книги из ГПНТБ / Хацкелевич В.А. Расчет режимов генератора при анодной модуляции на новых лампах

Для иллюстрации рассмотренных здесь соображе­ ний на рис. 9, а приведены семейства статических мо­ дуляционных характеристик первой гармоники (основ­ ные) и постоянной составляющей анодного тока триода ГУ-10А при тройной модуляции при различных значе­ ниях коэффициента m g в пределах от 0 до 1, т. е. и для значений, превышающих теоретическую предельную ве­ личину mg пред (78). Эти кривые рассчитаны точным гра­ фическим методом по реальным характеристикам лампы. Соответствующие характеристики для составляющих сеточного тока этого триода приведены на рис. 9, б; они также рассчитаны графически. Расчеты проводились ука­

/7^ = 1 перемодуляция практически отсутствует. Наилуч­ шая линейность характеристик анодного, а также сеточ­ ного токов получается при малых значениях т g, в пре­ деле при m g —0, т. е. при двойной модуляции. При боль­ ших значениях m g появляется небольшое искривление в нижней части характеристик анодного тока с выпукло­ стью вниз, которое растет с повышением т ^ Характери­ стики сеточных токов при mg = 0 имеют обычную форму, показанную ранее на рис. 3, т. е. с уменьшением анод­ ного напряжения Еа от пикового значения Е атах до 0 сеточные токи немного возрастают по линейному закону. Но уже при глубине модуляции т^ .—10—15%, как пока­ зали: подобные расчеты, проделанные для ряда новых ламп, характеристики сеточных токов становятся почти горизонтальными, т. е. обе составляющие сеточного тока становятся не зависимыми от анодного напряжения. При дальнейшем повышении mg сеточные токи с уменьше­ нием Еа начинают все интенсивнее падать и при mg ^ \ они, как и. анодные токи, в нулевой точке обращаются в нуль. Кроме того, при больших значениях mg характе­ ристики сеточных токов несколько искривляются в левой (нижней) части выпуклостью вниз; величина и характер04*

1 Такую же форму, как показали аналогичные расчеты, имеют модуляционные характеристики других ламп (ГУ-5А, ГУ-22А,

ГК-5А).

40

искривления для разных ламп различны, но отличаются не сильно.

Интересно отметить, что во всех точках модуляцион­ ных характеристик для всех случаев коэффициент формы импульса сеточного тока сохраняется почти постоянным, меняясь в весьма узких пределах_

а потом, при малых напряжениях Еа, начинает вновь па­ дать, доходя иногда до исходного уровня в пиковой точке. Так как сопротивление R BX является нагрузкой возбудителя, то при его росте возбудитель разгружается и напряжение возбуждения Ug несколько возрастает. С учетом этого обстоятельства "реальная модуляционная

и приобретает искривление выпуклостью кверху( пунк­ тирная кривая); оно имеет характер, обратный искривле­

дует отметить, что в данном случае компенсация нели­ нейности анодных характеристик получается примерно пропорциональной искривлению характеристики возбуж­ дения, поскольку, как было показано выше, в процессе тройной модуляции форма и угол отсечки импульса анодного тока на значительном протяжении характери­

42

стики почти не меняются, а меняется лишь его высота iamax., которая будет пропорциональна напряжению воз­ буждения. Составляющие анодного тока будут также

ляционных характеристик анодного тока IaU /а0= / (Еа) при разных значениях т в котором крайние точки (пи­ ковая и нулевая) являются общими, отдельные характе­ ристики по мере их спрямления будут приближаться друг к другу, стремясь в пределе слиться с линейной характеристикой при двойной модуляции.

Таким образом, можно сделать вывод, что вариация величины mg в широких пределах на анодных токах ска­ зывается весьма некритично и практически для расчета можно считать модуляционные характеристики обеих составляющих анодного тока линейными для всех значе­ ний mg.

Наоборот, влияние изменения m g на величину и фор­ му сеточных токов, следовательно, и на режим сеточной ' цепи весьма велико. С увеличением mg резко снижаются • уровни сеточных токов, соответственно падают тепловые потери в сетке, что особенно важно для новых ламп, уменьшается нагрузка возбудителя, а следовательно, и требуемая от него мощность.

