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

будут

несимметричными

(рис. 2-48).

Д л я k-\i л а м п ы параметры

звена

определяются

формулами:

г

_ РА—1

т2Рк-1

+ Рй .

т

_

PkPft m*Pk + Р*-

"ft—1

Pft-1

+Pk

fflMc

Pft-1 + Pft

Mb=-

rn- —

Pft-lpft

pft-1 +

Pft

:Ск

Р..

=-

(п. +

О

М

^ ^ п

^

,

(2-89)

Рис.

2-48

где р а о — х а р а к т е р и с т и ч е с к о е

сопротивление

одно­

родной

части

анодной

линии,

величины /г ь

/г2

и

Рп

относятся к одному плечу усилителя.

И з

этих уравнений

можно

получить

выражение,

определяющее

количество ламп, включенных

в однородную

часть

линии,

2

\\—Ьх-

(2-90)

KlPao^rp

и к. п. д. усилителя по анодной цепи

а,

1

,

Т) = —

2 а 0

У

где

• Ьх •

•Ьх—хг)

(2-91)

2 а 0 Л Pao^rpf и

г

- r a i

У

•brp^ai

(2-92)

И з

формулы

(2-91)

видно, что функция у

имеет

минимум,

т. е

к. п. д. усилителя

имеет

максимум,

при

оптимальном

значении

па-

раметра х = д : 0 П т ,

dy

= 0:

которое определяется

из уравнения

—

опт

dx

+

6а+

4а° b

(2-93)

8(1

+ a ) »

что справедливо

при а ^ 0 , 2

и

6^0,5 .

Зависимость

х о п т

{а, Ь)

представлена

на

рис. 2-49.

В, случае однотактного

У Р У

с неоднородной

анодной

линией

и при работе ламп с отсечкой анодного тока получаются

аналогич­

ные соотношения. Исходными уравнениями при

выводе

расчетных

соотношений остаются те

ж е уравнения

(2-79) и (2-89),

а

вместо

уравнения (2-80) используется

(2-83). В

результате получаются

0,02

0,03

0,04-

0,05

Рис.

2-49

несколько отличные

от предыдущих

формулы

дл я числа ламп

в однородной части анодной линии

2(1 — a u )

1— 6.V- — х°-

(2-94)

"

5

и к. п. д. усилителя

Т| = -

2 а 0 ( 1 - а 0 )

У

тогда ка к остальные

соотношения

остаются без

изменения.

следующий порядок расчета усилителя с неоднородной

анодной

линией.

Исходными данными для

расчета

являются

мощность

в нагрузке

Рн

(в случае

применения

двухтактной

схемы

под

мощ­

ностью

Рп

понимается

мощность одного

плеча

усилителя,

т. е.

половина всей

требуемой

мощности)

и диапазон частот.

Предпола ­

кой анодного

тока и

при

необходимости

усиления

однополосного

сигнала

угол

отсечки

принимается

равным

90°.

Л а м п ы усилителя

выбираются

по допустимой мощности

рас­

сеяния на аноде. Д л я

первой лампы

имеем

Р а 1

=

Ы

Р

п

n r

t

•

(2-95)

К- п. д. последних

ламп

для

двухтактной схемы

примерно

со­

ставляет

т)л = 2^f-£rP

~ 0,6ч - 0,7,

тогда

как

для

однотактной

9

т]

=

£ г р ^ 0 , 4 5 ч - 5 0 . Отношение

nj/(fti + п2)

обычно л е ж и т

2а0

(1 — а„)

iii + n2

в

пределах 0,3—0,5,

а

общее число

ламп

(для двухтактной

ориентировочным

оценкам

по

(2-95)

определяется

величина

Pai,

на основании которой и выбирается тип лампы .

В0,

После

выбора

лампы

определяются

ее

параметры

5 г р ,

Ра. максгЗ= Рщ и вычисляется

характеристическое сопротивление ра о

звеньев фильтров однородной части анодной линии.

