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

* п Р =

, -

sin

(5-85)

широкое применение в

радиопередатчиках

различного

назначения

и различного диапазона

частот.

м) и более коротких волн

В

диапазоне

метровых

(А. =

1 ч-10

У Р Э

используются

дл я

осуществления

частотной

модуляции пря­

мым

воздействием

на п а р а м е т р ы контура

возбудителя.

В

диапа ­

зоне

коротких и средних волн У Р Э используются

дл я осуществле­

ния

телеграфной работы методами частотного телеграфирования

и в

качестве у п р а в л я ю щ и х

элементов

в

системах

автоматической

подстройки частоты.

Независимо

от выполняемых

функций

У Р Э д о л ж н ы

удовлетво­

рять

некоторым

общим

требованиям,

главные из

которых

следу­

ющие:

1. Обеспечение

постоянства

требуемого

приращения

частоты

3. Возможно меньшее

влияние У Р Э на стабильность

частоты

колебаний, генерируемых

у п р а в л я е м ы м автогенератором.

Частотная зависимость

девиации частоты Дсо = / (со)

опреде­

Дсо = —

A C

A ( l / L )

60.

С к

1 / L K

ременной емкости, когда

Ск = l/(co2 LK ),

Дсо = •

Д С с о 3 -

A

(UL)

• СО

Отсюда следует,

что

в данном случае

целесообразно

применять

У Р Э , имеющие индуктивный характер

(ДС = 0).

Включение У Р Э

последовательно

в

колебательный

контур ав­

Дсо = —

А (1/С)

A L 1 со

2

1/Ск

или, учитывая, что при настройке контура

автогенератора конден­

сатором переменной емкости

l/C K = co2 LK ,

будем иметь:

ДСО =

А (1/С)

A L

со

coLK

I K

когда

L K = 1/(со2 Ск ),

изменение

девиации частоты в

диапазоне

будет

соответственно

определяться

в ы р а ж е н и я м и :

Дсо = —

АС

со

Д (1/L)

— —

соСк

при параллельном включении У Р Э

и

Д О ) :

А (1/С) со-

- Д 1 С „

со3

1/Ск

— при

последовательном.

И з

приведенных выше в ы р а ж е н и й

видно,

что д а ж е

при опти­

мальном выборе х а р а к т е р а

У Р Э

д л я

данного способа

настройки

автогенератора не удается полностью исключить зависимость де­

виации от частоты . Поэтому

в практических схемах У Р Э применя­

ются либо специальные цепи

коррекции, обеспечивающие наиболь­

шее постоянство девиации в з а д а н н о м диапазоне, либо

смешанное

включение (последовательное

и

параллельное)

У Р Э

одного и того

ж е

характера,

либо, наконец,

включение двух

У Р Э

с

обратными

по

характеру

сопротивлениями.

Большинство

из

перечисленных

выше методов рассматривается

ниже.

Выполнение

этого требования

является

основой

д л я расчета ре­

ж и м а У Р Э .

Дестабилизирующее влияние

У Р Э

на

частоту

автогенератора

проявляется

за счет

изменения

параметров У Р Э . Причинами из­

менения параметров

У Р Э могут

быть

смена электронных приборов,

торой первая гармоника анодного тока

сдвинута

относительно

переменного н а п р я ж е н и я на

аноде на угол

ср = ' ± я / 2 ,

в результате

чего сопротивление участка

а н о д — к а т о д

имеет реактивный ха­

рактер .

Достоинством реактивных

ламп является

сравнительно большая

зовании. К недостаткам следует

отнести относительную сложность

схемы, большие габариты схемы по

сравнению с У Р Э

на

полупро- •

водниковых приборах и малую экономичность.

Д л я

обеспечения сдвига

фаз между первой гармоникой анод­

ного тока и переменным напряжением на аноде, близкого

к ' ± я / 2 ,

достаточно обеспечить такой

сдвиг

между

напряжением

на

аноде

и напряжением на у п р а в л я ю щ е й сетке, которое

(без

учета инер­

ции электронов) синфазно с

анодным током. С этой целью п а р а л ­

лельно

электронной л а м п е

включаются

делитель

н а п р я ж е н и я

2 i — 2 2

(рис. 6-1).

Н а п р я ж е н и е

на

сетке

будет

сдвинуто

относи­

тельно

напряжения

на аноде

на угол, близкий к я/2,

при

условии,

что одно из сопротивлений

Zt

(z2 )

будет

активным,

а

второе —

Z i » Z 2 ,

(6-1)

тем сдвиг фаз

Ф = arctg (2i/z2 )

zzz+я/2

б л и ж е к я / 2 .

