Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
19.21 Mб
Скачать

В

этом

уравнении

 

 

 

 

 

 

 

 

л-(-%-)'-,• а - ( £ ) ' •

С ш £ + и 9

.

-

(1.66)

где

р — волновое сопротивление контура;

 

 

 

 

 

Q9 — добротность

контура (с учетом

воздействия на нее

 

следующего каскада и цепи сетки лампы

автогенера­

 

 

тора);

 

 

 

 

 

 

 

 

~Y—коэффициент

включения

контура в анодную

цепь

 

лампы.

 

 

 

 

 

 

 

Автотрансформаторную обратную

связь

удобно

применять в

тех случаях,

когда контурная

катушка выполняется

с

однослой­

ной намоткой и имеет не менее

10—20 витков. При меньшем

числе

витков трудно осуществлять плавную регулировку обратной связи. Вариант схемы автогенератора с последовательным анодным

питанием изображен на рис. 1.38,6.

Основное достоинство автотрансформаторной обратной связи заключается в ее простоте и возможности использования в диапа­ зоне весьма высоких радиочастот. Основной недостаток рассмо­

тренных

схем

состоит в том, что нельзя заземлить

ротор

конден­

сатора настройки.

 

 

 

 

Схему

автогенератора

с

автотрансформаторной

обратной

связью часто

называют «индуктивной трехточкой».

 

 

 

4. Автогенератор с емкостной обратной связью

 

Емкостная

обратная

связь

в автогенераторе

осуществляется

при помощи емкостного делителя контурного напряжения. Это означает, что элементом обратной связи является один из конден­ саторов контура, число которых должно быть не менее двух. Кон­

тур

подключается к усилительному прибору тремя точками и схе­

ма

является трехточечной. Ее называют «емкостной трехточкой».

В такой схеме нагрузкой усилительного прибора является парал­ лельный контур третьего вида.

На рис. 1.39 приведен вариант схемы емкостного автогенера­ тора. Непосредственно из нее видно, что фазовое условие самовоз­ буждения выполнено. Определим амплитудное условие самовозбу­ ждения.

В данной схеме коэффициент обратной

связи

 

 

 

 

 

/

. — ]

 

 

А 0 .

_

Umg

_

 

"o'bg

 

(1.67)

С —

it

/'тс

1

 

 

 

'-'та

 

~ '

 

 

 

 

 

 

 

ш0 -с.а

 

 

Для получения

режима

колебаний

второго

рода необходи­

мая величина коэффициента

 

обратной

связи

определяется по

6Q

 

 

 

 

 

 

 

формуле (1.60). Поэтому требуемая

величина

емкости Се

равна

 

 

 

^ т р е б " ^

г - ^

(1.68)

В этом уравнении

Q

где - 7 г — коэффициент включения контура в анодную цепь лампы.

Рис. 1.39. Схема емкостного трехточечного авто­ генератора

Очевидно, что емкость контура

Настройка контура емкостного автогенератора может произво­ диться изменением индуктивности Ьк. Для этой цели она должна выполняться в виде вариометра. На практике так делается до­ вольно часто. Можно также применить специальный конденсатор настройки. К сожалению его ротор в рассмотренной схеме зазем­ лить нельзя. Это обстоятельство является недостатком.

Заметим, что в емкостном автогенераторе с анодным контуром ячейка смещения может быть только параллельной.

Емкостную обратную связь удобно применять в тех случаях, когда катушка контура не имеет отводов. Обычно это имеет место при малом числе витков, а также при многослойной намотке кон­ турной катушки. Автогенераторы с емкостной обратной связью успешно применяются не только на коротких волнах, но и в диа­ пазоне УКВ. _ '

61

5. Автогенератор с катодным контуром

На рис. 1.40, а изображена схема трехточечного автогенератора с контуром в цепи катода лампы. Обратная связь в ней автотранс­ форматорная. Анод лампы заземлен по переменному напряжению. Это означает, что между анодом и землей напряжение постоянно.

Напряжение обратной связи подается на сетку лампы с индук­

тивности L g .

Оно противофазио переменному

анодному

напряже­

нию, которое

действует на индуктивности L a .

Анодное

питание в

 

г

в

 

Рис. 1.40. Схемы трехточечных автогенераторов

с контуром

в цепи

 

Катода лампы

 

 

рассматриваемой

схеме последовательное, а

ячейка

автоматиче­

ского смещения

параллельная.

 

 

На рис. 1.40,6 изображена схема автогенератора с параллель­ ным анодным питанием. В этой схеме цепи постоянного и перемен­ ного анодных токов разделены. Данный вариант схемы не имеет особых преимуществ по сравнению с предыдущей схемой и поэтому применяется сравнительно редко.