Затем

вычисляются параметры а и

Ь

по

(2-92),

определяется

величина

х 0 пт из

графиков

на

рис. 2-49 или

на основании

(2-93)

нии,

по формулам

(2-90)

для двухтактного

усилителя

и (2-94) —

для

одиотактного.

Д а л е е

определяются амплитуда

импульса

анодного

тока

J

. .

—

(2-96)

1 + В

где

£ = 0,5 ctinipaoSrp Д л «

двухтактной

схемы

и

5 = 0,5 а 4

( 1 -

— ао) nipaoSrp — дл я

однотактной;

анодное напряжение

£ а = £ 0 + (1 + В ) ^ ь ,

•->гр

колебательная мощность

одной

л а м п ы

Р„ , = 0 , 5 а 2 / 2

п,р

потребляемая

мощность Ро =

ао}тЕа.

»pi

'

1

m

1* а0'

АР0^

Последняя величина

д о л ж н а

удовлетворять

условию

^Ра.

паке,

если

это

условие

не

выполняется, то

при

определении

величины

(2-96)

необходимо

взять

меньшее

значение Р а

) .

Количество ламп в неоднородной

части анодной линии

По -

Р«

'Ч

родной

анодной линией.

Д л я

конструктивного расчета катушек индуктивности анодной

/ L макс _

1 I

у

Л Р^н

у _

аО

1макс

Д л я звеньев

неоднородной

анодной

линии

токи

определяются

аналогичными

формулами:

L*naKc у П1

+ 2пг

PaoftKl-T)2 ,макс

где pao/i — характеристическое

сопротивление;

k = 0,

1, 2,

. . . , m —

номер звена, отсчитываемый от конца

однородной части

(/г = 0 со­

ответствует последнему звену однородной части линии) .

Расчет вспомогательных

элементов

схем

(разделительных и

ходя из тех ж е соображений,

что и в резонансных

усилителях.

Н а п р я ж е н и е смещения

на

сетки ламп

обычно

подается

через

согласующее сопротивление в сеточной линии

(см. рис. 2-42).

Емкости разделительных

конденсаторов

д о л ж н ы

удовлетворять

условиям

С Р » С В Х ;

С р > ^ ± ^ .

Анодное н а п р я ж е н и е

в

однотактных схемах подается либо че­

рез первичную обмотку

трансформатора (см. рис. 2-40), либо

через

дополнительный дроссель

(см. рис. 2-41). В первом

случае при рас­

ничивание сердечника

за

счет суммарного анодного тока всех

ламп, что приводит к необходимости увеличения объема

феррита,

т. е. к увеличению габаритов трансформатора . При втором

способе

индуктивность дросселя

и

емкость разделительного конденсатора

определяются из

условий:

j

^

10 ч - 2 0

РаО мин>

r ^

'

10 ч - 2 0

ДР ш<'

( л

*-"р

'

ФминРаомин

Шмин

'

Такой ж е конденсатор используется и на

другом конце

линии

перед

балластным

сопротивлением,

причем

в

случае усилителя

с неоднородной анодной линией

д л я

определения

емкости

этого

конденсатора вместо ра ошш должно подставляться

характеристиче­

ское

сопротивление

однородной

части

анодной

линии.

ней точке трансформатора

подключено

балластное

сопротивление

д л я четных гармоник /? г =0,5 да п, поэтому питание подводится

через

дроссель с

индуктивностью

,

^

2,5

ч-

5

•^др

<f

m

РаО-

*

м м н н

Емкость

разделительного

конденсатора

выбирается

из

условия

С р

>

1 0 " 2

0 .

В

усилителе с неоднородной

анодной

линией

последние п2 ламп работают

в граничном режиме, поэтому у

них мощность рассеивания на аноде значи­

тельно меньше допустимой. Если на

эти лампы подавать большую амплитуду

возбуждения, то можно увеличить снимаемую

с

них

мощность

и

тем

самым

при заданной мощности в нагрузке

уменьшить

общее

количество

ламп

УРУ.

