книги из ГПНТБ / Лапицкий Е.Г. Расчет диапазонных радиопередатчиков

Характеристическое сопротивление

звена изменяется

с ча­

стотой:

р = р 0 | Л - г | 2

)

(2-73)

где

р 0 = ] / L 0

/ C 0 ;

11 = со/сос; сос =

2 : У

L0C0.

Д л я согласования

такого звена с чисто

активным

постоянным

сопротивлением на концах линий УР У ставятся Т-образные

звенья

типа т с /и = /Яо ~0,6

(рис. 2-38). У такого

звена

характеристиче­

ское сопротивление со стороны нагрузки

(резистора)

мало

изме­

няется в диапазоне частот

(0—0,9) сос, а с другой

стороны — точно

равно характеристическому

сопротивлению

Т-звена. Индуктивности

Рис. 2-37

Рис. 2-38

Т

— m

п

Ро

.

Г

_

' ~

"'О Т

.

Г —

^оЧмакс

*

и г

— т 0

1 | М а к с Гл

> L 2

—

2

1'

° —

~7Пл

ш макс

HIQ

Нош макс

Д л я обеспечения

сложения

в фазе

в

нагрузке

анодных токов

всех ламп

У Р У сеточные

цепи

д о л ж н ы

т а к ж е питаться

с помощью

длинной линии с согласованной нагрузкой и теми

ж е

значениями

параметра

пг и частоты

среза

<в0, что у анодной

линии.

Характери ­

P

g <

(0,2 - 0,25) Р а ,

(2-74)

где р а — характеристическое

сопротивление

анодной

лампы .

Амплитудно-частотная

характеристика

усилителя

при согласо­

стоты среза сос звена линии.

Н а

рис. 2-39 представлена зависи­

мость от частоты напряжени я на нагрузке Un при питании

усили­

теля постоянным по величине

в о з б у ж д а ю щ и м напряжением

через

согласующее полузвено с т 0

~

0 , 6

на входе сеточной линии.

Если

пазону

(обычно | A t V H | / ^ H ^ 0 , 0 5 ) ,

то из

графика

можно

найти

необходимое значение параметра

m и отношение г]макс

верхней

частоты

диапазона <вм а кс к частоте

среза,

после чего,

зная

емкости

звеньев, можно найти все параметры линий.

Д л я анодной

линии

имеем:

2ш|мкс .

т

^ О + ' п ' Ь м а к с ,

м

а

_

m* +

1 г

(2-75)

РаО:

>

'-'а —

2 ^

'

,

. '-'а >

ш максС а

/И2 — 1

где С а

— емкость

звена

линии,

состоящая

из

выходной

емкости

лампы

с учетом емкости

монтажа .

Аналогичные соотношения имеют место и для сеточной линии,

причем

при

определении

ее

параметров необходимо

учитывать

условие (2-74).

При построении промежуточного каскада по схеме У Р У необ­

ходимо

обеспечить согласование его анодной линии

с сеточной

цепью следующего каскада . Схема

согласования зависит от способа по­

строения

возбуждаемого

каскада .

Если возбуждаемый каскад постро­

ен

т а к ж е

по

схеме

УРУ,

то

схема

согласования

может

состоять

толь­

ко

из

одного

трансформатора

(рис. 2-40). В этом

случае

звенья

линий

обоих

усилителей

д о л ж н ы

иметь

одинаковые

частоты

среза

соо и параметр т; при выполнении

этих условий

характеристическое со­

(2-73), поэтому конструкция трансформатора д о л ж н а быть

такой,

чтобы обеспечивать постоянство коэффициента передачи при изме­

няющейся нагрузке. Когда применяется трансформатор, не удов­

летворяющий этому требованию (например, трансформатор

типа

длинной линии), или когда параметры т и со0

у линий

различны,

на выходе

анодной и на

входе сеточной линий

д о л ж н ы

стоять со­

гласующие

полузвенья с

т 0 ~ 0 , 6 (рис. 2-41). Коэффициент транс­

™тр = ^ в о з б JVn. к т = KPgo/paO-

(2-76)

Рис. 2-42

Если возбуждаемый к а с к а д является резонансным

усилителем,

то в его сеточную цепь

д о л ж н а быть

поставлена

корректирующая

цепь,

обеспечивающая

постоянство

н а п р я ж е н и я

возбуждения

и

входного

сопротивления в диапазоне

частот.

