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

Балансная схема

фазового

детектора

(рис. 4-29)

при подаче

на

вход колеба­

ний

с амплитудами

U m i

и t 7 m 2

(на вторичной обмотке)

имеет

характеристику

4

^ 1 + 4 -

и * * * -

Um\Um2

C 0 S C P С ° Н ' .

угол

г|) определяется

из

уравнения

tg AJJ—\\>=^nRi/R или по

графику на рис. 3-8.

Если Umii>—^-

U m 2

, то максимальное

напряжение

на

выходе детектора

^ д . Manc= t/m2 cos

г|)

изменяется

при изменении

нагрузки,

как

показано на

рис.

4-30.

1,0

Наибольшая

крутизна

харак­

теристики фазового детектора

Uя макс

-1/2

0,8

5 ф . д =

1 +

•

(4-31)

2U„

Эта

величина

определяет

0,6,

устойчивость системы ФАП.

- н -

0,2,

R

- м -

10

10'

10*

Рис.

4-29

Рис.

4-30

т д и ЗС Yn2RR%

(4-32)

Входные сопротивления детектора для высокочастотных

колебаний

почти

чисто активны и

приблизительно равны:

RBxi~

R'< RBXZXR

СО стороны

4

соответственно первого и второго входов. Эти

сопротивления

необходимы

для

расчета усилителей, работающих на детектор.

Из-за неполной фильтрации на выходе детектора имеются

гармоники

вход­

ных колебаний.

Наибольшей

амплитудой

Д с / Д т

обладают колебания

основной

частоты: AUдт=4{/д.

Ы анс/(шС'Р) . Девиация частоты подстраиваемого

генератора

в системе ФАП оказывается равной

Д с о д я

2Acov

(4-33)

wCR

N

где N — коэффициент передачи

системы ФАП (4-15).

Расчет фазового детектора можно произвести,

если после

расчета

системы

ФАП известны ил.ыакс,

т д ,

N(Q)

и

допустимая

девиация

частоты

Дш д . После

выбора

типа

диодов

из

уравнений (4-32) и (4-33) находятся величины

R

и С,

затем из рис. 4-30 определяется

напряжение

Um2

и выбирается

Umi^>—^-

Uтг-

Если на детектор подаются колебания прямоугольной формы, то характе­

ристика

детектора

будет

кусочно-линейной с относительной

крутизной 5 ф , д = 2 / п .

Величина

максимального

напряжения на выходе

детектора

и д. макс '

U Ш2

\+2RilR

входное

сопротивление

со

стороны

первого

генератора

RBXI

~

1

+2/?;),

(R

со стороны второго Rv*2~R+2Ri-

Время

задержки

определяется

той

ж е

фор­

мулой (4-32).

Характеристики

кольцевого

0,65

фазового

детектора

(рис.

4-31)

аналогичны

характеристикам

про­

стого балансного

детектора,

однако

0,60

напряжение

на

его

выходе

не-

0,55

оМ

Ofi5

оло,

Uml

0

0,2

0,4-

0,6

0,8

1,0

'

Рис. 4-31

Рис.

4-32

и

~

KU"i2 .

(4-34)

зависимость

коэффициента

К

от отношения Um2lUm\

представлена

на

рис. 4-32.

Крутизна

характеристики

кольцевого

детектора определяется

той

ж е фор­

мулой (4-31).

Время запаздывания

мало

зависит

от

сопротивления

нагрузки:

Зл

RRjC

_ 5RC, так как R > Re.

Входное сопротивление со стороны первого генератора приблизительно по­

стоянно, RBxi~

' а

с о

стороны

второго — зависит

от

разности фаз:

и

RBX2 ~ 2Rc

при ф = ±

п/2

R ~\- R •

RBW ~ Ri

——

~ 5Ri при ф =

0

или Jt.

17

^ Ш2

(4-35)

и

д. макс —1 +

RilR

Входные

сопротивления

детектора:

RDXI = - у - Ri,

RBXH =

2/?^

при

tp =

± л / 2 ,

Явха =

2 (Я-J-Я,-)

при гр =

0,

л.

Время

задержки

в детекторе т л = 3/?,С.

При

расчете

детектора

сопротивление

нагрузки

выбирается

большим,

R= (1СН-20)

Ri.

