитных колебаний в каскадах радиопередатчика производятся в процессе его настройки и по­ лучения заданных режимов перед сдачей в постоянную эксплуа­ тацию. Эта ответственная работа требует тщательного соб­ людения правил техники безопасности и выполняется под руко­ водством опытных специалистов, так как часто связана с необхо­ димостью изменения монтажа, экранирования отдельных цепей, введением дополнительных антипаразитных элементов в схему и т. д.

Выявление паразитных колебаний в каскадах обычно произво­ дится при снятом напряжении возбуждения и снятом или умень­ шенном напряжении смещения, т. е. в условиях, облегчающих их возникновение и обнаружение. Анодное напряжение на проверяе­ мый каскад вначале подается сниженным, а затем доводится до

285

номинального1). Признаками паразитных колебаний при отсутствии напряжения возбуждения являются: свечение неоновой лампочки;

наличие сеточного тока, измеряемого амперметром в цепи сетки-; сильное нагревание выводов электродов, например сеточного.

Полное устранение паразитных колебаний может быть получе­ но нарушением для них условий самовозбуждения. Наиболее целе­ сообразным является нарушение баланса амплитуд путем умень­ шения коэффициента паразитной обратной связи и резонансного сопротивления паразитного колебательного контура. Для этого в средневолновых передатчиках применяются: включение непосред­ ственно у вывода сетки безындукционного сопротивления с неболь­ шой параллельно включенной индуктивностью; включение такой же цепи в анодную цепь лампы; включение емкости параллельно зажимам сетки—катод лампы, что уменьшает сопротивление этой цепи для паразитного колебания, а следовательно, и коэффициент обратной связи. В коротковолновых передатчиках для подавления низкочастотных паразитных колебаний дроссельного типа умень­ шают величину индуктивности сеточных дросселей или увеличива­ ют индуктивность анодного; вводят дополнительное затухание в паразитный контур, включая последовательно с анодным дроссе­ лем (или к части его витков) активное сопротивление. Подавле­ ние паразитных укв колебаний в схеме осуществляется включени­ ем небольшой емкости на зажимы сетка—катод лампы, что умень­ шает коэффициент обратной связи. В многокаскадных передатчи­ ках возможны также обратные связи через общие источники пи­ тания. Для их устранения вводятся развязывающие фильтры в каждом каскаде.

К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е В О П Р О С Ы

1.Какие элементы схемы каскада генератора (на лампе или транзисторе) опре­ деляют действие электрических и магнитных паразитных связен?

2.При работе на каких частотах действие паразитных электрических связей проявляется сильнее и в чем оно выражается?

3.Поясните принцип мостовой нейтрализации проходной емкости в схемах ге­ нераторов на лампах большой мощности.

4.Перечислите условия, необходимые для достижения устойчивой работы триодного генератора в диапазонах коротких и ультракоротких волн.

5.Нарисуйте принципиальную схему двухтактного генератора на лампах типа |ГУ-53Б и поясните условия, обеспечивающие устойчивость режима его ра­ боты в широком диапазоне частот.

10.Как обычно размещаются детали, образующие входную и выходную цепи схемы генератора, при конструировании каскада?

') Допустим выбор такого статического .режима, при котором мощность рас­ сеяния на аноде не превышает номинальную Р а доп.

Ча с ть II

Управление

высокочастотными

колебаниями

Высокочастотные колебания, создаваемые радиопередат­ чиками, и излучаемые антенной электромагнитные волны не несут в себе никакой информации, если они не подвергаются управлению (модуляции) по закону передаваемого сигнала.

В линиях радиосвязи эффективное излучение электромагнитных волн в пространство возможно только при достаточно высоких ча­ стотах переменных токов и напряжений (колебаний), поэтому не­ обходим процесс, переносящий спектр передаваемого электриче­ ского сигнала информации в область более высоких частот, т. е.

процесс модуляции.