а.

Один

из вариантов

такой

схемы

представлен

на рис. 2-42,

При

определенных условиях

(которые

отражены

ниже

в

расчет­

ных формулах) т а к а я цепь обладает постоянным

и

чисто

актив­

ным

входным сопротивлением

zBX = R

во

всем диапазоне

частот

и имеет

коэффициент

передачи,

равный коэффициенту

передачи

Г-образного звена фильтра нижних

частот,

питаемого

от

генера­

тора

н а п р я ж е н и я (рис. 2-42, б).

П а р а м е т р ы

таких

звеньев при раз -

« ]

0,416

0,548

0,680

0,852

Та

А Ч Х , дб

0,710

0,844

0,930

0,988

Н е р а в н о м е р н о с т ь

0,1

0,25

0,5

1,0

Если

задаться

допустимой

неравномерностью

коэффициента

передачи, то из таблицы

можно

найти параметры

a i и уг и далее,

зная входную емкость возбуждаемого каскада

С п х

и

максималь ­

ную частоту диапазона

соМ акс, можно рассчитать

параметры

согла­

сующего

звена

(рис. 2-42, а):

R

2Та

L

=

272

М = -

и макс° вх

-

т , У

с

»

=

^ с -

< 2 - 7 7 )

Так как рассмотренная цепь

обладает

постоянным

входным со­

ром д о л ж н о

стоять

согла­

сующее полузвено с т о —

^0,6

(рис.

2-42, а).

Коэффициент

трансфор ­

мации

трансформатора

определяется

соотноше­

нием

(2-76),

в

котором

-

Pgo=R-

Другой

вариант

кор­

ректирующей

цепи

пред-

"

ставлен на рис. 2-43. Кор­

ректирующая

цепь

со­

стоит из Т-звена

с т > 1 ,

нагруженного

на

сопро­

Рис.

2-43

тивление R

с

согласую­

щим

полузвеном

с

пц~

— 0,6.

П а р а м е т р ы

Т-звена

рассчитываются точно

так же, как и

звенья анодной линии, см. (2-75),

только вместо емкости С а необхо­

димо подставлять величину входной емкости

С в х

и сопротивление

нагрузки определять по формуле

2 т т [ м а к с

Шмакс ^вх

Следует

заметить,

что т а к а я

корректирующая

цепь имеет не­

ление изменяется по диапазону, см

(2-74), поэтому ее целесооб­

разно применять только в тех случаях, когда используется

транс ­

форматор,

некритичный к сопротивлению нагрузки

(рис. 2-40).

При этом необходимо иметь в

виду,

что корректирующая

цепь и

звенья анодной

линии д о л ж н ы

иметь

одинаковые значения т и сос

(т. е. г|макс). Если эти условия

не выполняются, то в обеих

цепях

трансформатора

необходимо

ставить согласующие

полузвенья

с т 0 - 0 , 6

(рис.

2-41).

усилением зависят от выбора

р е ж и м а

лампы (работа с

отсечкой

или без отсечки анодного тока)

и схемы построения анодной линии

(однородная или неоднородная

линия,

однотактная или

двухтакт­

р » = т ^ = т Н ' . а ° = %'

( 2 -7 8 )

где

п — число ламп

и Ргр—

мощность,

развиваемая последней

лампой, которая

работает в граничном

режиме .

Первая л а м п а усилителя

работает

в недонапряженном

режиме,

и на некоторых частотах диапазона на ее аноде рассеивается

мощ­

ность, несколько

п р е в ы ш а ю щ а я

потребляемую,

Pai

= А Р01

= А«„/„,£„

= А Р г р / т | л ,

(2-79)

где

т)л — к. п. д. последней

лампы,

Л «1,04-4-1,06

при работе

ламп

без

отсечки и Л ~ 1,06-4-1,1 — с

отсечкой

анодного

тока.

