Активная и реактивная составляющие для комплексно- |
Z*ВХГ1 |
|
|
|
2RН=RБ |
|||
|
|
|
|
|
|
|||
сопряжённого сопротивления Z*ВХГ1 в преобразованной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
схеме равны, соответственно, 2RН и –j2X. Активное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– j2RН |
|||
|
|
|
|
|||||
сопротивление 2RН в ветви Z*ВХ Г1 |
является балластным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
jR |
|
|
|
|
|
|
jRН |
|
|
|||||||
сопротивлением, а полезная нагрузка RН должна входить в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Н |
|
|
|
|
|
Z*ВХ Г2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
качестве активного сопротивления в ветвь Z* |
|
(рис. 7). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ВХ Г2 |
|
|
|
– jR |
|
|
|
|
|
|
RН |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Входные сопротивления Т-моста оказываются равными |
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
RН со стороны каждого генератора, |
как в |
номинальном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
X1 = X2 = X > 0 |
|
|
||||||||||||||
рабочем режиме, так и при отклонении от него, в том числе |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
и при выходе из строя одного из генераторов. |
|
|
Рис. 7. Т-образный мост |
|
|
|||||||||||||
Входное сопротивление Т-моста для Г1 при КЗ Г2
|
|
|
|
i r r |
|
|
(i r) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
r i r |
|
|
|
2 i r 2 r |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
i r |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
i r r |
|
|
|
|
|
|
|
2 i r 2 r |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
i r |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
r i r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i r r |
(i r) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
r i r |
|
|
2 i r 2 r |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i r |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
i r r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 i r 2 r |
||||||||||
|
|
|
|
i r |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
r i r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Схема усилителя о синфазными мостами, для суммирования мощностей синфазных генераторов и для получения синфазных напряжений в режиме деления мощности приведена на рис. 8.
RВН |
|
|
|
2RБАЛД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
2RБАЛС |
|
|
|
|
Rп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.8. Схема усилителя с синфазными мостами
Фазовое условие компенсации выполняется, так как напряжение, поступающее на выход АЭ2 от АЭ1 (или наоборот к АЭ1 от АЭ2) через канал нагрузки, запаздывает на 180° по отношению к напряжению, поступающему через балластное сопротивление из-за наличия двух П-образных звеньев, каждое из которых сдвигает напряжение по фазе на 90°.
Таким образом, реактивная часть синфазного моста является фазовращателем на 180°. В качестве фазовращателя могут использоваться сосредоточенные LC-цепи, отрезки линий, трансформаторы на феррите и др.
а) |
б) |
в) |
г) |
|
|
|
|
Схемы фазовращающих цепочек
На практике целесообразно применять фазовращающие цепи а) и б), так они обеспечивают еще и ослабление высших гармоник.
25
Амплитудное условие компенсации требует определенного соотношения между 2RБАЛС, RП и реактивными элементами моста. Изменение любого из этих параметров вызовет появление связи между АЭ.
Аналогично обстоит дело с развязкой во входной цепи усилителя. Здесь также необходимо определенное соотношение между RВН источника, 2RБАЛД делителя и реактивностями МД. Отклонение, например, RBH от номинального значения нарушит развязку между входами АЭ.
Усилители с синфазными мостами не отличаются от усилителя на одиночном АЭ, потому что в симметричном режиме ток через балластные резисторы отсутствует. Это объясняется равенствами UВЫХ1=UВЫХ2, UBX1=UBX2 в силу симметрии мостового усилителя.
Недостатком усилителей с Т-мостами на сосредоточенных LC элементах является то, что условие баланса моста выполняется только на одной частоте. При отклонении от этой частоты условие баланса моста нарушается и развязка генераторов ухудшается.
26
На низких частотах КВ диапазона применяют |
Т-образные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Тр |
||||||||
мосты с использованием трансформаторов обмоточного типа с |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
коэффициентом трансформации 1:1, обеспечивающие развязку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
генераторов в широкой полосе частот (рис.9). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
||||||
В СВЧ диапазоне применение элементов с сосредоточенными |
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
параметрами затруднено, так как L и C становятся малыми. И |
|
RН |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
паразитные индуктивности проводов и ёмкости элементов |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
нарушают работу схемы. |
|
рис.9 |
|
|||||||||
Поэтому начиная с метрового диапазона волн, применяются мостовые схемы сложения мощностей, построенные на отрезках длинных линий длиной /4 для средней частоты fсредн.
Г
2
По мере увеличения рабочих частот используются двухпроводные, коаксиальные,
полосковые или микрополосковые линии.
Входное сопротивление четвертьволнового отрезка линии с волновым сопротивлением Z0, нагруженного на сопротивление 2RН, как известно, равно:
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z0 |
2 |
RН |
|
|
RН |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ZВХ |
Z0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2RН |
ZВХ= RН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если Z0 
2RН , то оказывается ZВХ = RН. Обеспечение ZВХ = RН удобно при
использовании системы обхода моста в аварийном режиме, когда работающий генератор может быть непосредственно подключен к нагрузке RН без какой-либо
регулировки режима генератора. |
27 |
|
Если оба генератора одинаковы, то можно считать, что каждый из них соединяется через отрезок линии длиной λ/4 с сопротивлением нагрузки 2RН.
Сопротивление нагрузки RН удваивается, так как результирующий ток через это
сопротивление вдвое больше тока через него одного генератора. Следовательно, ощущаемое сопротивление одним генератором возрастает в два раза.
|
Rб |
|
|
|
|
Rб |
|
Г |
ℓ |
ℓ |
Г |
Г1 |
ℓ |
ℓ |
Г |
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
RН |
|
|
|
RН |
|
|
а |
Rб = 2RН, |
l= λ/4 |
|
б |
|
|
Конструкции Y и U мостов для сложении мощностей двух генераторов напоминают соответствующие символы, как показано на рис. (оплётки отрезков коаксиальной линии не показаны).
