РПДУ шпоры для экзамена. 1. Классификация диапазонов рабочих частот

• Название: 1. Классификация диапазонов рабочих частот
• Анкор: РПДУ шпоры для экзамена.doc
• Дата: 19.09.2017
• Размер: 4.66 Mb.
• Имя файла: РПДУ шпоры для экзамена.doc
• Тип: Документы; #8679
• страница: 3 из 7

34. Элементная база ГВВ

В РПдУ диапазона СВЧ применяют как электровакуумные, так и полупроводниковые приборы. К электровакуумным приборам относятся приборы типа О (клистроны лампы бегущей (ЛБВО) и обратной (ЛОВО)волн ) и типа М(магнетроны, митроны, платинотроны, лампы бегущей (ЛБВМ) и обратной (ЛОВМ) волн)

Клистроны бывают пролетные и отражательные. Пролетные клистроны в зависимости от назначения подразделяют на усилительные, генераторные и умножительные. Последние предназначены для умножения частоты. Кроме того клистроны классифицируются и по числу резонаторов (двух-, трех-, и 4-проводные) если в клистроне чило резонаторов больше двух то его называют многорезонаторным.

отражательные клистроны – маломощные генераторы СВЧ колебаний Применяемых в схемах задающих генераторов.

В технологии используются гибридно-нтегральные технологии

При этом пассивные элементы вып. в виде тонких и толстых пластинок елементы без корпусные – это уменьшает паразитные C и L сокращает габариты (пейджер, мобила) реактивные элементы и цепи согл. РПдУ вып. в виде отрезком МПЛ так например уч. направленной линии длинной меньше λ/4 замкнут. или не замкнут. на конце эквивалентен инд. разомкнутый емк.



Отрезки W3 совместно с W4длинной L=0.25λ закорочена на концах с помощью Сбл1 Сбл2 образуют дроссели в цепях базового и кол. питания W1 разомкнут L<0.25λ эквивалентен С

Совместно с W2 эквивалентным L образует вх цепь согл, Rвх VT с Rвых пред. каскада.

Вых согл цепь состоит из отрезка W6 эквивалентно С из отр. W7 и W5. Ср1 и Ср2 обеспеч гальвоническую развязку между каскадами.

Каскады и блоки на МПЛ конструкт вып на диэлектрич. подложке на 1-ой стороне кот нанесены мет. линии а на другой проводники. Ср- вып в виде разрывов в МПЛ.

35. Нагрузочные характеристики ГВВ



Нагрузочными характеристиками ГВВ называются зависимости I,P и КПД от сопротивления нагрузочной системы. Рассмотрим Iк1m=f(Rн). Амплитуда 1-й гармоники Iк1m и пост сост Iк0 по мере увеличения Rнс сначала уменьшаются медленно до КР, что объясняется незначительным изменением размаха импульса Iк с увелич Rнс (R0e) в обл. НР. С переходом в ПР оба I начинают уменьшаться быстрее, т.к. в этой обл. статич. харак-к не только уменьшается размах импульса Iк, но и появляется провал в его верхней части, глубина которой увеличивается по мере возрастания напряжения режима генератора. Величина Um= Iк1m* Rнс линейно связана с Rнс увеличивается до КР, т.к. аплит. Iк1m уменьш незначительно. Рассмотрим графики изм-я P0, Pколеб, КПД, Pколлект. График P0 повторяет форму Iк0, что следует из выражения P0= Iк0*Uпит. Pколеб=0,5 Iк1m²Rнс(R0e) При Rнс=0 Pколеб=0 следовательно вся потребляемая мощность рассеивается на коллекторе, поэтому P0 и Pрассеив выходят из одной точки. По мере возрост. Rнс до КР Pколеб, а затем уменьш., что объясняется преобладанием множителя Um в НР и уменьш Iк1m при относительном постоянстве Um в ПР. Рассеивание на К уменьш по мере увелич Rнс. Pрассеив= P0- Pколеб. КПД= Pколеб/ P0.

