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

через

АС",,,

а

последовательно

включаемого — через

А С /

и используя

формулу

(6-24), получим следующую систему уравнении

для

крайних

частот

диапазона

(при

р=\):

Дсо =

—

L

со A C D

+

АС„

2

к

дс!

2„2 '

£1сош

А со =

—

L

? 1

2

к

Решая

полученную

систему

уравнений

относительно

неизвестных

АС"п

и ДС'в, найдем выражения, определяющие значения

Д С " П

и Д С ' В , при

которых

обеспечивается

наибольшее постоянство девиации частоты:

АС„

=

2Асо

1-

( * / - » ) ('

- » ? / « ,2\2

fcf (1 _ „ » / „ « ) » _

J - ( I

_ „ _ / „ » ) »

(6-26)

A C

=

2Aco (ft^— l ) со1 Лк С;

1

• сот/со.2^2

2 /co0 J

На рис. 6-13 изображена схема смешанного включения варикапов,

которая

отличается от

рассмотренной

выше

тем, что последовательно

включаемый

вари­

кап включен не в емкостную, а в индуктивную

ветвь

контура

автогенератора.

При

таком

включении

варикапа

эквивалентная

емкость

контура

будет

С к =

=СВС1(СВ

+ С),

где

С = С ' + С

емкость

контура

без

учета

емкости

варикапа.

Приращение емкости контура под действием управляющего

напряжения бу­

дет определяться

соотношением:

дск

= Л£*. дсв

= с(св +

о-свс

Д С в

=

с°

Д С п =

cl

дсв .

аСв

( С в

+

С ) 2

(Со +

С ) 2

При этом девиация частоты, вызываемая последовательно включенным ва­

рикапом,

будет

Дсо'

ДС,<

„

1

С к

ДСв со.

2

С к

2

cl

Подставляя сюда С „ = l / ( c o 2 L „ ) ,

будем

иметь

Дсо':

1

А С ,

2

fflI„C?

Следовательно,

суммарная

девиация

частоты,

вызываемая

обоими

варика­

пами, будет

Асо =

—

p 2 A C B c o 3

L K -

АСо

a>L„Cl

2

полагая, что приращение емкости у обоих варикапов за счет

управляющего

напряжения

одно

и то же, получим

'

Дсо =

—

Д С В £ . К

| р 2 со 3

•

(6-27)

2. Используя характеристику варикапа

С„ = ф(«)

(рис. 6-7),

выбирают положение рабочей точки ECt

и

пределы

допустимого

изменения н а п р я ж е н и я на варикапе АЕ.

Величина ЕС7

и АЕ вы­

ниях.

Коэффициент нелинейных искажений (6-17) связан

с

ЕСТ

и АЕ (при 0 А =

АЕ1д)

соотношением

Эта

формула

позволяет определить величины £ С т п АЕ

при

до­

ния

£ С т и

АЕ необходимо определить

крутизну

характеристики

в рабочей

точке 5 С = АСВ /Дг/. и значение

начальной

емкости

вари­

капа

С В =

С 0

(см рис. 6-7).

3.

Рассчитывается амплитуда у п р а в л я ю щ е г о н а п р я ж е н и я ,

обес­

п е ч и в а ю щ а я

наибольшую девиацию частоты. М о ж н о показать [26],

что н а и б о л ь ш а я девиация частоты при данном значении АЕ

будет

при U Q = V s

АЕ.

АЕ > Uа

+ Ua = UQ

+ pUK, то

( Д Е — U о)

р д о п < (

а > .

U к

5. Определяется

расчетное

значение

девиации

частоты, при ко­

ше заданной,

Дсо = Д с о р а с ч = £/Асоз а д а н ,

где

у определяется по гра­

фику

(рис.

6-10)

д л я

заданного

коэффициента

перекрытия

по

частоте.

6. Рассчитываются необходимые коэффициенты включения ва­

рикапа

на

к р а я х

диапазона,

при

которых

обеспечивается

расчет­

ная величина

девиации

и наибольшее

постоянство ее

в

диапазоне:

/

2 Д а

=

л [

2 А ю

р =

л

[

2Д(°

=

P l

с о ^ к Д С в

~~

V

<4LKSCUQ

'

V

со 3

2 £ , к ДСв

УЩ

'

2

Если найденные значения

р \

и рг не

превосходят

величины

Рдоп, то требуемая девиация в выбранном

режиме

будет

обеспе­

чена. Если

ж е

один или

оба коэффициента

включения

превышают

величину рдоп, необходимо либо выбрать другой

варикап

с боль­

расчет величины р \ и р 2 производится

по

ф о р м у л а м :

л [ 2 Л о ) С к

f

2 Д ш С к _

P l

Р 1 - У ^ Х

P 2 ~ V

° f c " * ~ V W '

7. Рассчитываются элементы

частотно-зависимого

делителя,

с помощью которого варикап подключается к контуру

автогенера­

тора. Сначала по формуле (6-20)

определяется собственная ча­

стота контура L0—Со

(too), з а

т е м п

о

формуле (6-21) рассчитывается

величина

емкости С|

(см. рис. 6-9)

и индуктивности

г __

I

25 300

ю о с о

%со

где С = С 0

— емкость

варикапа в

рабочей точке (см. рис. 6-7).