При модуляции сигнал информации оказывает определенное воздействие на колебания высокой частоты и отражается в изме­ нениях одного из его параметров. Высокочастотные колебания, будучи переносчиками сигнала, не должны изменять в процессе модуляции структуру спектра сигнала, в противном случае при передаче будут возникать искажения передаваемой информации. В технике радиосвязи укоренились термины: «несущее колебание», «гнесущая частота». Они определяют гармонический характер ко­ лебания, создаваемого радиопередатчиком при отсутствии моду­ ляции. Таким образом, модуляцией называется процесс, в резуль­ тате которого происходит закономерное изменение одного из-пара­ метров несущего колебания в соответствии с другим колебанием более низкой частоты (передаваемого сигнала).

Гармонические колебания тока (напряжения) характеризуют­ ся амплитудой, частотой и фазой. В зависимости от того, на ка­ кой из трех параметров высокочастотного колебания воздейству­ ет передаваемый сигнал, различают амплитудную (AM), частот­ ную (ЧМ) и фазовую (ФМ) модуляции. Такие методы модуляции пригодны при передаче непрерывных модулирующих сигналов.

Возможна и импульсная работа передатчика, при которой ан­ тенна излучает в пространство кратковременные радиоимпульсы малой длительности (от 0,1 до 5 мкс) со сравнительно большой 'паузой между ними. В этом случае модуляция осуществляется в результате изменения какого-либо одного из параметров радиоим-

m

пульса по закону изменения передаваемого сигнала информации. Этот вид модуляции носит название импульсной.

При любом методе и способе модуляции необходимо выпол­ нение следующих' общих условий:

1. Частота несущего колебания ,fn должна быть выше наивыс­ шей частоты в спектре передаваемого сигнала F„ не менее чем

в8—10 раз, т. е. должно выполняться условие /п^ 8 —10 Fп.

2.Изменения параметра несущего колебания, подвергающего­ ся воздействию модулирующего сигнала, должны быть пропорцио­ нальны амплитуде модулирующего колебания и не зависеть от ча­ стоты модуляции.

3.Амплитуда несущего колебания должна превосходить ам­ плитуду модулирующего сигнала.

4.При модуляции передатчиков в импульсном режиме работы для успешной неискаженной передачи сигналов информации дол­ жно быть выдержано соотношение между частотой следования (повторения) /п радиоимпульсов и высшей частотой в спектре пе­ редаваемого сигнала Fв, при котором обеспечивается неискажен­ ная передача информации, т. е. /П^>2.РВ.

Для передачи телеграфных (кодовых) электрических сигналов применяют радиотелеграфную модуляцию, иначе называемую ма­ нипуляцией. В зависимости от того, какой из параметров высоко­ частотного колебания изменяется под воздействием телеграфного сигнала, различают амплитудную (АТ), частотную (ЧТ) и фазо­ вую (ФТ) манипуляции (телеграфию).

Врадиопередатчиках наиболее распространена амплитудная модуляция. Она применяется для передачи радиовещательных про­ грамм в диапазонах коротких и средних волн, в телевизионных передатчиках изображений на метровых волнах, в передатчиках радиотелефонной связи, а также в системах радиофикации при многопрограммном вещании.

Фазовая модуляция для радиовещания не применяется, так как она не имеет преимуществ перед частотной. Однако она использу­ ется как промежуточный способ для получения частотной моду­ ляции.

Фазовая манипуляция применяется для помехоустойчивой даль­ ней радиотелеграфии и в космической связи.

На линиях радиосвязи выбор метода модуляции определяется не только помехоустойчивостью, но зависит также от ширины спектра частот промодулированного высокочастотного сигнала (по­ лосы). При амплитудной модуляций полоса частот, занимаемая высокочастотным сигналом, только в два раза шире полосы сиг­ нала; при частотной и фазовой модуляции — превосходит полосу частот сигнала во много раз.

288

Г Л А В А О Д И Н Н А Д Ц А Т А Я

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

11.1. ХАРАКТЕРИСТИКА АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ

Амплитудной модуляцией (AM) называется изменение амплитуды, колебаний высокой частоты в соответствии с колеба­ ниями передаваемого (модулирующего) сигнала более низкой ча­ стоты.