Если л а м п ы

усилителя р а б о т а ю т без отсечки

анодного

тока, то

н а п р я ж е н и е на

анодах всех

ламп

имеет

синусоидальную

форму,

Sr p =

l - | s

~ ^

| - ,

(2-80)

а ее к. п. д.

Лл = т|гр =

- | ^ 1 г р

« 0 , 2 5 - 0 , 3 0 .

(2-81)

Используя

соотношения

(2-78) — (2-81), можно найти

' „ = - ° . 5 S r p

(E0

+ V 2 ^ +

+ ]./0.25(£0 +1/Л 2^)Чр + : ^

-

(2-82)

П р и работе с

отсечкой

анодного

тока

напряжение

на

аноде

л а м п имеет несинусоидальную форму,

что

сказывается

на

энерге­

дили в перенапряженный режим . Увеличение

анодного напряже ­

ния приводит к уменьшению к. п. д. усилителя.

Д л я уменьшения

фильтр нижних частот, на выходе которого включена

полезная

нагрузка, и фильтр частот с

балластной нагрузкой

для

поглоще 1

ния гармоник. Фильтр нижних частот служит

для

уменьшения

уровня гармоник в нагрузке.

При

работе

усилителя

в

широком

диапазоне частот используется несколько коммутируемых

филь­

тров. Первый

фильтр

долже н

иметь

частоту среза

/ с ь

несколько

меньшую величину 2 fmui, так как при работе усилителя

на

низкой

частоте

[мин фильтр долже н

подавлять вторую

гармонику, частота

которой

равна 2 / М Ш 1 :

/с1 = ^ф/мнн*

Величина

&ф определяется

требованием

к

ослаблению

второй

гармоники и

количеством

элементов

фильтра,

обычно

/гф< 1,75ч-

-т-1,85. Следующий фильтр будет

работать в диапазоне частот, на­

чиная

с

fci,

поэтому

его

частота

среза

будет

fc2 =

kjci

=

к $ т н

Ч>НЧ

ФВЧ

Рис. 2-44

Рис.

2-45

и т. д. Д л я колебаний

с частотами / > 0 , 5 / с ,

где

/ 0 — частота

среза

этому

последний

фильтр

(А-й)

будет

иметь

частоту

среза

fck ~ 0'5/С =

^Ф- 1 АШН> а

количество

фильтров

определится

выра­

жением:

log-

/макс

2Лмакс/мнн

log Ц

v

Фильтры

верхних

частот

имеют

те ж е

частоты

среза,

что

и

фильтры нижних частот. Расчет таких параллельно

работающих

фильтров можно найти в литературе по фильтрам,

например

[3].

При

таком способе ослабления

гармоник

напряжение на

аноде

последней лампы

усилителя

будет

иметь

форму,

показанную

на

рис. 2-45. Так

как на нагрузке в анодной цепи не выделяется по­

стоянного напряжения, то

^макс 0 =

а о ^ м а к с =

а 0 ^ т ^ э . гр •

Амплитуда

первой гармоники напряжения .

U т =

а 1 ^ м а к с =

а1^т^э. гр-

Остаточное напряжение

на

аноде

и а . мин "

О

а о ) ^ м а к с ~

~

~

Uт ~

ТГ^"^ ^о>

откуда

а.!

п

—

(F

it

\

^

^ т

,

Vх-"а

"а. мин/

или

1 — а0

^ 7 ^ b l l

- ^

L

-

T

L T -

)

= 7 ^ r ^ ,

(2-83)

1— а0\

Ea

SrpEaJ

1— <х0

т. е. к. п. д. последней

л а м п ы

усилителя

будет

11, =

S - т

^ -

Лгр =

-

о2

,

i r P

~ 0 , 4 5 - 0 , 5 0 .

(2-84)

2а0

1— а 0

н

2 а 0 ( 1 — а 0

)

При гр = 90°

a i / ( l — ао ) =0,5:0,681=0,73,

т.