На рис. 1.40, в показана схема на пентоде. Она выполнена с последовательным анодным питанием и последовательной ячейкой

автоматического смещения. Если нижнюю обкладку

конденсатора

Cg2

отсоединить

от катода и соединить с землей, то

пентод будет

работать в триодном режиме. В

этом случае лампа

обладает ха-

- рактеристиками

и параметрами

триода.

 

 

На рис, 1.40,г

показан вариант схемы автогенератора, в кото-

ром напряжение обратной связи снимается с емкостного делите­ ля С]С2 . Следовательно, обратная связь здесь емкостная. Анодное питание в этой схеме может быть только параллельное. Ячейка смещения показана параллельной, но ее можно выполнить и после­ довательной. Такую схему целесообразно применять в тех случаях,

когда

конструкция

катушки L K

не

позволяет сделать выводы от

части

ее витков.

 

 

 

 

 

Емкость контура в этой схеме складывается из емкости конден­

сатора

настройки

Ск и

результирующей

емкости конденсаторов

делителя

п

р

I

 

 

 

 

С]-Со

 

 

 

W — W. н 1 - с, + С2 *

 

Очевидно, что

коэффициент

обратной

связи

к= —

°-с — С] "

Это отношение должно превышать критическую величину. Основное достоинство любого автогенератора с катодным кон­

туром заключается в заземленном роторе конденсатора настрой­ ки. Благодаря этому исключено влияние руки оператора на ча­ стоту генерируемых колебаний. Хорошо так же и то, что на эле­

ментах контура нет высокого постоянного

напряжения (при лю­

бой схеме анодного питания).

 

 

 

Обратим внимание, что во всех трехточечных

автогенераторах

между электродами лампы «катод — сетка» и

«катод — анод»

включены реактивности одного

знака, а

между электродами

«анод — сетка» противоположного.

Только

в этом

случае выпол­

няется фазовое условие самовозбуждения, т. е. в автогенераторе получается положительная обратная связь. Это есть общее пра­

вило для составления любой трехточечной схемы

автогенератора.

В заключение заметим, что в автогенераторах

следует отдавать

предпочтение схеме последовательного питания и последователь­ ной ячейке автоматического смещения, так как в этом случае ста­ бильность частоты генерируемых колебаний получается выше.

Если же необходимо применить параллельную ячейку автосме­ щения,- а резистор Rg имеет небольшое сопротивление, то последо­ вательно с ним следует включить дроссель высокой частоты. Его междувитковая емкость должиа быть незначительной.

6. Двухконтурный автогенератор с электронной связью

между контурами

В войсковых радиостанциях связи широкое применение полу­ чила схема автогенератора, изображенная на рис. 1.41. Ее предло­ жил советский ученый Б. К. Шембель. Схема Шембеля представ­ ляет собой сочетание автогенератора с усилителем мощности.

Возбуждение колебаний происходит в контуре LyCu

который

подключен к первым трем электродам лампы: катоду,

управляю-

63

щей сетке и экранирующей сетке. Он называется внутренним кон­ туром генератора. Экранирующая сетка выполняет роль анода лам'пы возбудителя. Она заземлена по высокой частоте. Таким об­ разом, возбудитель собран по трехточечной схеме. Трехточка мо­ жет быть индуктивной (рис. 1.41, а) или емкостной (рис. 1.41,6). Возбудитель работает даже при отключенной цепи анода.

Частота генерируемых колебаний в основном определяется па­ раметрами внутреннего контура генератора. В схеме 1.41, а она равна

(1.71)

2* VLiCi

Поскольку возбудитель работает, то на управляющей сетке лампы действует переменное напряжение частоты /о.

<*—гт-

с в 2 Т

 

 

 

 

 

 

 

 

/Чг06

/4г?к

 

i

Н И

 

Рис. 1.41.

Два

варианта

схемы

двухконтурного

автогенератора

 

с электронной

связью

между контурами:

 

 

а — генератор

с параллельным

питанием

по

внешнему контуру,

последова­

тельным питанием по внутреннему контуру и

параллельной ячейкой

автома­

тического смещения; б — генератор с последовательным

питанием

по

внеш­

нему контуру, параллельным питанием по внутреннему контуру и последо - тельной ячейкой автоматического смещения

При замкнутой цепи анода в ней протекает импульсный ток. Каждая гармоника анодного тока протекает через контур ЦСХ и контур L2C2. Контур L2C2 называется внешним контуром генера­ тора. Его можно настроить на частоту любой гармоники и получить

в анодной цепи лампы режим

усиления или умножения

частоты.