Снижение тепловых потерь в сетке означает для но­ вых ламп снятие основного фактора, ограничивающего использование их по мощности. Как показали точные расчеты, некоторые типы новых ламп (например, ГУ-23А, ГК-5А) в перенапряженном режиме не могут отдать своей номинальной мощности из-за чрезмерного рассея­ ния на сетке, что при двойной модуляции не позволяет использовать их полностью по мощности. При тройной модуляции это ограничение снимается.

Снижение требуемой от возбудителя колебательной мощности (или, другими словами, повышение коэффици­ ента усиления по мощности оконечного каскада) позво­ ляет упростить схему и поднять промышленный к. п. д. передатчика, так как требуемая от модулятора дополни­ тельная мощность для модуляции возбудителя состав­ ляет всего несколько процентов от мощности, передавае­ мой оконечному каскаду, и компенсируется с избытком снижением мощности возбудителя за счет тройной моду­ ляции оконечного каскада.

4-1

Для ламп, имеющих веерные характеристики аноД^ ного тока (или заметные «хвосты»), условие (84) будет ближе к истине и для них следует вычислять mg пред по той же формуле (85), но подставляя в нее реальное зна­ чение Eg0 реал, найденное указанным выше способом из характеристик, или же брать величину mgUpед из усло­ вия (79а), что дает вместо (83) выражение

Например, для лампы ГУ-22А, широко применяемой в со­ временных типовых передатчиках, из характеристик имеем ega~ 0 при min = 1 кв, а 7Д0реал —20 в; при пол­ ном использовании ее по мощности получается UgmSiX~ —800 в и согласно (85)

порядок расчета режима генератора при тройной моду­ ляции, мало чем отличающийся от рассмотренного выше расчета при двойной. Тип и количество ламп выбирается по той же формуле (4) с учетом отмеченных выше заме­ чаний и оговорок в справочнике относительно частоты и глубины модуляции.

Учитывая аналогичность расчетов, мы излагаем по­ следние весьма кратко, лишь с указанием отличий и не­ которых особенностей.

§ 2. Расчеты модуляционных режимов

А. Расчет в пиковой точке

Расчет режима генератора в пиковой точке при трой­ ной модуляции абсолютно по всем данным совпадает с соответствующим расчетом при двойной модуляции, по­ скольку эта точка на модуляционных характеристиках оказывается общей («привязанной» — см., например, рис. 9, а и б). Поэтому все сказанное выше в соответ­ ствующем разделе для двойной модуляции относительно соображений и порядка расчета пиковой точки [см. фор­ мулы (5) — (32)] остается в силе и для данного случая. Следует лишь иметь в виду, что амплитуда напряжения возбуждения будет Теперь также меняться [см. (76)] и

45

ноэюму найденное по формуле (23) ее значение будет справедливо лишь для пиковой точки.

Дополнительно к приведенному выше порядку рас­ чета следует добавить пункты, касающиеся расчета ко­ эффициента глубины модуляции возбудителя т .

Е. Расчет в нулевой точке

Амплитуда напряжения возбуждения в нулевой точ­

Дальнейший расчет проводится в полном соответст­ вии с описанным выше аналогичным расчетом для двой­ кой модуляции, т. е. графоаналитически с использова­ нием стандартного графика (44), на который наносится прямая (43), и с помощью формул (47) — (50). Во все формулы в качестве напряжения возбуждения Ug под­ ставляется соответствующее данной точке его значе­ ние (86). Напомним, что указанный метод можно принци­ пиально применять лишь при nig < mgvDQ:Jl.

Однако при больших значениях (>0,5-”-0,6), когда уровни сеточных токов малы, при данном методе расчета относительная погрешность может возрасти, поскольку в основу вывода указанных расчетных формул положена линейная аппроксимация сеточного тока, показанная на рис. 1, которая на малых уровнях будет отличаться от реальной характеристики. Обычно это не имеет практи­ ческого значения именно вследствие низкого уровня то­ ков. При необходимости повысить точность расчета мо­ жно использовать тоже линейную аппроксимацию, но в виде прямой, проходящей не через точку Eg0, а через начало координат и с пониженной крутизной; она на ма­ лых уровнях точнее опишет реальную характеристику, чем прежняя прямая. Очевидно, в этом случае весь по­ рядок графоаналитического расчёта сохранится, но только во всех формулах (36)-!-(48) следует полагать

46

к вместо эквивалентного параметра 6' писать примерно S '= (0,5-£-0,8)S. Такой метод можно применить и при

HIg ^ tflg пред-

Неплохие результаты дает эмпирическая зависимость

по которой можно сразу определить постоянную состав­ ляющую сеточного тока в нулевой точке /^0mmo>a осталь­ ное— по формулам (81), (49) и (50). Она получена на основании усреднения точных графических расчетов для ряда новых ламп и дает несколько повышенную погреш­ ность, примерно (-J—25)-5—(—15)%, т. е. в основном не­ много завышенные результаты, что создает некоторый дополнительный запас. Этой эмпирической формулой можно пользоваться также для приближенного контроля результатов графоаналитического метода расчета.