36. Построение ГВВ диапазона СВЧ балластного типа

Вх цепь включает 3 осн-х элемента: участок АЭ в цепи Б, источник смещения, источник возбуждения. В завис-ти от способа включения этих элементов различают послед и пораллел схему вх цепей .Рассмотрим схему фиксированного получения смещения

Использовать отдельный источник не всегда целесообразно, т.к. увелич габариты и масса РПдУ. Более целесообр использовать смещение от общего источника через делитель. Отпирающее U смещения получается на R2, который входит в состав делителя R1-R2. Особенностью дан схемы является то, что Iб0 должен быть меньше тока делителя Iд в 5-10 раз для того чтобы Iб не влиял на Uсм VT. За счет делителя увелич потери источника К-питания и эти потери увелич с увеличением P VT и рабочей частоты, поэтому его используют только для маломощных VT ГВВ. В мощн ГВВ на БТ примен нулевое смещ. в этом случ в исход сост VT заперт. Автоматич смещ обеспеч получ Uсм пропорц-на одному из токов VT. В этом случ можно получ только запирающ U. Одноврем исрольз атоматич смещ дает стабильный режим раб генератора. Автоматич смещ можно получ за счет пост тока Б,Э и обоих токов в комбинир схеме смещ-я.

(1)пост сост Iб протек через Rб и созд на нем Uсм. При расчете находят Uсм и Iб0. По этим дан находят Rб=Uсм /Iб0. Для свобод прохожд тока перемен сост Rб шунтир Cб. В сх 1 обеспеч хорош стабилизация режима при измен R0е или Uк. При увелич R0е или уменьш Uк Iб увелич Iб, что приводит к увелич запир Uсм. VT подзапирается и генер возвращ к исход рабочему режиму.t слабо влияет на Iб0, поэтому плохая темп стабилиз. (2) Ток Iэ0 слабо зависит от Rн и от измен Uпит, но сильно от температуры. При увелич t увели Iэ0 что приводит к увелич Uзапир и уменьш Iэ0 (3) комбинир схема смещения когда измен Rн, Uпит, и t. Uсм=Uбэ+Urэ. Lдр для предотвращ замык токов. Для исключ дополн потерь и возник нежелат колеб на частот близ к рабоч необх чтоб собст f контура ниже рабочей f.

37 Коэффициент использования

Отноше амплитуды переменного напряжения к постоянному анодному напряжению Uа/Eа наз коэфф. Использования анодного напряжения ��=Uа/Eа. Он характериз степень исполь-я постоян анодного напряж в данном рабочем режиме. Т.о. КПД может быть записано ��=0,5g1��/ В молосигнальном классе А перемен I и U меньше соответсвующ постоян. Следовательно g1<1 и ��<1. В классах AB, B, C при работе с отсечкой 2>g1>1 следовательно и �� возростает.

38 Принципиальная электрическая схема лампового и транзисторного генераторов с параллельным колебательным контуром в выходной цепи

Управление велич тока коллектора в VT происход за счет действия U на эмиттерном переходе это U приложено между Б и Э. Эффект усиления созд-мого транзистором в сх. Связ с тем что управление током в эмиттерном переходе происходит под действием малого перемен Uвх, значительно меньшего, чем получаемое в выходной цепи – коллекторной. Энергия, переносимая потоком носителей, получ благодаря действию ускоряющ поля, созд источником питания коллеторной цепи.Т.о. VT осущ прямую связь нагрузки – КК – с источником энергии, преобразуемой в колебания ВЧ.

Анодная цепь состоит из внутреннего- межэлектродного пространства (А-К) и внешнего, заключ меж выводами анода и катода лампы. Во внеш участ включ источник пост тока Eа и замкт цепь, сост из индуктивности и емкости. В вых цепи есть вспомог элементы, раздел перемен и пост сост анодного тока, Cб, Lб. Пораллел контур настроен на частоту перемен сост анод. тока представ. больш R актив характера R0e=Lк/Cк(rк+rвн). Напряжение между сеткой и катодом управляет электродным потоком лампы и созд в ее цепи изменяющийся анодный ток, наз током покоя. АЧХ определяется след выраж x-относительн расстройка x=(f-fрез)/fрез

КК выполн функц-ю фильтра. При увелич f увеличПП. Из-за узкой ПП анодного контура при его настр в резонанс с f вход сигн U на вых генер яв синусоидальным.