Если пренебречь реакцией анодной цепи

(D = 0), то

сопротив­

ление реактивной лампы будет определяться

выражением:

Um

U г,

(6-2)

hi

scpuр и gin

•Scp^p- Л

где /гр .л — коэффициент деления делителя,

образованного сопро­

тивлениями Zi И Zz.

В о з м о ж н ы четыре типа делителей, соответствующих

различным

комбинациям сопротивлений

R и jab,

J/(jwC)

(рис. 6-2). При вы­

метрами элементов делителя

соотношением:

Л —

у

z i + г2

и

т

г

Uzz

\\z2 Ь

г

Рис.

6-1

Рис.

6-2

П о д с т а в л я я в (6-2)

значения

kv„4

дл я различных

схем

делите­

лей, найдем зависимость характера сопротивления

реактивных ламп

от схем

делителя:

д л я схемы а

Z p - л

~~ S kл

р . л

SJ

c |

° е р

д л я

схемы б

г р - л = s ~ i — = ; с 0

~ p j r = • / С й 1 э '

i~icpKp. л

^ •Jcp

д л я

схемы в

^р. л

jaRCScp

ja>C3

д л я

схемы г

2р. л :

R

/ o ) L S c p

/соС э

Scpkp. л

типов эквивалентны индуктивности, с делителями двух

последних

типов — емкости. Следовательно, первые две схемы

целесообразно

применять дл я управления

частотой

автогенераторов,

настраивае ­

мых

емкостью, а вторые две — автогенераторов, настраиваемых ин­

дуктивностью. Управление реактивностями во всех схемах

осуще­

ствляется за счет

изменения

средней

крутизны

электронной

л а м п ы

путем подачи управляющего н а п р я ж е н и я в цепь одной из

сеток

лампы . Наиболее часто это н а п р я ж е н и е вводится в цепь

управляю ­

щей

или защитной

сетки. Независимо от схемы делителя и способа

подачи у п р а в л я ю щ е г о н а п р я ж е н и я

девиация

частоты

автогенера­

тора,

вызванная

реактивной

лампой,

может

быть

представлена

в виде [1]:

А с о = —

- y p * p a A S c p k p - n '

*6"3)

где р — коэффициент

подключения

реактивной л а м п ы

к контуру

автогенератора, р — волновое

сопротивление

контура

автогенера­

тора,

Ар.л — модуль

коэффициента

деления

делителя

реактивной

л а м п ы .

Помимо изменения частоты автогенератора, реактивная

л а м п а

вызывает изменение амплитуды колебания автогенератора

(пара­

зитная амплитудная

модуляция), которое тем больше,

чем слабее

выполняется условие

Zi^>z2.

Величина

этих

изменений

амплитуды

Д л я

анализа

зависимости

девиации от частоты

необходимо

в (6-3) подставить

значения

р и А р . л

для соответствующих

схем

автогенераторов и

делителей

реактивных ламп . Пр и

настройке

контура

автогенератора изменением емкости его волновое

сопро­

тивление

изменяется

пропорционально

частоте:

р = со/_к и

зави ­

симость

девиации

частоты при использовании

первых

двух

схем

делителей (рис. 6-2, а и б) будет

иметь вид:

Д и =

- L р 2 ij< ASCDco = А со (для схемы

а),

(6-5а)

2

CR

д ю =

J _ о 2 Ы* ASCDa

= А со (для схемы

б),

(6-56)

2

L

•

делителей (рис. 6-2, в

и г) будет определяться

соотношениями:

1

CR

Асо =

р 2 — Л 5 с р с о = Лсо (для

схемы б),

2

С к

ных

схем

реактивных

ламп,

д а ж е

в

оптимальном

варианте

(для

данного

способа

настройки

автогенератора)

не

обеспечивает

по­

стоянства

девиации

частоты

при

изменении

частоты

от

coMira = coi

До сомакс = со2- Д л я

выравнивания

девиации

частоты в диапазоне необходимо выполнить

ffi

^\

один или несколько параметров схемы ре-

(

_

активной

лампы,

определяющих

девиацию

Л

частоты,

частотно-зависимыми

и

изменяю-

LT

д

1

щимися обратно пропорционально частоте.

Такими п а р а м е т р а м и могут быть элементы

делителя L и С и коэффициент

включения

реактивной л а м п ы

р. Н а

практике

широко

применяются

методы,

основанные

на

ис-

Р

и с

6

3

пользовании частотно-зависимых элементов

делителей.