В схеме, изображенной на

рис. 1.41, с, постоянная

составляю­

щая анодного тока не проходит через внешний контур, а проходит через часть катушки внутреннего контура. Поэтому в данной схе­

ме питание

анодной цепи

параллельное

относительно

внешнего

контура и последовательное

относительно

внутреннего контура.

В схеме,

изображенной

на рис. 1.41,6,

постоянная

составляю­

щая анодного тока проходит только через внешний контур. В этой схеме питание анодной цепи последовательное относительно внеш­ него контура и параллельное относительно внутреннего контура. Возможны и другие комбинации анодного питания генератора.

64

Если внешний контур

настроен

на

частоту

первой гармоники

тока, то напряжение на

нем имеет

амплитуду

 

 

 

 

 

 

£Лик2 =

Anal • Р2 * <?2>

 

 

(1-72)

где

/ m a ' i — амплитуда

первой гармоники анодного

тока;

 

р2 —волновое сопротивление внешнего контура;

 

Q2 — добротность

 

внешнего

контура

с учетом

вносимого со­

 

противления

из

антенны.

 

 

 

 

 

Напряжение между точками аб внутреннего контура имеет ам­

плитуду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£/«1 =

(/«.1 + /я С Й ,)-/>?Р1<Э1,

 

 

С 1 - 7 3 )

где

Im{g),

— амплитуда

первой

гармоники

тока

экранирующей

 

 

сетки. Обычно Im(g)i

= (0,15-5-0,25)

/ m a

i .

Р\ —Г-—коэффициент

включения

внутреннего

контура гене-

 

 

ратора

в

катодную цепь

лампы;

 

 

 

Pi волновое

 

сопротивление

внутреннего

контура;

 

Q] —добротность внутреннего контура.

 

 

Напряжение на всем внутреннем контуре имеет амплитуду £ / ш к 1 =

Мощность, выделяемая во внешнем контуре, равна

 

 

 

Рк% =

~2~ ^тЛ ' УткЪ-

 

 

 

0-74)

Мощность,

выделяемая во внутреннем контуре, равна

 

 

Рк1 =

}

(

и + / в й ) 1 ) - и 1 ) 1 , .

 

 

(1.75)

Из

схемы

видно, что

мощность

Рк\

нагревает

детали контура,

вызываяувеличение их размеров. В результате этого происходит изменение частоты генерируемых колебаний. Поэтому необходимо

выбирать параметры контуров так, чтобы РК2^>РК1-Обычно

полу­

чают

Р к 2 = (З-т-8) р к \ .

 

 

 

Мощность, забираемая от источника анодного питания,

равна

 

 

Л, = (/аО + / ( й

о ) - £ а ,

(1-76)

где

/ а 0 — постоянная

составляющая

анодного тока;

 

 

/( g .) 0 ^-постоянная

составляющая

тока экранирующей

сетки.

Обычно

/ ( г ) 0 = (0,154-0,25). /а 0 .

Коэффициент полезного действия генератора по внешнему кон­ туру

^ в н е ш и ~

р •

(1.77)

3—869

6

5

Коэффициентом обратной связи в схеме Шембеля называется отношение

(1.78)

 

 

 

t

 

Рис. 1.42. Графики физических процессов,

происходящих

 

в схеме двухкоитурного автогенератора

с электронной

 

 

связью между контурами

 

Обычно Ко.с бывает равен или несколько больше единицы. Это

означает,

что точка

с на внутреннем контуре генератора находит­

ся либо

в середине

катушки L u либо несколько ниже. Угол отсеч­

ки анодного тока лампы выбирается в пределах 60—80°, а режим недонапряженный.

66

Графики физических процессов, происходящих в генераторе Шембеля, изображены на рис. 1.42.

7. Транзисторные автогенераторы

Транзисторные автоколебательные генераторы (ТАГ) рабо­ тают по тому же принципу, что и ламповые. Несмотря на это схе­

мы ТАГ имеют

две специфические особенности.

 

1. Смещение

на базу транзистора обычно бывает комбиниро­

ванным. Оно осуществляется при помощи делителя

напряжения

коллекторного питания (фиксированное смещение) и

за счет по-

Рис. 1.43.

Схема

автогенератора

 

Рис. 1.44. Схема автогенератора с авто-

с трансформаторной обратной связью

трансформаторной

обратной связью и

н комбинированным

смещением

 

комбинированным смещением

стоянной

составляющей тока

базы или эмиттера

(автоматическое

смещение). Необходимость в комбинированном смещении выте­ кает из особенностей транзисторов, которые бывают отперты при прямом и заперты при обратном напряжении на эмиттерном пере­ ходе.