39 Определение недонапряженной, критической и перенапряженной области статической характеристики ГВВ. Определение граничного режима в электровакуумных приборах и транзисторах

1 – недонапряженная область, хар-ся линейной зависимостью Ia и Уа

2 – перенапряженная – область насыщения, в которой не соблюдается линейность

1 и 2 области между собой разделены граничной линией. Она определяется крутизной Sгр. Точки, хар-ные для «-» и относительно малых «+» значений Uс по сравнению с Uа, т.е. когда е_д<<е_а входят в 1 область. Точки хар-к при «+» Uс е_д >>0 и напряжениях, превосходящий Uа е_д > е_а соответствуют 2 области. Режимы работы Г, когда I и U не выходят за пределы 1 области получили условное название недонапряженных. Граничная область, при которой I, U достигают мгновенных значений, соответствующих границе между 1 и 2 областями хар-к, получили название граничного режима. ГР определяется соотношением е_амин/е_дмакс =1,5..2(для ламп). Когда соотношение больше, то считается что режим 2, меньше – 1. При эксплуатации РПдУ о напряженности режима судят по соотношению постоянных составляющих токов сетки и анода. Iдо/Iао=0,1..0,2 (соотношение > - режим 2, меньше - 1). При амплитудах напряжения на контуре близких к напряжению питания Еа (мин Uа) становиться малым и происходит резкий рост Iс. При макс Uс и малых Uа в вершинах импульсов Iа появляется впадина, длительность которой хар-ся углом верхней отсечки θв (тета верхнее). Такие режимы называются 2, в отличии от режимов работы с малыми Iс и остроконечными импульсами Iа – 1 режим. Переход от 1 ко 2 режиму происходит, когда Iс возрастет до 10-15% Iа. При этом вершина импульса Iа становиться более поской. Такой режим называют граничным или периодическим. При этом динамич. хар-ка касается линии спада Iа, которую называют линией граничного режима(ГР)
Напряженность режима генератора

Напряженность определяется той областью ВАХ, в которой формируется вершина импульса I электрода. Область определяет перераспределение I исходного электрода между токами выходного и управляющего электродов. От напряженности режима во многом зависят энергетические хар-ки вых.цепи. напряж-ть режима зависит Ипит, амплитуды возбуж-го U, сопротивления нагрузочной системы. Если в работе ГВВ Ипит и амплитуда Uвозб поддерживается постоянной, то Н-ть режима меняться не будет. При перестройке резонансной нагрузочной системы изменяется ее сопротивление =>Н-ть режима.

Динамические хар-ки изобразимпри переменном сопротивлении нагрузки, при условии Rэкв 1 режима < Rэкв критического режима < Rэкв 2 режима

П
ри мин R – верхняя точка 2 активного участка в 1 области статич. хар-ки. Вершина импульса тока коллектора макс, остаточное Uк достаточно большое =>перераспределение носителей в пользу базы не происходит. Если увеличить Rн до значения Rэкв критич наклон динамич хар-ки уменьшится и ее верхний конец достигнет т.3, лежащей в области критического режима статич хар-ки. В ГВВ установиться КР с меньшим размахом I и большей амплитудой Uк, чем в НР (остаточное Uк уменьш. => Iк увелич-ся) т.3 – граница между НР и ПР. дальнейшее увеличение Rн (при условии Rэкв 1 в импульсе Iа нет «-» выброса =>все электроны перехватывает управляющая сетка, Iс значительно больше, что приводит к чрезмерному разогреву сетки и выходу анода из строя.изменение формы импульса I выходного электродапозволяет классифицировать напряженность работы ГВВ. В НР импульс I имеет выпуклую вершину, когда θверхнее=0. Плоская вершина импульса или с незначительным провалом θв<3° хар-ет КР, а в ПР имеется значительный провал θ>>3°. В сильно ПР в импульсе Iк появляется обратный выброс, а импульс Iа раздваивается


Нагруз. хар-ми ГВВ наз-ся зав-ти I,P и КПД от сопр-я нагр. сист. Рассм- м I_к1m=f(Rн).