Если в результате расчета окажется, что величина емкости С\

очень м а л а и не может быть

практически реализована, следует уве-'

личить ее до реализуемой величины. З а т е м по известной

емкости С{

Pi =

1

т

После

этого можно определить необходимый коэффициент под­

ключения

рассчитываемого

делителя к контуру автогенератора

муле

(6-18), в которой принимается

ACB =

SCUQ.

П р и смешанном включении варикапов (рис. 6-12)

расчет сле­

дует производить в следующей последовательности:

1.

Выбор варикапов производится та к же , к а к и в

предыдущем

случае. Обычно оба варикапа выбираются одного типа.

2.

П о

характеристике

варикапа

С в = ср(«),

исходя

из

допусти­

мого

коэффициента

нелинейных искажений,

задаются

величинами

Ест и АЕ

(рис. 6-7)

и определяют

п а р а м е т р ы

варикапа в

рабочей

точке

Sc

= ACJAu

и СВ = С0.

Определяя величину

Ес?

и АЕ,

необходимо

учитывать,

что при

включении двух варикапов коэффициент нелинейных

искажений

увеличивается практически

вдвое.

3.

П о

формуле

(6-25)

или (6-28) в зависимости от места вклю­

подключения параллельного в а р и к а п а к

контуру

автогенератора,

при котором обеспечивается

наилучшее

выравнивание

девиации

в заданном диапазоне частот. В формуле

(6-25) частота

соо опреде­

ляется в ы р а ж е н и е м : со0 = 1 : У

L K C , где С = С л +

С м - f CL — на­

9*

243

к контуру автогенератора

с коэффициентом

включения

р,

С в =

р 2 С 0

увеличивает

начальную

емкость

контура

и д о л ж н а

учитываться

при

расчете

автогенератора.

Если ж е величина р окажется

нереализуемой (например, р > 1 ) ,

то

необходимо

принять

р=\

и, воспользовавшись

формулами

(6-26) пли (6-29), в зависимости от места включения

последова­

тельного варикапа, определить величины необходимых

приращений

емкости обоих варикапов .

Величина

С П )

в х о д я щ а я

в указанные

формулы,

является

ем­

костью варикапа

в рабочей

точке, т. е. CU =

C0 .

исходя из требуемой

величины девиации Асо рассчитывается необ­

ходимое изменение

емкости варикапов за счет у п р а в л я ю щ е г о на­

п р я ж е н и я

АС . = -

2До)

и определяется величина амплитуды управляющего

напряжения,

при

которой

обеспечивается

найденное значение AC D

(или Д С " В

и ДС'в), UA =

ACJSC.

5.

Рассчитываются

амплитуды

высокочастотного

н а п р я ж е н и я

UA,

приложенные к

к а ж д о м у

из

варикапов . Амплитуда перемен­

деляется по формуле: Ulis = pUK,

а к последовательному — по фор­

муле:

Ua =

£ / к С к / С в

—

UKCJC0.

6.

Проверяется

возможность

осуществления рассчитанного ре­

ж и м а .

Д л я

к а ж д о г о

варикапа

должно

выполняться

требование

U^ + UQ^.

АЕ. Если это требование не

выполняется,

необходимо

муле (6-24) или (6-27), в зависимости

от места включения после­

довательного варикапа . В тех случаях

когда изменения емкости

отдельных варикапов

не равны, расчет

девиации производится по

ф о р м у л а м :

Дсо =

LKco ДС В

АСВ

« а д

С0„

л

1

LK co ДС В

Дсо =

—

2

w L „ C 2

на сопротивление

г., =

л э +/Д-'э

(рис. 6-14), определяется

выражением:

Увх

=

gax +

jbBx =

/ ю {Cg-к +

Ca-g [1 +

S c p

(гэ +

jx3)]}

ИЛИ

£вх =

— (i>Ca-gSCpX3, bBX =

u)[Cg-K +

Ca-g (1 +

S c p r 3 ) ] .

Реактивная

составляющая

входной

проводимости

имеет

емкостный харак­

каскада будет

изменяться за счет изменения S c p . Если

входную цепь усилителя

подключить к

контуру автогенератора (рис. 6-14), то

изменение входной ем­

кости лампы

2

С к

2

С к

где р — коэффициент подключения

входной цепи усилителя к контуру

автогене­

ратора; С и — емкость контура

автогенератора.