2. Коэффициент включения контура в цепь коллектора значи­ тельно меньше аналогичного коэффициента в ламповых схемах.

Слабая связь контура с выходной цепью транзистора необхо­ дима по двум основным причинам:

— для получения оптимального режима транзисторного авто­ генератора требуется иметь эквивалентное сопротивление контура

меньшее, чем

в ламповой схеме (обычно порядка сотен

ом);

— частота

колебаний, генерируемых в ТАГ, сильно

зависит от

нестабильных емкостей р-п переходов транзистора и эту зависи­

мость

желательно

ослаблять.

на транзисторах р-п-р с об­

Типовые схемы

автогенераторов

щим

эмиттером изображены на рис.

1.43, 1.44 и 1.45.

3*

 

 

67

В этих схемах при включении питания на эмиттерном переходе возникает небольшое прямое (отрицательное) напряжение. Оно создается на резисторе R[ током делителя. Тем самым обеспечи­ вается процесс инжекции дырок из эмиттера в базу. Практически одновременно происходит возбуждение автогенератора и появ­ ляется пульсирующий ток базы ia, вытекающий из транзистора. Постоянная составляющая этого тока Ыо проходит через рези­ стор i ?3 и создает на нем положительное смещение. По мере нара­ стания амплитуды колебаний результирующее смещение на базе постепенно уменьшается до нуля, а затем становится обратным по знаку, т. е. положительным.

Рис. 1.45. Схема автогенератора с

емкостной обратной связью

и комбинированным

смещением

Таким образом, фиксированное смещение (при помощи резисто­ ров # i и R2) обеспечивает надежное самовозбуждение ТАГ, а ав­ томатическое смещение (при помощи резистора /?3) осуществляет перевод возбудившегося автогенератора в режим колебаний вто­ рого рода. Обычно в установившемся режиме угол отсечки кол­ лекторного тока бывает 60—80°. Следовательно, ТАГ работают в режиме класса С.

§5. АВТОГЕНЕРАТОРЫ УКВ

1.Особенности ламп, контуров и схем автогенераторов УКВ

Для повышения частоты колебаний, генерируемых автогенера­ тором, необходимо уменьшать емкость и индуктивность его коле­ бательной системы. Поэтому в диапазоне УКВ наружные (внеш­ ние) реактивности, подключенные к обычной лампе, оказываются одного порядка с ее внутренними реактивностяыи. В этих усло­ виях колебательная система автогенератора получается многокон-

68

турной. Она

состоит

из

многих

реактивных

элементов,

соединен­

ных между

собой

сложным

образом.

 

 

 

 

 

На рис. 1.46 приведена схема

автогенератора

УКВ,

выполнен­

ная

на

обычном триоде.

На

схеме показаны междуэлектродные

емкости лампы Cag,

CgK

и С а к ,

а также индуктивности

выводов

ее

электродов L a ,

L g и L K

. Наружные

реактивности с сосредото­

ченными параметрами,

подключенные

к

лампе, обозначены L H

и С„.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретический

анализ

 

столь сложной схемы весьма труден.

Даже

качественная

оценка

влияния отдельных

элементов схемы

на

ее

работу

затруднительна

и

неопределенна.

Эксперименталь-

 

 

 

 

 

Вывод анода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ад.

Вывод

сетки

Сн

 

 

 

Сдк

Вывод катода

Рис. 1.46. Схема автогенератора УКВ с автотрансформаторной обратной связью, выполненная на обычном триоде

ное исследование автогенератора также мало эффективно, ибо внутренние реактивности лампы изменять невозможно. Дополни­ тельные трудности анализа автогенераторов УКВ вызывает время пролета электронов в лампе. Оно зависит от конструкции лампы и напряжений на ее электродах. В среднем можно считать, что время пролета бывает порядка десятых долей наносекунды.

Время пролета электронов является причиной сдвига фаз ме­ наду сеточным напряжением и первой гармоникой анодного тока. Оно отстает по фазе от сеточного напряжения на некоторый угол, который принято называть углом пролета.

Угол пролета

пропорционален

частоте генерируемых

колебаний

и определяется

выражением

 

 

 

 

9пр =

» - * „ Р ,

(1-79)

г Д е

^пр время пролета электронов в лампе;

 

 

шчастота генерируемых колебаний.

 

На

длинных

и средних волнах (т. е. на умеренно высоких ча­

стотах) угол пролета ничтожно мал и его практически следует

считать равным нулю. На коротких

волнах

угол

пролета

обычно

не превышает десятых долей градуса

и его

также

можно

не учи-

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