При значениях rng~>0,9 сеточные токи Ig0 и Igl в ну­ левой точке очень малы и практически их можно счи­ тать равными нулю. Очевидно, то же относится и к про­ изводным от них величинам Е g, P~g и Pg.

В. Расчет в телефонной точке (в режиме молчания)

С учетом сказанного ранее о практической линей­ ности статических модуляционных характеристик обеих составляющих анодного тока 1аХ и 1а0 расчет анодной цепи можно вести по приведенным выше формулам ли­ нейной интерполяции (51)'—(57).

Что касается расчета сеточной цепи, то здесь в первом приближении можно также воспользоваться формулами линейной интерполяции (58)— (62). Для учета имею­ щейся при больших mg некоторой нелинейности стати­ ческих модуляционных характеристик составляющих се­ точного тока lg0 и Ie,, с целью уточнения их величин пе­ ред формулами (б8) и (59), в правой части можно поставить коэффициент, немного меньший единицы (с

47

Учитывая (76), амплитуду напряжения возбуждения онределяем по известной формуле

запасом, что обеспечивает спокойный режим работы се­ точной цепи.

Г. Расчет в минимальной точке

Расчет в минимальной точке может быть проделан по приведенным выше формулам для двойной модуляции.

Д. Расчет в среднем режиме модуляции

Для расчета анодной цепи в среднем режиме, оче­ видно, можно воспользоваться соответствующими фор­ мулами для двойной модуляции (63) — (66).

Рассмотрим режим работы сеточной цепи. Полагая в первом приближении модуляционные характеристики обеих составляющих сеточного тока линейными и глуби­ ну их модуляции равной глубине модуляции напряжения возбуждения

(что в предположении линейности характеристик и при больших значениях mg близко к истине), получим для тройной модуляции систему трех уравнений для Ug (76), Ig0 (68) и I '(69). В отличие от двойной модуляции, здесь все коэффициенты модуляции положительны; это озна­ чает, что модуляция всех указанных величин произво­ дится в фазе с модулирующим напряжением Еа.

Подставляя эти величины в исходный интеграл (67), получим после несложных преобразований выражение для рассеяния на сетке в среднем режиме модуляции, совершенно аналогичное выражению для рассеяния на аноде (65), а именно

Оно показывает, что при тройной модуляции, в отличие от двойной, рассеяние на сетке в среднем режиме по сравнению с режимом молчания увеличивается. При

48

больших значениях :/п ~ 0,84-1 относительное прира­

рассеяние в среднем режиме всегда оказывается меньше допустимого

Итак, расчет в среднем режиме при тройной моду­ ляции сводится к определению энергетики анодной цепи по формулам (63) — (66) и теплового рассеяния на сетке — по формуле (90) и проверке (90а), что должно выполняться с известным запасом, особенно на коротких волнах (на 15—20%).

Е. Определение исходных данных для расчета модулятора

При тройной модуляции модулятор питает энергией низкой частоты не только оконечный каскад, но также и предоконечный (возбудитель оконечного каскада), Кото­ рый обычно также модулируется на анод. Поэтому ко­ лебательная мощность в анодной цепи модулятора со­ стоит из двух слагаемых

к возбудителю, которая определяется в результате рас­ чета последнего.12-

Если принять mg = 0,8, а коэффициент усиления око­

нительная мощность модулятора, характеризуемая вто­

1 И даже больше, если учесть нелинейность модуляционных ха­ рактеристик сеточных токов.

2 При использовании в возбудителе тетрода в нем применяется анодно-экранная модуляция. Однако относительная величина мощ­ ности низкой частоты, подводимой от модулятора к экранной сетке, настолько мала, что мы ее здесь можем не учитывать.