При настройке контура автогенератора изменением

его емкости Сц =

1/(CO2 LK)

и зависимость девиации от частоты

будет определяться

выражением:

Дш =

- ^ - р 2 С а - е л э 1 к Д 5 С р Ш 3

= Лсо 3 .

(6-30)

Поскольку девиация частоты в

рассматриваемой

схеме изменяется

с часто­

чивающие ее постоянство. Обычно

это достигается включением

в анодную цепь

лампы

У Р Э такой нагрузки, величина которой изменялась бы с

частотой

по за ­

кону,

обратному

закону

изменения

девиации. В качестве такой

нагрузки

може т

быть использован

контур,

имеющий

низкую добротность (рис. 6-15). Эквивалент­

элементов

следующим образом:

• =

^ =

1

= .

Ra

l/fla +

/fflCa +

l/(/C0La )

, , ;„ D Г I М

Ш«

1 / Ш о « а О а

г. -

Я*

(6-31)

Из приведенных графиков видно,

что для оптимально

выбранной

добротно­

сти контура изменение девиации не

превышает 3-^5%

д а ж е при

достаточно

больших коэффициентах перекрытия диапазона

п случае реактивной лампы, достигается медомапряжениым

режимом

работы

лам­

пы УР Э и выбором

угла

отсечки

анодного

тока

в верхней

точке

модуляционной

характеристики,

i|ijiai;c = 110-M200 .

Вводя коэффициент

глубины

модуляции

т / ,

можно выразить AS C p через статическую крутизну лампы:

д п

_

пц

_

S

•

а ^ с р

'-'ср.макс — 1

1 +

nif

ас

ы а

к с

Тогда

согласно (6-32)

Дсо =

1

p2Ca-gLKtl

S

Ra

" 3

2

a i макс

I

+Q.4X-

Последнее выражение позволяет определить необходимую величину коэф­

фициента

включения

р, при

котором

обеспечивается

требуемое

значение

Дсо.

П о известному

р

и

0К

можно

определить необходимую

амплитуду

в о з б у ж д е ­

ния па управляющей

сетке лампы УРЭ , так как Ugm

=

р UK,

где U1{

— амплитуда

колебательного напряжения на контуре.

В

то

ж е время

амплитуда

напряжения

возбуждения

определяет

требуемое

значение

импульса

анодного

тока в режиме

максимальной

мощности:

/

~

SRcUgm

.

>т макс

—

—

— ,

(0-33)

а 1 макс (Kiai

макс "Т za)

где г а

=

Ra

— — модуль сопротивления

нагрузки.

V 1 -Ь Q2

(х — 1/х)2

П о

известной

величине

импульса

анодного

тока

м о ж н о рассчитать режим

лампы

УРЭ, при котором

обеспечивается

близкая

к

линейной

зависимость

де­

виации

частоты

от управляющего

напряжения.

В случае настройки контура автогенератора изменением индуктивности де ­

виация

изменяется

пропорционально частоте:

Лсо =

— р 2 С я

- ё

Я э

ASepCo.

2

С к

Р

Эффективное

выравнивание

девиации

в

заданном

диапазоне

частот

может

быть обеспечено, если в качестве анодной нагрузки

У Р Э применить

цепь,

со­

стоящую

нз параллельно

включенных

сопротивления

Ra

и емкости

С а .

Активная

ляться

выражениями:

_

Ra

_

Ra

Э ~ 1 +

с о 2 ^ С 2

~1 +

а?/0>1~1

+ х*-

где со0

=

V(RaCs).

Подставляя

выражение

для

R3

в формулу, определяющую девиацию час­

тоты,

получим

ДСО =

р-

Д S c

„

=

р 2

= — 2 - AScnCOo

•

2

С«

р 1 + * 2

2

С к

Р

1 + х2

Наименьшее

изменение

девиации

частоты в

заданном

диапазоне

обеспечи­

соотношение

значения х=Х\

и х=хг

и

приравнивая полученные выражения, бу­

дем иметь .Vi.v2 =l или

со0 =

) / с о 1 с о 2 -

Неравномерность

частотной

характери­

стики при

этом

будет

определяться

графиком

у =

М

м а к с =

/ (fy),

н з 0 -

бражениым на рис. 6-17.

ДШмнн

Более подробные исследования зависимости девиации от частоты с учетом

выравнивающих

свойств

нагрузки

показывают,

что

при

-v=l,

т.

е.

со = о)о,

девиация имеет максимальное значение, а

па краях

диапазона — минимальное.

