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

этого появляется еще расстройка контура возбудителя, так как при таком резком изменении R BX начинает за­ метно меняться реактивная составляющая сопротивле­

ния Z2 (115). Это приводит к еще одной дополнительной паразитной аплитудной и фазовой модуляции возбуди­ теля, глубина которых будет определяться величинами расстройки и приведенной добротности контура. Следует отметить, что в данном случае эта паразитная амплитуд­ ная модуляция, поскольку она вызывает уменьшение 0 КВ, будет в какой-то степени, согласно (116), компенсиро­ вать искажения, описанные выше.

Для иллюстрации соизмеримости величин RBX и Хс2 можно привести результаты поверочного расчета типо­ вого коротковолнового 50 кет передатчика КВ-50,схема и описание которого приведены в [Л. 6]. Оконечный кас­ кад'этого передатчика построен по двухтактной схеме на 4 лампах ГУ-11 А (или ГУ-22А) с тройной модуляцией и имеет емкостную связь с возбудителем. Общий диапа­ зон передатчика 11,5—100 м (26—3 Мгц) разбит на 3 поддиапазона. При переходе с одного поддиапазона на другой верхнее плечо С\ емкостного делителя коммути­ руется, а нижнее С2 сохраняется постоянным. Его полная

С2о ~50 пф (по два конденсатора у каждой лампы между выводами катода и сеткой), С2п = 4С2о =4-50 =

значительном диапазоне волн оказываются соизмеримы­ ми, что подтверждает сказанное ранее. Смысл последней графы (Аср) будет рассмотрен ниже.

Таким образом, паразитная модуляция напряжения возбуждения из-за непостоянства входного сопротивле­ ния усилительного каскада даже при сохранении линей-

70

чаях к несимметричным искажениям огибающей напря­ жения Ug, что вызывает появление нелинейных искаже­ ний при модуляции. Частичную компенсацию этого яв­ ления можно получить, если поставить возбудитель в недонапряженный режим, что может быть, например, достигнуто использованием в нем многосеточных ламп с анодно-экранной модуляцией. В этом случае с увеличе­ нием R BX эквивалентное сопротивление анодного контура возбудителя R3B будет падать, что вызовет соответствую­ щее уменьшение напряжения на контуре UKB, которое согласно (116) будет в определенной степени компенси­ ровать указанное выше повышение напряжения Ug. Од­ нако при использовании недонапряженного режима, как правило, заметно повышается уровень фона. Поэтому более рациональным следует считать использование ре­ жима модуляции усилителя с глубиной на входе при котором, как было показано выше,

При этом условии паразитная модуляция напряжения возбуждения исчезает почти полностью.1

Аналогично можно рассмотреть и паразитную фазо­ вую модуляцию.. При невыполнении условия (119) она, как указывалось, возникает вместе с амплитудной и имеет

1 Остается лишь ничтожная из-за нелинейности характеристики (в основном за. счет сеточного тока

Я

такой же несимметричный характер. На тех волнах, где X q2 и /?вхт соизмеримы, девиация фазы с учетом (115) и (117) при модуляции вниз будет достигать весьма больших значений, определяемых выражением:

''в х Т

(см. предыд. таблицу). При Atp^l рад это соответствует девиации частоты, примерно равной модулирующей; мак­ симально

А/max = А?^шах ~ ^шах ~ 8 ф-10 К2Ц }

Такое явление имеет место в основном при модуляции вниз (при модуляции вверх оно количественно меньше), когда мощность колебаний падает, но, учитывая боль­ шой уровень мощности рассматриваемых передатчиков, оно может вызвать помехи соседним каналам. Для устра­ нения паразитной фазовой модуляции следует также до­ биваться выполнения условия (119).

Приведенные рассуждения показывают, что для ин­ версной схемы двойная модуляция оконечного каскада (mg = 0) нерациональна и при большой мощности здесь применяется, как правило, тройная модуляция. Ее мы и будем рассматривать как основную.

Однако в некоторых случаях, при сравнительно не­ большой мощности возбудителя, последний для упроще­ ния схемы передатчика даже при общей сетке работает с двойной модуляцией. Это имеет место, например, в ука­ занном выше КВ 50-киловаттном передатчике [Л. 6]. При такой схеме третий каскад от конца, учитывая тяжелый режим его работы, должен иметь достаточный запас мощности ламп и определенную напряженность режима. Последнее, однако, в диапазоне волн не всегда удается выполнить и это может явиться причиной нестабильности режима и показателей передатчика.

Наоборот, при большой мощности передатчика, когда возбудитель приходится строить еще на мощных трио­ дах, все изложенные выше соображения относительно оконечного каскада будут применимы и к возбудителю.

Вэтом случае возбудитель также должен иметь тройную1

1В действительности, учитывая нелинейную фазовую модуля­ цию и одновременную амплитудную, картина здесь будет значи­ тельно сложнее.