Расчет режимов первых iii ламп

в этом

случае производится точно так же,

как и в предыдущем случае.

Д л я определения

импульса

анодного

тока

/ т 2

остальных

ламп

имеем

урав­

нения:

Еа = Е0

- j - " 1 2

+ hUт,

Ра2

к agIтъЕа

— 0 , 5 а ! / ш 2 £ / т ,

где /г=1 для двухтактной схемы с

подавлением

четных гармоник

и

Л = ( 1 — a 0 ) / u i

для одноактной схемы. Из этих уравнений находим

/ т а =

- 0 . 5 Sгр

a i

^ Ея

+ £ 0 1 +

2а,

+

|| // о ,0,25 [ ||( h

)

Е Я .

+

ЕВ

! о 2

I

^грРаг

^ г р Т

а 0

Если найденное

значение

/ , „ 2

не

превышает

/макс (м« = 0)„ то

оно

и

берется

для последующего расчета режима.

В противном случае в последующие фор^

мулы вместо этого значения подставляется / м а к с

Увеличение импульса тока требует увеличения анодного напряжения отно­

сительно найденного ранее на величину

Д £ а

=

( / т 2 — / т ) / 5 г р >

поэтому

необхо­

димо

проверить, не

превысит

ли

допустимую

мощность

рассеивания

на

аноде

расчет однородной части схемы, уменьшив величину

P a i .

Мощность, развиваемая

к а ж д о й

из последних ламп, Р г р 2 = 0,5^1 m 2 U m

и число ламп в неоднородной

части

Я о ! = й Л . — О . б ^ Р г р ! __ Рп

Ч ^

^гр2

^"грг

2<у

104

\

Характеристические сопротивления

звеньев неоднородном

части анодной

ли­

нии определяются по формулам:

2q• Ра.

Рая

= «1 +

4?

Ра,

Рал,

+

2qn2

Ра-

пх

Параметры звеньев и величины токов в

индуктивиостях

определяются

так

же, как в предыдущем случае.

Д л я

получения

меньшей

величины

анодного

тока

ламп

первой

группы

на

их сетки подается меньшая амплитуда напряжения возбуждения

Ugmi

=

Ugmi>/q.

Это обеспечивается включением емкостного потенциометра

в

звенья

сеточной

линии (рис. 2-50) с емкостями

Ci

=

1

С 2 =

{q— '•

Д л я

уменьшения

тока

второй сетки

па этих

лампах уменьшается

напряже­

ние питания второй сетки, а для сохранения одинакового значения угла

отсечки

уменьшается напряжение смещения:

gl

gm2

gmV

Рис. 2-50

Рис. 2-5)

R

g >

5-5-10

— .

ФминС'вх

Если вместо резистора в цепь сетки

ставится дроссель, то его

индуктив­

ность определяется соотношением

( 5 - : - Ю ) ( 9 - D

Я аь

С в х

Усилители с распределенным

усилением ие очень чувствительны

к измене­

кадах не применяется согласующих устройств. В этом случае

мощность

на вы­

ходе

передатчика

уменьшается. Дл я

оценки

уменьшения

мощности

можно

воспользоваться

схемой

замещения

усилителя

эквивалентным

генератором

(рис. 2-51). Д л я усилителя

с однородной

анодной линией внутреннее сопротивле­

ние

эквивалентного генератора равно

рп о, в случае

неоднородной линии

внутрен­

нее сопротивление — комплексное и зависит от частоты.

Обозначим через R0nr

величину

сопротивления

согласованной

нагрузки

уси­

лителя,

т. е. \Rom

равна

характеристическому

сопротивлению

последнего

звена

анодной

линии. Назовем величину

р _

г ч

-^опт

Z H

-f- -^опт

Рп =

—

. .

^опт.