В

случае

синусоидальных

колебаний

задаются

отношением

Um2/U,„ 1 = 0,4-^0,6,

из рис. 4-32

находят

коэффициент

К и по

формуле

(4-34)

определяют

£/,„2 и т. д . При работе

с

пря­

моугольными

импульсами после выбора R

из

(4-35)

определяют

Um2

и

выбирают

f mi >

~ r ~ Urn*-

2

В системе И Ф А П обычно

используется

ключевая

схема

фазового

детектора

(рис. 4-33).

Дл я

этой схемы при прямо­

угольной форме импульса напряжение иа

цепочке смещения

(RiCt).

Е

~

-UХ»-Ц

,

(4-36)

Рис.

4-33

с с м

1

+ т\

Rc_

где

т — длительность

в

И

Гц —

импульсов

и

= 1 / F — п е р и о д

их

следования.

Характеристика

детектора

имеет

приблизительно

косииусондальиую

форму

с максимальным

напряжением на выходе

сот,

Uд. макс

2л.

сот

'

СОТ

R

9

• • л.

л

I s i n * I

.

график

функции J

!- представлен

на рис. 4-13.

Т^С '//макс.

(4-37)

либо из условия

2n + 1

(4-38)

/макс ~Ь /мин

Время

задержки

в

детекторе

т д а

3 -~- RcC. Амплитуда

переменного

Т

напряжения

частоты

F па

выходе

AUmx

— У д . макс приводит

к модуля-

nRC

Uн — Есы

>

Um

—

(7д. макС|

^см >

Um

-f- С/д. ыако

затем из (4-36) определяется

сопротивление

смещения

и

емкость

Q

=

(10

•*• 20) TJrR^'

Входное сопротивление детектора

для импульсного

напряжения

RBXI

=

Ri~\~Rf

Проводимость детектора

для

гармонического

колебания

комплексна:

2xF I,

U д. макс

Sin сох

2

Увх2«-г— Г1

( c o s

ф

+ / s i n

ф ) с о Б ф

т

и изменяется в процессе

работы, когда

изменяется

фазовый

сдвиг ср.

4-7. Расчет делителей частоты

В диапазонных

возбудителях

с

к в а р ц е в о й " с т а б и л и з а ц и е й час­

автоподстройкой,

а

делители

счетного типа — в схемах синтезато­

ров с Д П К Д .

'

.

. •

Схема делителя ключевого типа изображена

на рис. 4-34, а и б

соответственно

на

полупроводниковых

триодах

и

электронной

лампе . В ламповой

схеме в качестве

ключевого

устройства

может

использоваться

полупроводниковый

триод, так ж е

как в

первой

схеме. З а счет действия колебаний поделенной

частоты

ключевой

триод или диодный

мостик коммутируют

высокочастотное

колеба­

ние, которое попадает на базу другого триода (на сетку

электрон­

Рис.

4-34

ной л а м п ы )

только в течение

части периода низкочастотного коле­

бания .

В

результате

н а п р я ж е н и е

на

переходе

база — эмиттер

триода

имеет

форму

радиоимпульсов,

следующих

с

частотой со =

= сос /« и частотой сос (рис. 4-35).

Амплитуда

/„i и ф а з а

<pi первой

гармоники коллекторного тока

частоты со будет зависеть от амплитуды и ф а з ы

синхронизирую­

щего н а п р я ж е н и я

Uc =

UcmCOs(nat+<p),

а т а к ж е

от

длительности

радиоимпульса

т и кратности

деления

п. Пр и работе

транзистора

в линейном

р е ж и м е (без отсечки

коллекторного

тока) амплитуда

первой

гармоники

коллекторного

тока

X

ЯЛб

sin 8 (rt — 1)ть . s i n a ( f l +

1)тр

+

2 sin (п — 1) i|> sin (я - f

1) ф c o s 2 ф , (4-39)

( П _ 1 ) 2

( П + 1 ) 2

п2— 1

где

г9/гб;

£ с

=

сос/соц =

лсо/сор = л £

и ф а з а

— arctg

ntgi|? — tgm|) •

(4-40)

Н а и б о л ь ш е е

значение амплитуды

коллекторного

тока имеет

место при

cos яро п т cos т | > о п т = 0.

(4-41)

Длительность

радиоимпульса T =

2I]}/CO определяется

временем,

коллекторного

тока

г|зк = я —1|)

всегда

меньше я/2, т.