Подставляя в формулу для девиации

частоты

w = 0)i и учитывая, что

ключения У Р Э к контуру

автогенератора, при

котором девиация

частоты па

краях диапазона будет равна

заданной величине:

р _

1

/

2&.aCKaiKaKC

макс

(Oi-f-

со )

,g

I

"*2/

щей последовательности:

1.

Выбирается л а м п а

У Р Э . При

этом

необходимо

стремиться

к тому, чтобы

п а р а м е т р ы

л а м п ы 5

и Ca.g

были

возможно

боль-

шимн. С этой целью тетроды и

,. _ Ь<°макс

пентоды

целесообразно

исполь­

зовать

в

триодном

включении.

',08

И

к/„

"MUH

Обычно

л а м п а

У Р Э выбира-

1,06

2А

а2

1,0Ь

2Л

{02

2,2

2,0.

V

1.0

1,2 1,4

1,6

1,8 2,0

2,2 2\Ь

1,2

Ifi 1,6

1,8

2,0

2,2

2,4-

1,0

Рис.

6-17

Рис.

6-18

пой

автогенератора .

2.

Производится

расчет параметров

анодного

контура

У Р Э .

С этой целью по г р а ф и к а м зависимости Q2

— f(kf)

(рис. 6-18)

опре­

деляется оптимальное значение добротности контура д л я

задан ­

ного

коэффициента

перекрытия kf = (ай1аъ

при которой обеспечи­

вается наибольшее постоянство девиации

в заданном д и а п а з о н е '

частот. После этого необходимо рассчитать

функцию

l

+

v { x ~

irj

и вычертить ее график.

Если найденное значение

Q2

совпадает с одним л з значений, д л я

ние

можно

не производить,

а воспользоваться г р а ф и к а м и

рис. 6-16.

Н а

полученном таким образом графике выбирается участок, где

изменение

функции у = ц>(х)

минимально . Границы этого

участка

Хтт

и Ямакс д о л ж н ы удовлетворять

условию:

xmKJxmn

=

kf=<a2l<>>1.

В пределах выбранного участка хыакс—хМ1Ш

определяется

зна­

чение п а р а м е т р а

х=х', при котором функция

y = q>(x) имеет мини­

мальное значение

(для данного значения Q 2 ) . П о известному

пара ­

минимальное значение,-©' =

(*7лгм н п ) cob а

затем

и

собственная ча­

стота

анодного

контура соо = со//л;'-

З н а я собственную частоту

анодного

контура

УРЭ , производим

расчет

элементов

контура.

С н а ч а л а

задаются

емкостью

контура

Ca

= Csu-x_ + CL + CM,

затем рассчитывается

величина

индуктивности

,

_

1

25 300

"О^а

'0° а

и сопротивления Ra = Q/(®oCa)-

3.

З а д а в а я с ь

углом отсечки

анодного

тока в максимальном ре­

ж и м е

г|з М а к с= 110+120° и коэффициентом

модуляции анодного

тока

УРЭ

т у = 0,7+0,8 (или п = — ^ — = 0,40+0,45), рассчитываем

ко-

1

+mf

автогенератора

эффициент подключения У Р Э к контуру

2 Д Ю а 1 - „ а к с [ 1 + < 2 2 ( * ' - 1 / * ' ) 2 ]

Ca-gSnRaLKm'3

где

аймаке — коэффициент

приведения

внутреннего

сопротивления

лампы

для угла

отсечки

ap = ipM aKc;

5 — статическая

крутизна

анод­

ного тока л а м п ы УРЭ ; L K

— индуктивность

контура

автогенератора.

4. Определяется амплитуда н а п р я ж е н и я возбуждения на входе

лампы УР Э Ugm

=

pUK.

5.

Рассчитывается импульс анодного тока

т

SRjUgm

' т макс"~

,

0

,

•, '

Ri — внутреннее

а 1 макс (Ki&t

макс + za)

где

сопротивление

л а м п ы

УРЭ ,

z a =

=

Д а

-

— модуль

сопротивления

анодного

контура

] Л + Q3 (*'— l/x')a

ничном (или недонапряженном)

режиме .

Если

в

качестве

лампы

У Р Э применяется тетрод

или пентод

в

триодном

включении, то

характеристики д о л ж н ы

быть

дл я

триодного

включения.

Д л я

уменьшения

нелинейности зависимости девиации от управляющего

напряжения

необходимо, чтобы « в 1 М а к о ^ 0 .

ную л а м п у либо л а м п у с большей крутизной и емкостью

C a . g и

ВНОВЬ ПОВТОРИТЬ расчет ВеЛИЧИН р, И Ugm

И / т м а к с -

7. Производится расчет амплитуды

колебательного н а п р я ж е н и я

на нагрузке L / „ 1 M a K C = / m M a K c a l M a K c z a , н а п р я ж е н и я анодного

источ-