Волновое сопротивлении линии моста выбирают из условия Z0 
2RН . Сопротивление балластного резистора Rб = 2RН. При этих условиях на рабочей
частоте fсредн при любых режимах генераторов входное сопротивление моста для
каждого из генераторов |
Z |
|
|
Z02 |
R |
|
|
ВХ |
|
2RН |
Н |
|
|
|
|
|
Так как ℓ = λ/4 обеспечивается только на одной частоте, то рассматриваемые мосты на линиях оказываются узкополосными и используются в полосах частот
до 5% от средней частоты, что также является их недостатком. |
28 |
Конструкция моста на микрополосковых линиях (МПЛ) реализуется в форме кольца, образуемого полоской линии (рис.10, общая проводящая поверхность МПЛ не показана), что послужило основанием для названия такого моста: укороченное кольцо. 
|
Rб |
|
Выполнение моста в форме части кольца |
|||||
|
|
|
позволяет |
обеспечить |
присоединение |
балластного |
||
ℓ |
ℓ |
Г2 |
резистора |
Rб без |
дополнительных |
проводов, |
||
Г1 |
|
создающих |
индуктивное |
сопротивление |
и |
|||
|
|
|
||||||
Z0 |
2RН |
RН |
|
Rб = 2RН |
|
||
|
Рис. 10 |
||
|
λ/4 |
RН λ/4 |
|
|
Z0 |
Z0 |
|
Г1 |
λ/4 |
λ/4 |
Г2 |
|
|
Z0 |
|
|
Z0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
Рис.11
соответственно нарушающих работу моста. Балластный резистор может быть изготовлен вместе с МПЛ путём напыления высокоомного материала.
Для суммирования мощностей двух симметричных (двухтактных) генераторов можно применить мост на отрезках двухпроводной линии, показанный на рис.11 длиной ℓ = λ/4 на fсред. Так как длина всех отрезков одинакова, то мост сохраняет симметрию на любой частоте. Ток в балластном резисторе рассматриваемого моста отсутствует на любой частоте благодаря перевороту фазы сигнала одного из генераторов за счёт перекрещивания
проводов у одного из отрезков. |
29 |
Известна схема моста (рис. 12) на отрезках коаксиальной линии, обеспечивающая сложение мощностей двух генераторов в нагрузке RН и
позволяющая соединить балластный резистор Rб с землёю (корпусом) устройства,
что упрощает отвод тепла от балластного резистора в аварийном режиме. В данной схеме синфазные генераторы соединяются с нагрузкой RН отрезками линии длиной ℓ
= λ/4, соответствующей средней частоте, а с балластным резистором Rб один из
генераторов соединяется через отрезок длиной ℓ = λ/4, а другой – через отрезок длиной ℓ = (3/4)λ. При этом токи генераторов в нагрузке оказываются в фазе, так как проходят равные пути, и суммируются, а в балластном резисторе токи генераторов оказываются в противофазе, так как ток одного генератора проходит путь на полволны больше, и соответственно вычитаются. Баланс моста обеспечивается на частоте, длина волны колебаний которой соответствует указанным длинам отрезков.
|
λ/4 |
λ/4 |
|
Г |
|
λ/4 |
Rб |
|
|
RН |
|
2 |
λ/4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(3/4)λ |
|
|
λ/4 |
(3/4)λ |
|
Г |
λ/4 |
Г |
RН |
|
|
||
|
|
|
|
||||
1 |
|
|
2 |
|
|
|
Z0 2RН |
|
|
Rб |
|
Г1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб = 2RН |
||
|
|
|
рис. 12 а,б |
|
|
30 |
|
Некоторые типы мостовых усилителей помимо развязки обладают еще одним важным свойством. Их входное и выходное сопротивление не зависят от параметров АЭ при идентичности последних. Это возможно при условии, что напряжения на выходе МД равны по амплитуде и сдвинуты на 90° U1= jU2.
Такие мосты называют квадратурными.
31
Недостаток мостового метода развязки генераторов, работающих на общую нагрузку: КПД моста снижается, когда соотношение напряжений на входах моста отличается от номинального. При этом через Rб начинает течь ток, и часть мощности
рассеивается в них. Сохранить КПД мостовой суммирующей цепи близким к 100% при отключении нескольких генераторов или изменении соотношения их напряжений невозможно без коммутации выходных цепей усилителей.
Если необходимо суммировать мощность большого числа АЭ, применяют более сложные схемы мостов, например многополюсные мосты, а также попарное
RВН |
RП |
Рис. 12. Схема мостового усилителя на многополюсных мостах
суммирование мостов (можно объединить до 16 АЭ) (рис.12,13).
В схеме на рис.12. складываются мощности N АЭ в общей нагрузке без потерь в балластных резисторах лишь при равенстве модулей и совпадении фаз выходных токов АЭ: I1=I2=...= In.
В реальных условиях эти соотношения могут нарушаться по ряду причин, например может отказать один или несколько АЭ.
Кроме того, токи I1, I2,...In практически всегда несколько различаются
вследствие технологического разброса параметров АЭ. |
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЫХОД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4РГ |
|
|
|
|
|
|
|
8Р |
Г 4Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М7 |
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2РГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2РГ |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М6 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М4 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rб |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
РГ |
|
РГ РГ |
|
РГ РГ |
|
|
РГ РГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
РГ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис.13а. Метод попарного суммирования мостов
Рис.13б. Сложная схема соединения мостов |
33 |
|