е. г р > я / 2 ;

из

(4-41)

следует,

что оптимальные

углы отсечки при

этом равны

..

я

.

т к

(4-42)

•фопт = — -Г—

— .

где

т = 1 ,

3,

5,.

.,

п — 1

дл я

четных

коэффициентов

деления и

т — 2, 4, 6, ... ,

п-

1 — д л я

нечетных.

При таком выборе угла отсечки формулы

(4-39)

и

(4-40)

при­

нимают вид:

. тп

2 р У / с

<к1-

2п

] / l + ( / i 2 — l)cos2 cp

,

(4-43)

tg <Pi =

(tg Ф ) / Л .

Коммутация

ключевого

транзистора

осуществляется

колеба­

ниями

поделенной частоты,

снимаемыми

с индуктивности

L z . Эти

колебания детектируются

с

помощью

участка

база — эмиттер

триода, и выпрямленное напряжение, н а п р я ж е н и е смещения

этого

триода,

поддерживается

приблизительно

постоянным

из-за

боль­

шой величины

емкости

конденсатора С2 .

Д л я

получения

лучшей

Д л я оценки

мощности коммутации

можно

аппроксимировать

характеристику

участка

база — эмиттер

коммутирующего триода

прямой (рис. 4-36)

с крутизной

Д / б . к о м / А « б . 1

1/г,

При

та-

кой аппроксимации

имеем

| £ с м . к о м |

= £ / б . к о м т

cos г[)к — , ^ о 1 ,

где

t/б.комт — амплитуда

н а п р я ж е н и я

на

переходе

база — эмиттер.

Постоянная

с о с т а в л я ю щ а я тока базы

Д л я колебаний синхронизирующего

напряжения , имеющего бо­

лее

высокую

частоту

оас — псй, входная

проводимость

будет иной:

Увн. с

ёвх. с ~~Ь У^вх. с

1

1 +

СГком +

» 2 £ 2

0"l<OM"t

(4-48)

'•б.

(1 +

О к о м ) 2 +

" 2 £ 2

(1

+ СГком)2 +

Н а основании приведенных соотношений можно наметить по­

рядок

расчета

делителя . .

Выбор типов триодов, используемых

в

делителе,

производится

т а к

же , ка к и

при расчете

автогенераторов

(см. 3-1).

Усилитель­

После выбора

коммутирующего

триода по

его характеристи ­

кам коллекторного

тока дл я схемы

с общим

эмиттером опреде-

ля е тся сопротивление участка

коллектор — эмиттер для открытого

триода

. diK

_ _

1

(4-49)

ком

1

• ,

«,.==о

duK

и находится величина

емкости

разделительного

конденсатора

С = Ш±±1..

(4-50)

"«/'ком

М а л а я величина

этой емкости необходима

для обеспечения'

крытом

ключевом триоде.

Д а л е е

выбирается

рабочая

точка усилительного

триода таким

образом, чтобы его входное

сопротивление

•=гб]/Г:

2s-2

в 5—10

раз превышало сопротивление

г к с ш

(4-49);

здесь

величины

/'б, о, £ с

и ниже Во, /ко и /К 1 относятся

к усилительному

триоду.

На основании этого условия определяется минимальное допус­

тимое значение а и затем

выбирается

коллекторный

ток

,

^

26|3„

1

ко \

•

огб

По выбранной величине тока по характеристикам

определяется

смещение на базе усилительного триода и рассчитывается

цепь

смещения

(Ri и R3 на

рис. 4-34, я ) , затем

из условия работы

без

отсечки определяется величина первой гармоники

коллекторного

тока Ал и из (4-43) при

cos ср = 1 определяется

необходимое

на­

пряжение

синхронизации

Ucm

на базе

транзистора .

Входное

син­

емкости

Сй

U

= ц

1 / ( 1 1 6 в х - с У 4- ( 1

+ g B X - c R

где b B X X

и gux.c определяются

из (4-48).

С д о л ж н а быть

Емкость разделительного

конденсатора

доста­

точно велика, чтобы на нем не было значительного падения

напря ­

жения

синхронизации,

С =

( 2 0 - ^ 4 0 ) £лсо

Амплитуда

н а п р я ж е н и я

в цепи

коллектора определяется из

условия

"

U

— P I P ! < - * _ ! _ £ | / у

I

и к ш

— ь I

к.1 — g

ъ 1 к. макс|>

где |=0,9 - т - 0,95 (при необходимости может быть уточнено

по

ха­

рактеристикам

коллекторного

т о к а ) .