а)

Если параллельно емкости делителя (рис. 6-2,

включить ин­

дуктивность

L 0 (рис. 6-3,

а ) , то эквивалентная

проводимость

ниж­

него

участка

делителя

(без учета

потерь в

контуре)

будет

Ь0=аС

1

(

а

й \

— = соС

1

,

coZ-o

\

со

/

где

с о 0 = 1 : ] / " L 0 C — с о б с т в е н н а я

частота

корректирующего контура

U-C.

При соо<со контур эквивалентен емкости

СЭ ^=С(1 — со2 /со2 ),

ве ­

личина

которой

с

ростом

частоты

увеличивается.

П о д с т а в л я я

в (6-5 а)

вместо

С значение

Сэ , получим

в ы р а ж е н и е

для

девиации

частоты с учетом ее коррекции:

Д с о = - L p 2 - ^ A S c p

^

= Л — ^ — .

(6-6)

2 н

CR

^ i - c o ^ c o 2

с о 2 - с о 2

Точно

такое

ж е в ы р а ж е н и е

дл я

девиации

частоты

получим и

д л я схемы реактивной

л а м п ы с делителем

L—R,

если

последова­

тельно с индуктивностью L включить емкость Со (рис. 6-3,6).

Эквивалентное сопротивление верхнего

участка при этом

будет

х0 = coL

• = coL

1 -

со?.

П ри

соо<со

контур

L—С0

эквивалентен

индуктивности 1 э =

= 1 ( 1 — со^/со2), величина

которой увеличивается

с ростом частоты,

и согласно (6-5

б)

2

L

А

со

— со„

(6-7)

с р

Н а и м е н ь ш е е изменение девиации в заданном

диапазоне частот

coi —иг будет при выполнении

условий

о наилучшем

приближении

функций

Чебышева . Д л я определения

этих

условий

необходимо

•

i

\

zrf

Дсо.

+

+ "

| ^ /

1

1

1

у

I

\

\

А

!

\ j r - \

1

1

У\

1

1

0 )

Рис.

6-5

приравнять

значения девиации

на

к р а я х диапазона,

определяемые

ф о р м у л а м и

(6-6) и

(6-7):

А

(О?

! — = Л

9

2

2

сот — соп

со5 — соп

откуда

Д>о=

•

=

(6 "8 )

Н а рис.

6-4

представлены

зависимости

девиации от частоты

при отсутствии

коррекции

(кривая

1) и при

наличии

корректирую­

щих цепей

(кривая

2).

реактивных

л а м п С а — L a

(рис. 6-1).

Н а рис.

6-5

изображена

эквивалентная

схема реактивной лампы с учетом

элементов коррекции

г 3 =

— - и

у1 = — - , , где

L z

/СйСа

/C0La

1 — C0 2 L a Cnapa 3

Согласно обозначениям,

принятым

на

этом рисунке, проводимость реактив­

ной лампы

в точках

ее подключения

к контуру

автогенератора

будет

У =

УР-Л_+

У1

+

г3

(Ур.

л +

<Л)

где

•

_

^ai

^ ScpUgm

_ Scpkp.

ЛЦШ

__ •

Ua .

/ Я

Q4

У

г >

л ~ 7 Г

— д

Ъ

У а ~ТГ'

(

'

и т

<•> т

и т

и

т

здесь

у0 =

Scpkp.

л-

Выразим отношение напряжений, входящих в формулу для уР. л, через па­

раметры схемы рис.

6-5.

Тогда

V j t i m =

1 +

'г3(Ур.л

+

У\)-

У Р . л = Уо[1 +г3(Ур.л

+

у\)]

или,

разрешая последнее

равенство относительно уР.л,

получим:

1 —

г3У0

Подставляя значение уР.л

в выражение,

определяющее

проводимость схемы,

будем

иметь

•у==

Уо +

Ух

1 +

ЧУ\.

или

У — jb

У р - л + ' Ф ' О

_

5 с Р У л + 1 / ( / 0

где

£0Q =

U[LaCa^j—собственная

частота

корректирующей

цепи

L ' a — С а .

Статическое

отклонение

частоты контура

автогенератора

от резонансного

6 4-6 =

0 или

\- 6 =

0,

P2Rs0

где 6 = Q • 2Дш/ш — относительная

расстройка

контура

автогенератора; р2 /?э о —

Таким образом, о = —

p2bR30

или

д Ш с т = _ _ L p 2 p 6 w =

L р 2 р ( 0

З с Р У л + 1 / ( ш 1 а )

2

2

l - a g / o , *

Да> =

i - p 2 p ( D — V j >

д 5

2

1 _ Ш 2 / С 0 2

с р

Подставляя

сюда

значения

/гр.

л

для

схем

делителей

(рис.