П

модуляцию, для чего приходится модулировать его воз­ будитель, т. е. третий каскад от конца.

Помимо указанной выше обратной связи за счет вы­ ходного сопротивления возбудителя -в инверсной схеме существуют, как известно, еще два канала обратной свя­ зи, вызывающие обратную реакцию на возбудитель: через проходную междуэлектродную емкость анод — катод и через сопротивление цепи сетки До (рис. 17, а), в которое входит индуктивность ее ввода Lg. Раньше для их нейтрализации пытались применять в генераторах

сложную мостовую схему. В настоящее время при рацио­ нальном монтаже и, главное, использовании новых ламп, имеющих кольцевой вывод сетей, обеспечивающий малую индуктивность L g ii хорошую экранировку катода от ано­ да (малую емкость Caf), удается ограничиться лишь ней­ трализацией вывода сетки с помощью включения после­ довательного конденсатора Cg . (рис. 17, а). В начале его делали переменным и добивались полной компенсации индуктивности ввода Lg, т. е. резонанса Lg и Cg (Д0 = 0) на всем диапазоне волн. Теперь для упрощения схемы эту емкость делают постоянной, причем величину ее под­ бирают таким образом, чтобы резонанс наступил в об­ ласти коротковолновой части диапазона; тогда на более длинных волнах произойдет перекомпенсация, Д0 приоб­ ретет емкостной характер, что создаст отрицательную об­ ратную связь и обеспечит устойчивую работу усилителя. Расчеты показали, что для новых ламп сопротивлением ветви Д0 можно практически пренебречь во всем диапа­ зоне коротких волн; поэтому впредь будем полагать Доя» 0, т. е. считать сетку эквипотенциальной земле. По­

73

сеткой Ug будет отличаться от входного напряжения 7/ВХ) снимаемого с возбудителя. Емкость Cag может считаться входящей в колебательную систему Z3 и поэтому ее не учитываем. Емкость Caf, являющаяся в инверсной схеме проходной, создает связь между входной и выходной цепями каскада. Это приводит к появлению обратной ре­ акции выходного напряжения на возбудитель. С учетом этого, а также индуктивности Lf , входное сопротивление

инверсного каскада ZBXмежду точками 1 и 2 (рис. 17,6) в общем случае будет комплексным. Оно будет опреде­ ляться элементами Lf , Cgf и Caf, а также разностью по­ тенциалов на электродах, а именно напряжением сетка—

катод Ug и анод — катод Ua. Фаза последнего в основ­ ном обусловлена настройкой выходной цепи Z3 с (уче­

том C ag). Полагая, как обычно, напряжение Ua проти­

вофазным напряжению Ug,123 А. М. Писаревский [Л. 5] по­ лучил для входной проводимости инверсного каскада

и входного напряжения Нвх следующие формулы:

1 Это соответствует для рассматриваемой схемы с учетом обрат­ ной реакции некоторой расстройке выходной цепи Z 9..

74

Здесь приняты следующие обозначения:

Сопротивление R BX определяется выражением (114), а параметр р равен

Внешний анализ полученных выражений показывает следующее.

Во-первых, даже при одинаковых режимах работы каскада (одинаковых значениях Ug, Ua и RBX) активная и реактивная составляющие входной проводимости и входное напряжение будут меняться с изменением длины волны

Во-вторых, эти величины будут меняться в зависи­ мости от модулирующего напряжения

Для нас наибольший интерес представляет вторая за­ висимость (128). Рассмотрим ее более подробно. В про­ цессе модуляции усилителя, в такт с модулирующим на­ пряжением Еа будет меняться в общем случае RBX (114) и р (126), что собственно и обуславливает изменение всех трех величин (128). Как легко видеть из рассмот­ ренного выше, это приведет к появлению дополнительной паразитной амплитудной и фазовой модуляции. Первая будет обусловлена изменением g и UBX/Ugh а вторая —

изменением b и фазы UBJUg в зависимости от модули­ рующего напряжения Еа.

Из двух величин RBX и р, вызвавших это явление, особенно следует остановиться на второй. Как было показано выше, в нижней части модуляционной характе­ ристики появляется инверсия фазы анодного напряже­ ния Uа, когда оно меняет свой знак (рис. 12). Это озна­ чает, что при уменьшении анодного напряжения Еа вто-

75

шаться до нуля, а затем поменяет свой знак на обрат­ ный. Поскольку у многих новых ламп оно в пиковой точке оказывается соизмеримым с единицей, (составляет величину порядка 0,6-4-0,8), то параметр р в процессе мо­ дуляции будет меняться в несколько раз. Как видно из выражений (121) и (122), на достаточно коротких вол­ нах, где реактивность Xf становится соизмеримой с реак­ тивностью Xgf, составляющие входной проводимости на­ чинают весьма критично зависеть от р, а следовательно, от модулирующего напряжения Еа. Это означает, что на коротких волнах в инверсном каскаде возможно появле­ ние паразитной амплитудной и фазовой модуляции.