(2-97)

I 1 — PPi

I"

где

Ропт — м о щ н о с т ь

в согласованной

нагрузке.

и

Д л я

усилителя с однородной анодной

линией

р,- = 0

•Рц = С — Р") Рот

— ;—;

~

Pom^

(1 +

«б. в)"

где

kd

в =

+Р

коэффициент

бегущей

волны для

нагрузки.

1

Д л я

УРУ

с неоднородной

анодной

линией

определение

величины

р,-

в об­

щем случае связано с громоздкими вычислениями, но на низких частотах,

когда

фазовый сдвиг в звеньях линии мал, внутреннее сопротивление

эквивалентного

генератора приблизительно

равно

балластному

сопротивлению

анодной

линии,

т. е. характеристическому сопротивлению

однородной части

линии:

р.

~

Ра

Рап3

_

2дп2

Ра +

Рала

2qn2 + rtt '

где

q=Imu/Im[—отношение

анодных

токов

ламп первой

и

второй групп

(при

одинаковом использовании ламп по току q=l).

В этом случае, зная сопротив­

ление

нагрузки

(т. е. зная

р),

можно

оценить

изменение

мощности

при

изме­

нении сопротивления нагрузки, см. (2-97).

В

общем

случае

при

комплексном

внутреннем

сопротивлении

величина

pk= Pk-uu + Pk-x

_ / 2 ф >

1 + Р А _ Ь

kPk-l

где

,

•

mi]

со

„ .

ср =

и

arctg —,

—

• /0°

е 1 Л _ г , а

и<=

— фазовый сдвиг в полузвеие

анодной линии,

Pa.

fc-l~Pafe

ь

,

о

Р/с - 1 k =

;

•

к =

1. 2, . . . , п2;

Pa. fc-1 +

РаЛ

причем

_

_

Ра — Pai

.

Poi —

;

Pa +

Pai '

Во-первых,

тем, что транзистор

как усилительный элемент

имеет весьма

малое сопротивление

в граничном режиме — де­

статочно

большом эквивалентном

сопротивлении промежуточных

контуров

(единицы-десятки килоом) выходных

каскадов

требует

большой степени

связи (я2 ) между промежуточным и антенным

контурами (согласующим устройством). В

результате этого резко

уменьшается эквивалентная добротность Q3

= Q / ( l + n 2 ) , о п р е д е л я ю ­

щ а я

фильтрацию

высших гармоник в выходном каскаде. Очень часто

величина

степени

связи п2 оказывается одного порядка с доброт­

ностью ненагруженного промежуточного контура Q. При этом экви­

валентная

добротность столь

мала

( Q 3 < 2 ) , что

контур

перестает

быть

резонансной

нагрузкой

и превращается в

апериодическую.

стора

(рис. 2-52) тоже

не дает

ж е л а е м ы х результатов, та к как при

этом

может оказаться

p K Q ^ 2

(рк—коэффициент

включения кон­

Лучшие результаты получаются при одновременном

примене­

нии обоих указанных

способов уменьшения сопротивления про­

межуточного

контура.

При этом

можно

рекомендовать следующий порядок

расчета

гана

настройки ( С м п н = 5 - М 0 пф

и

С м а к с = 300-=-500 пф).

2.

Определяется м а к с и м а л ь н а я

в о з м о ж н а я емкость, которая

может быть включена в контур

помимо конденсатора переменной

емкости,

г - г

kc~k%

параметры

контура:

т

25 300

_

г

р .

п

' мни к. макс

где /мин — минимальная

частота

соответствующего

поддиапазона .

5. З а д а в а я с ь

допустимым

значением

параметра

а М 1 Ш = 3-!-4,

рас­

считывают

необходимое

значение

Rmnw,

при

котором

обеспечи­

вается

требуемая

величина

amm:

^эОмнн =

Rrpaum\-

6.

Есл и окажется, что

/?эомпп< СРэ/ омпт

то

необходимо

контур

включить

в цепь коллектора с коэффициентом

включения

Рк

г

RsO м ш / ^ э О мни •

При этом д о л ж н о выполняться

условие

pKQ>2.