е. к. п. д.

будет

сеивания на аноде первой лампы

P a i

и

генерируемой

мощностью

соотношением

I m = - 0 , 5 S r p Е0+1—^

у 2 Р а 0 Р н

+

+

}

/ 0 . 2 5 S ? ^ £ 0 + ^ l / 2 p a 0 P H ) 2

+

i

^

.

(2-85)

В двухтактной схеме усилителя отражение четных гармоник на

концах линий уменьшается при включении сопротивления

нагрузки

Р г дл я

гармоник

м е ж д у средней

точкой

трансформатора

и корпу­

сом

(рис. 2-46).

Н а п р я ж е н и я четных

гармоник

в

обоих

плечах

схемы одинаковой фазы, поэтому для них обмотки

трансформа ­

тора включены встречно и при большем

коэффициенте

связи

их

сопротивление весьма мало. Величина

сопротивления

Р г

равна

0,5

рао.

Д л я

ослабления

четных гармоник

в анодную линию могут

быть

введены

дополнительные звенья

(с точно

такими

ж е

параметрами,

что и основные), к средней точке конденсаторов которых

подклю­

чается

резистор

R

(рис. 2-46).

Этот

резистор

вносит

затухание

нии на

основной

частоте.

Наибольшее затухание

вносится

при

Р = Р Г = 0 , 5 р а 0 . Д л я синфазиости токов л а м п

в нагрузке

сеточная

линия

т а к ж е д о л ж н а иметь

дополнительные

секции.

П р и использовании обоих способов ослабления

четных гармо­

ник напряжение на анодах л а м п оказывается

близким к

синусои­

дальному, поэтому

к. п. д. последней лампы

будет

т1л =

^ . ^ « 0 , 6 - 0 , 7

(2-86)

при I|)RS90°, а амплитуда импульса анодного

тока определится

фор­

мулой

(2-82).

Р а с с м о т р е н н ые свойства

У Р У

с однородной

анодной

линией и

приведенные соотношения

дают

возможность

наметить

порядок

стве

промежуточных

каскадов передатчиков, поэтому исходными

данными

для расчета

являются: диапазон частот

fMnn—-Амане

на­

пряжение

возбуждения UB036 m, входная емкость

следующего

кас­

када

C D X

(или характеристическое сопротивление сеточной

ли­

нии

р й в о з б ) И вид схемы возбуждаемого каскада .

р

возб т

л

где R определяется из (2-77) при резонансном

возбуждаемом

кас­

каде или i? = pgB03C, если он

построен

по

схеме УРУ;

т)т =

= 0,90-=-0,95—к. п. д. т р а н с ф о р м а т о р а

между

каскадами, т)а . л =

= 0,95-=-0,98 — к. п. д. анодной

линии

рассчитываемого

к а с к а д а и

r\g л = 0,90-=-0,95 — к. п. д. сеточной линии

возбуждаемого

каскада .

мощность

д о л ж н а

быть увеличена

в 2

раза .

Л а м п ы

рассчитываемого У Р У выбирают

по допустимой мощ­

ности рассеяния на

аноде

Р

\ Р

— АР

— 2

^

. р

1

а. макс -<ш' 1

al — n l

0

/ г г

^

* н>

при работе без отсечки или

(2-84) — с

отсечкой

анодного

тока.

Если рассчитываемый

усилитель

строится

по

двухтактной

схеме,

то расчетная мощность

нагрузки

Ри

берется

в

2

р а з а

меньшей,

к. п. д. л а м п ы

оценивается согласно (2-86)

и

под

величиной

п

по­

нимается количество ламп в одном плече. После выбора

типа

лампы

рассчитывается

характеристическое

сопротивление

анодной

линии

р а

и из характеристик

л а м п ы находятся величины

Ео

и

5 г р .