Передаваемое сообщение поступает на радиопередатчик в ви­ де переменного напряжения низкой частоты, телевизионного или другого сигнала. В большинстве случаев форма передаваемого си­ гнала—сложная1). Для простоты рассмотрим процесс модуляции высокочастотного колебания простым гармоническим сигналом, на­ пример звуковым колебанием одной частоты.

Обычно угловую частоту модулирующего колебания обознача­ ют символом Q.— 2nF, а амплитуды напряжения и тока — соответ­ ственно Us и Д . Воздействуя на мембрану микрофона, звуковые колебания частоты F (Q) превращаются в электрические колебания той же частоты и формы. Эти колебания, усиленные специаль­ ным усиройствO'M— модулятором2) , воздействуют на тракт радио­ передатчика и вызывают изменение амплитуды высокочастотных колебаний какого-либо каскада, называемого модулируемым, т. е. его тока /aiИзменение амплитуды тока / аi вызывает, в свою оче­ редь, соответствующие изменения напряжения UK на контуре, то­ ка в нем /ю а следовательно, и тока /А в антенне. Таким образом,, все эти величины, характеризующие процесс образования амплитудномодулированных высокочастотных колебаний, линейно зави­ сящие друг от друга, при модуляции будут пропорционально изме­ няющимися, т. е.

Ua~ U ~ U K~ I K~ I A.

Амплитудная модуляция колебаний в генераторе осуществля­ ется различными способами. Ее можно получить в линейной сис­ теме, например в колебательном контуре, сопротивление гк кото­ рого может принудительно изменяться (модулироваться) по како­ му-то закону. При этом по тому же закону будет изменяться и ве­ личина тока /,< в контуре. Однако такой способ, употреблявшийся на заре радиотехники, по ряду причин неудобен и поэтому не при­ меняется. Более простыми являются способы получения амплитуд-

‘) Сложные колебания (речь, музыка и др.) являются суммой простых гар­ монических колебаний различных амплитуд, фаз л частот. Согласно правилам технической эксплуатации для различных видов связи и вещания 'установлены

2) Иногда его называют модуляционным [устройством.

ной модуляции, обеспечивающие линейное управление амплитудой колебательного тока /к в схемах с нелинейным элементом, каким служат электронная лампа или транзистор, работающие в режиме с отсечкой анодного (коллекторного) тока. Для этого достаточно, например, изменять питающее напряжение на одном из электродов лампы по закону модулирующего напряжения, сохраняя соответ­ ствующим выбором режима генератора линейную зависимость ме­ жду изменяющимся напряжением и амплитудой тока / аi. Так, на­ пример, если модулирующее напряжение вводится в цепь смеще­

ного тока можно также влиять, изменяя питающие напряжения Egz, Eg3 и напряжение возбуждения Ug или одновременно изменяя несколько напряжений, например: Еа и Ее% Ue, Eg и £ а. Измене­ ние анодного тока п в этих случаях должно быть линейно связано с изменяющимся напряжением. Такие зависимости носят назва­ ние статических модуляционных характеристик. По ним можно су­ дить о возможностях н качестве работы данного генератора при управлении его колебаниями.

Для уяснения физических процессов, происходящих при амп­ литудной модуляции, рассмотрим простейшую схему рис. 11.1. На управляющую сетку лампы Лг от предыдущего каскада подается возбуждающее напряжение Ugcoseit с постоянной амплитудой Ug.

действующих в ее анодной цепи, остаются постоянными и харак­ теризуют режим несущих колебаний (рис. 11.2). При наличии мо­ дулирующего напряжения сеточное смещение изменяется по зако­ ну передаваемого сигнала. В случае гармонического модулирующе­ го сигнала результирующее смещение на сетке лампы

да возбуждения Ug остаются постоянными. Изменение результи­

29Q.