Мощность на

выходе

дели­

теля

Р = — / к 1 £ / к т ,

сопротивление

нагрузки

в

коллекторной

цепи

Р э =

^ к п / ^к1-

Д а л е е выбирается

мощность

коммутации

Р к о м

= (0,1 - н 0,3) Р

и определяется

сопротивление

контура в

цепи

коллектора

р

—

^ э

на основании которого могут быть

рассчитаны

параметры

контура.

П о

известной

величине

Р К О м из

(4-46)

находится

U$K0Km,

д а л е е

из (4-45) Um2,

из

(4-44)

Р 2

и затем

С2

=

30 -*- 60/(соР2 ).

Величина н а п р я ж е н и я

£ / т 2

зависит

от величины

взаимоиндук­

ции межд у к а т у ш к а м и М и индуктивностей

L \ , L 2 . И з

рассмотре­

ния этой зависимости можно получить

уравнение

для

определе­

ния

Li.

[ v - o - т №+ь*)

xlX2y+g*x*=*v+&2)

х^щпш1л,

в котором x1=(nL1;

A-2 =

CU L 2

;

g = gBX.K0M

+ -^-;

b =

bBX,K0U,

см

(4-47);

k = M : ] / " L X L 2 — к о э ф ф и ц и е н т

связи

м е ж д у к а т у ш к а м и ;

д л я катушек с ферритовыми

сердечниками & = 0,9-т-1, для

катушек

без сердечников

й = 0,3-т-0,5.

Оценка ширины полосы у д е р ж а н и я делителя может быть по­

лучена

следующим

образом .

При

появлении

фазового

сдвига

за

сечки

изменится

на величину

я/га, то

реактивная

с о с т а в л я ю щ а я

тока частоты со обратится в нуль,

т. е. делитель не

будет

синхро­

низирован. Предельное

значение

£/б.комтмин

находится

из фор­

мулы

(4-43), в котором

вместо

величины г|з (4-42) необходимо под­

ставить ар — л/п.

Считая изменение

£/б.комт

пропорциональным

изменению /щ, из

(4-43)

найдем

U6.x

U б. ком пг мин

j / "

1 -f- (re2 —

1) COS2

ф ы

откуда

t

- • 1 / "

яI3 2

— 1

V

n' (1 -f- U б. ком[ m мин/Уm б. ком m) — 2

относительная ширина полосы

у д е р ж а н и я

Л а м п о в ая схема с диодным

мостиком

в качестве ключа

рассчитывается

аналогично [26]. Дл я обеспечения выбранного

значения угла отсечки

тока диодов

1|)д = я — 1 | ) 0 п т [см. (4-42)] величина

сопротивления определяется

из

соотношения:

д„ -

n R i

tgifo —Фд '

где Ri

— сопротивление диода

в проводящем

направлении.

П о

допустимой

величине

тока

диода

выбираются максимальное напряже­

ние

на

диоде «д.мпис

и синхронизирующее

напряжение U c m < ( О , 2 - : - 0 , 4 ) и д . м а К с -

П о

этим величинам

вычисляется амплитуда напряжения па индуктивности 2.2:

p2QaL1

= —-

>

/2

р

соС

затем

из

уравнения

у 2 _ pLtVaLiR*

y +

J_

=

0

и т 2 У з

Q

находится

параметр

у

(берется

меньший

корень)

и

затем

индуктивность L 2 -

из уравнения

k2aL2R\

R\ +

9co 2 L|

здесь также целесообразно брать меньший корень.

Емкость С3 определяется согласно (4-50) с

заменой г И О м

на

сопротивление

диода

Ri.

Вместо

конденсатора

м о ж н о

поставить

резистор

с

сопротивлением

Я = (204-40) Ru

Синхронизирующее

напряжение

на

входе всей

схемы опреде­

ляется

соотношениями:

u e m =

\i +

^ ) u c n

или

tf;m

= i

A

+

n w „ * 2 i /

Ширина полосы удержания приблизительно составляет

Деру ^

/ ц д . маю С

1 .