Д а л е е

определяются величины

oto и

а ь

при

работе

без

отсечки

анодного

тока

ai = 0,424-0,45 и

а о = 1 — «1 = 0,55—0,58,

при

работе

с отсечкой для

однополосных

передатчиков

берется

^ = 90°,

т. е.

ai = 0,5

и

ао = 0,32. Если

задаться

мощностью рассеивания

на

аноде

первой

лампы

Л и ^ Р а . м а к с ,

то из (2-82)

или (2-85) (в

зависи­

мости от формы напряжения на аноде последней лампы)

опреде­

ляется амплитуда импульса анодного тока /,„.

Найденное значение анодного тока должно обеспечиваться

при

отрицательном

напряжении u g M u l i C

на

первой

сетке

(для

уменьше­

ния искажений

при усилении

однополосного

сигнала), что

прове­

стик напряжение идыаКс

мало

отличается от 0, то в

последующем

расчете полагается «5 мако = 0.

Если ж е u g M a s < c = u'gMaKC<0

и сильно

рой сетке, чтобы требуемое значение

анодного

тока обеспечивалось

при «^макс — О. Изменение

напряжения

на

второй

сетке можно

оце­

нить по формуле

A £ g 2

= t V g 2 " g M a K C .

Если

ж е

окажется,

что

w ' g M a K C > 0 , то

из характеристик

л а м п ы

определяется

при

и #макс ~ 0

новое

значение

импульса

анодного

тока /,„, которое и используется в последующих

расчетах.

После такого

ориентировочного

выбора величины /,„ опреде­

ляется количество

л а м п усилителя,

см (2-78):

Oi/m

V

Pao

причем

полученное из

расчета

значение

/г округляется до

ближай ­

шего целого числа

и уточняется величина

Д а л е е из

анодных

характеристик

или

по формуле иа. м н н =

Е0-\-

+Im/Srp

определяется

минимальное напряжение на аноде и затем

анодное

напряжение £ а = "а. м н п + i 7 m

при

синусоидальной

форме

н а п р я ж е н и я

на аноде

последней

лампы

или

р

( .

I

1 — а0

Т]

с а —

и а . мнн

I

— при

несинусоидальной;

здесь

U1П

= 0,Ъах1

тщра0—амплитуда

напряжения

основной

частоты

на

аноде лампы .

Дальнейший

рас-

мощность

на аноде первой

л а м п ы допустимой величины:

У Р У с неоднородной

анодной

линией имеют более высокий

к. п. д., поэтому они используются

дл я построения достаточно мощ­

ных

усилителей

(от сотен

ватт до нескольких киловатт) . Такие

усилители

могут

использоваться

и в

выходных

к а с к а д а х

пере­

датчиков.

анодной

линией

первые

n i

л а м п

включаются в линию с постоян­

ным

характеристическим

сопро­

тивлением и отдают в нагрузку

мощность

Р п 1

= 0,5/г 1 Р г р .

Ос­

тальные /г 2 ламп работают в гра­

ничном р е ж и м е и всю мощность

отдают

в

нагрузку,

поэтому Р „ =

=

(«2 + 0,5%) Р г

р , что

приводит

к

выигрышу

в мощности

и к. п. д.

в

1 +

/12/("i +

/г2 ) раз по

сравне­

нию

с

УРУ,

имеющим

однород­

ную

линию и то ж е

общее

коли­

чество

ламп .

Граничный

режим

последних

Пг

ламп

обеспечивается

путем

понижения

характеристического

сопротивления

анодной

линии.

Рис.

2-47

Если

однородная

часть

линии

имеет

характеристическое

сопротивление р а ,

то

первая

из ламп

второй

группы работает

на

звено с

сопротивлением

л.

(2-87)

Pal

= «i +

2 '

вторая —

Ра2

= «1 +

4'

и

последняя

р - , = т т ^ г -

( 2 " 8 8 )

Понижение сопротивления ра& достигается

путем

подключения

параллельно

емкости

лампы дополнительных

емкостей

(рис. 2-47):

2

С, = -

4 ,-,

„

2п

L , 3 .

Сг = -

,

. . . , U„o — — —

При использовании

двухтактной

схемы

общая

точка

каждой

пары

конденсаторов

С/, соединяется

с корпусом

через

сопротивле-