Если ж е /?аомш1>/?о'ом1ш, это означает,

что необходимо

увеличить

волновое

сопротивление

контура

до

величины

р М ] | Н = R30

M H H /Q, и

включить

контур

в коллекторную

цепь

полностью

( р к

= 1 ) . По из­

вестной величине рМ ин необходимо уточнить

значение

емкости С 0 .

В остальном

расчет

совпадает

с расчетом промежуточного кон­

тура ламповых выходных каскадов .

Расчет

промежуточного

контура,

настраиваемого

изменением

индуктивности, производится сначала для максимальной

частоты

первого (низкочастотного)

диапазона .

1. З а д а в ш и с ь

из конструктивных

соображений

минимальной

индуктивностью

контура

L K .м

и н

(порядка

единиц микрогенри)

рас­

считывают

максимальную

индуктивность контура

L

K M

& K

C = Az /dLK .M m .r

и его емкость на первом

поддиапазоне

г

25 300

_

25 300

f2

L

г

L

'мнн

к. макс

'макс

к. мин

2. Затем, как обычно, определяются

величины

р и R0'o

на

мак­

симальной частоте первого поддиапазона.

3. З а д а в ш и с ь

параметром

а м 1 Ш

= 3-=-4,

рассчитывают

необходи­

мую величину

эквивалентного сопротивления

контура

Р э о = Ямип-^гр

и определяют

коэффициент

включения

контура

в

коллекторную

цепь транзистора. Пр и этом

д о л ж н о

выполняться

условие

pKQ>2.\

Если окажется, что R^>R^'n,

то необходимо

обратным

пересче­

том найти

уменьшенное

значение

С к , а затем

и пределы

изменения

индуктивности

контура

L K .м и н

и L K

. макс-

мых в верхней части диапазона . Д л я

согласования

сопротивления

нагрузки фильтра с входным сопротивлением антенны

необходимо

применять согласующие перестраиваемые

четырехполюсники (см.

§ 2-4). Расчет фильтров производится как указано выше

(см. § 2 - 7 ) .

Приведенные выше особенности расчета промежуточных конту­

ров выходных каскадов в равной степени

относятся

и

к

нагрузке

промежуточных каскадов . Поскольку

выполнить нагрузку

проме-

жуточных

каскадов в виде

колебательных контуров

затрудни­

тельно,

то

в них

широко используется

апериодическая

нагрузка

в виде

резисторов

(рис. 2-53)

и в

виде

фильтров нижних частот

(рис. 2-54).

М а л о е значение сопротивления

в граничном р е ж и м е

позволяет

практически на весь диапазон передатчика

без каких-либо пере­

ключений в схеме. Это объясняется тем, что

емкостное сопротивле­

ние

схемы,

обусловленное

выходной емкостью транзистора, д а ж е

на

частотах

в несколько

десятков мегагерц

значительно больше

тают на ненастроенную нагрузку, режим транзистора

рассчиты­

вается на работу без отсечки коллекторного тока

( к л а с с А ) . И с х о д ­

ными данными для расчета р е ж и м а промежуточного

каскада

яв­

ляются мощность, необходимая, д л я возбуждения

последующего

каскада, Р В о з б и диапазон

частот «ц—со2 . Расчет режима

целесооб­

разно вести в следующей последовательности.

1.

Выбрав транзистор

на

мощность

Р > Р в 0 3 б >

определяют

его

параметры В0 , Soo, т (см. §

2-2).

2.

З а д а в ш и с ь

величиной

напряжения

на

коллекторе

^ 0 , 5

Ек_ макс определяют

допустимую

величину

постоянной

со­

ставляющей коллекторного

тока / к о ^ Р к . макс/£к,'

где

Р к

. макс —

до­

пустимое значение

мощности,

рассеиваемой

на коллекторе.