6-2,

а

и

б),

а также

значение

р = со/.к , окончательно

будем

иметь:

д ш = ^ _ р 2 ^ ш 5

^— = А

м 3

2 '

С *

Р

1 _

cog/co2

с о 2 - с о 2

и

.

1

nLKR

со

со3

=

Л

Дсо =

—

р - —2— A S C D

2

£

1 _

02/0,2

ш 2 _ а 2

— формулы,

которые

полностью

совпадают

с

полученными

ранее

формулами

(6-6) и (6-7) для других цепей коррекции, поэтому

зависимость

девиации

от

частоты для данной схемы коррекции имеет

тот ж е

вид, что и для

рассмотрен­

ных

выше

(рис. 6-4).

Поскольку и при наличии цепи коррекции девиация в

рассматриваемых

схемах реактивных ламп не остается постоянной, то

для

обеспечения

заданной

девиации

частоты в

любой

точке

диапазона

необходимо

расчет

производить

на той частоте, на которой девиация имеет наименьшее

значение. Дл я

нахож ­

дения этой

частоты возьмем производную от (6-6) по со п приравняем ее нулю:

rf(Aco)

=

А

З а 2

(со2 — cog) - 2 с о с о 3

=

<to

_

( с о 2 - с о 2 ) 2

~

'

отсюда

со =

со' =

с о 0 У Т = с о , 1 /

.

(6-11)

+

kf

+

М о ж н о показать,

что

помимо

рассмотренных

схем

коррекции

существует

ряд других схем. В частности, в

качестве

корректирующего

элемента

может

быть использован разделительный конденсатор емкостью Сх

(рис. 6-1),

если

ве­

личина ее удовлетворяет

равенствам

С,

=

^ E J S ™

для делителя

6-2,

а

со^ЯС

C =

^ c D . ч а К С ^

п е\ г-

с Р

—

д л

я

делителя

6-2,

б.

со2 /.

где

со0

=

со2

\/

, о с р - м а к о — з н а ч е н и е

средней

крутизны

в

верх-

ней точке модуляционной

характеристики

(см. ниже) .

Эта

схема

коррекции

дает

большую неравномерность

девиации

по

сравне­

нию с рассмотренными выше. Минимальное значение

девиация

имеет

на

частоте

со' =

со0 У 5 , а ее изменение

с частотой

определяется

соотношением:

Дсо =

— - 4 -

Р

2 рйр.

Л

Д 5

с р - —

Ш

—

2

. . р. л " о

- с о 2

) 2

( w

Д с о = y - p 2 p A S c p V . n 0 < o ,

(6-12)

при постоянном

си (при работе

без

отсечки анодного

т о к а ) .

Первый способ

может быть применен

лишь при условии работы

лампы с отсечкой

анодного тока,

т. е.

при достаточно

больших

S c p

= ^ -

^

- ^

-

или

Д 5 С Р =

- ^ - ,

р

и

II

gin

Р

II

'-'упр

и

и

gm

поэтому

дл я получения

линейной зависимости А 5 с р = / : ( ( 7 Й ]

необ­

ходимо

обеспечить

линейность

зависимости

Д / а 1 =

Отсюда

следует,

что режим

реактивной л а м п ы д о л ж е н быть таким же, как

и режим

модулируемого

каскада при A M . Обычно

управляющее

напряжение подается на первую сетку, о б л а д а ю щ у ю

наибольшими

регулирующими свойствами. Поэтому дл я обеспечения

линейности

необходимо, чтобы

л а м п а

р а б о т а л а

в

недонапряженном

режиме

(см. гл.

5). Н а и л у ч ш а я

линейность

в

этом

случае

будет,

если

"фмакс = 110-i-120°. П о аналогии

с A M введем

понятие

коэффициента

модуляции, под которым

будет понимать

отношение

rrif =

Д 5 с р / S c p , с т =

Д / а

1 / / а 1 С т .

Тогда

величина

Д 5 с р ,

при

которой

обеспечивается

требуемое

значение

девиации

частоты, может быть

в ы р а ж е н а через

среднюю

крутизну

в верхней

точке

модуляционной

характеристики

5С р.манс

п =

т?

=0,40-^-0,45.

l + mf

Подставляя значение

Д 5 с р

в (6-12), получим выражение, опре­

д е л я ю щ е е девиацию частоты:

А со =

— — р2 р/гр . л 0

со.

ции

от у п р а в л я ю щ е г о н а п р я ж е н и я определяется

выбором рабочей

точки в середине линейного участка

характеристики,

определяю­

щей

зависимость крутизны л а м п ы от

н а п р я ж е н и я

на

первой сетке

S =

f(Egi).