Для уменьшения этих нежелательных явлений необ­ ходимо уменьшить зависимость параметра р от Еа. С этой целью желательно брать коэффициент глубины мо­ дуляции возбудителя т г как можно большим. Если

отметить, что в инверсной схеме, как и в нормальной, при соответствующем выборе режима каскада это никакой перемодуляции не вызывает. Указанное обстоятельство было проверено экспериментально на типовом передат­ чике КВ-50, в котором нормально tng ^ 0,7. Последнее в нем достигается включением гасящего сопротивления Rrac (рис. 18) в провод, идущий от средней точки вторич­ ной обмотки модуляционного трансформатора к анодам возбудителя. Напряжение анодного питания возбуди­ теля составляет половину анодного напряжения оконеч­

жений kf на разных модулирующих частотах F при раз­ ных уровнях модуляции т; попутно измерялся и уровень

7Ь

фона. Измерения проводились в исходной схеме пере­ датчика, т. е. при те =0,7 и при mg= 1, полученном ука­ занным выше способом. Результаты измерений приве­ дены в табл. 2.

Модуляционный

Как видно из табл. 2, при mg= 1 искажения передат­ чика даже уменьшились, дойдя до уровня искажений мо­ дуляционного устройства. Особенно это заметно при глу­ бокой модуляции, что и следовало ожидать согласно предыдущему анализу. Искажения при разных уровнях модуляции оказались практически одинаковыми. Это го­ ворит о полном спрямлении модуляционной характерис­ тики генератора в. ч. и таким образом подтверждает при­ веденные выше соображения.

77

Поскольку при этих измерениях никакой перерегу­ лировки режима молчания не производилось, уровень фона, естественно, сохранился прежним.

Полагая при большом значении m g условие (129) вы­ полненным, получим зависимость входной проводимости только от входного сопротивления 7?вх (114). Последнее, как было показано, при большом значении mg, близком к единице, меняется мало. Поэтому в первом приближе­ нии можно считать, что обе составляющие входной про­ водимости в процессе модуляции меняться почти не бу­

Таким образом, при достаточно большом значении m g можно пренебречь переменной реакцией на возбудитель, а следовательно, и вызванной ею паразитной модуля­ цией.1Эта предпосылка и положена в основу дальнейших расчетов.

При двойной модуляции последнее допущение можно принять (к тому же с известной натяжкой) лишь при на­ личии достаточного запаса мощности ламп и перенапряженности режима его возбудителя.

§ 2. Исходные предпосылки к расчету режимов

Как было указано, основным видом модуляции инверсного генератора является тройная модуляция, когда имеют место две внешних модуляции — на анод

(1) и возбуждением (76) и внутренняя (автоматиче­ ская) смещением (2). При рационально выбранных схе­ ме и режиме работы усилителя и возбудителя, в част­ ности — величине mg, как было показано выше, можно получить достаточно линейную модуляционную характе­ ристику возбуждения, практически совпадающую с ис­ ходной теоретической (76). При этом расчет режимов тройной модуляции должен дать близкое совпадение с реальными данными. Однако с уменьшением рабочего значения mg и длины волны погрешность будет воз­ растать.

Наоборот, при двойной модуляции (3), которую можно рассматривать как частный случай тройной при

78

Ций усилителя на возбудитель в ряде случаев может по-' явиться паразитная модуляция напряжения возбужде­ ния, которая, естественно повысит погрешность расчета, исходящего из условия (3).

При расчете генератора с общей сеткой, так же как и в схеме с общим катодом, исходными данными для рас­ чета будем считать мощность в режиме несущей частоты Я~т, коэффициент глубины модуляции анодного тока т, а также диапазон частот, который, как и раньше, учиты­ вается при выборе типа ламп и питающего анодного на­ пряжения Еат-

Порядок расчета различных точек (режимов) моду­

вместо мощности Р~.т следует по физическому смыслу подставить Р~ут:

пР~м > (1 Т til) Р~ут,= (1 + т) (А-т — ДРПт) =

характеристики и видом модуляции (тройная или двой­ ная). В современных лампах, обладающих большой кру­ тизной, это отношение обычно лежит в пределах

и, следовательно, формула (131) приобретет вид

Она отличается от формулы для нормальной схемы (4) поправочным коэффициентом 0,95-1-0,9, большее значе­ ние которого относится к тройной модуляции при боль­ ших значениях mg (где отношение напряжений (132) со­ ставляет 0,05), а меньшее — к двойной (отношение — 0,1). Однако, учитывая небольшую величину поправки и

79