Амплитуда 1-ой гармоники I_к1m и постоян. сост-щей I_к0 по мере увелич. сопр-я нагруз.сист. сначала падет медленно до критич.реж., что объясн-ся незначит. изменением размаха имп-са I_к с увелич. Rнс(Rое). В области недонапряженного реж. с переходом в перенапряжен.реж. оба тока нач-т падать быстрее , т.к. в этой области статич.хар-к не только уменьш-ся размах имп-са I_к, но и появл-ся провал в его верх. части, глубина кот. увелич. по мере возростания напряжен.реж. ген-ра. Величина Um= I_к1m *Rнс.

Л
инейно связь с Rнс увелич. до знач-я критич.реж., т.к. амплитуда I_к1m увелич. незначительно и в произвед-и I_к1m *Rнс преобл-т второй сомножитель. В перенапряж.реж. это произвед-е , а с ним и ампл-да Um мен-ся в небольш. пределах. Это происх-т из-за того, что увелич. Rнс от части компенсир-ся резким спадом тока 1-ой гармоники.

Рассмотрим графики изменения P_о, P_колеб, КПД, P_{коллектора.}

График подводимой P_о повторяет форму кривой I_ко , что следует из выражения, что P_о= I_ко * U_пит. Колебат. P_колеб =0,5* (I_к1m )²* Rнс. При Rнс=0 P_колеб тоже равна 0 следов-но вся потребляемая P рассеивается на коллекторе. По мере увелич. Rнс до критич.реж. P_колеб увелич., а затем падает, что объясн-ся преоблад-ем множителя Um в недонапряж.реж. и уменьш. ампл-ды I_к1m при относит. постоянстве Um в перенапряж.реж.

P_{рассеив} на коллекторе уменьш. по мере увелич. Rнс ее гр-к построен на разности ординат P_{рассеив} = P_о - P_колеб. Кривая для КПД (КПД= P_колеб / P_о ) опред-ся из анализа этого сопротивления. С увелич. Rнс до знач-я Rнс.кр. P_колеб увелич., а P_о уменьш., поэтому КПД растет. В пернапряж.реж.обе P уменьш., но P_колеб уменьш. несколько быстрее. Исслед-е реальных режимов работы показ-т, что мах КПД лежит в области слабонапряжен.реж.( после критического).

Анализ нагр.хар-к ГВВ позвол-т сделать ряд выводов: работа ГВВ в недонапряж.реж. сопровожд-ся больш. тепловыми потерями на коллекторе, что может послужить причиной его разрушения. В этом реж. низкие знач-я P_колеб , а от ист-ка коллект.пит-я потребляется больш. P . В сильноперенапряж.реж.невелики знач-я осн. показателей ГВВ. Для исп-я наиб. приемлемого критич.реж., кот. хар-ся мах P_колеб, большим КПД, и сравн-но малыми потерямина коллекторе. Слабонапряжен.реж. имеет мах КПД , но P_колеб меньше ,чем при критич.реж. Для ламповых ген-ров нагр.хар-ки имеют такой же вид и приведенные выводы остаются справедливы. Но сильноперенапряж.реж. для ламп опасен из-за больших токов управл.сетки, что может вывести лампу из строя. У VT ген-ров с увелич. напряж-ти увелич. P_{рассеив} на базе, но уменьш. P_{рассеив} на коллекторе следов-но тепловой режим для п/п ген-ров сохраняется.

40 Нагрузочные хар-ки ГВВ. Графики изменения мощности Р и кпд η. Анализ нагрузочных хар-к, выгодных режимов ГВВ.
Нагрузочная хар-ка – зависимость токов, мощностей и КПД от сопротивления нагрузочной системы.

А
мплитуда Ikm1 и постоянная составляющая Iко по мере возрастания Rнс сначала убывают медленно до КР, что объясняется незначительными изменениями размаха Iкс ростом Rнс в НР. С переходом в ПР ба тока начинают убывать быстрей, т.к. в этой области в соответствии со статич. хар-кой не только уменьшается размах Iк, но и появляется провал в верхней части, глубина которого увеличивается по мере возрастания напряженности режима ГВВ. Величина Um=Ikm1*Rнс (1) линейно связана с Rнс, возрастает до значения КР, т.к. амплитуда Ikm1 уменьшается незначительно и в (1) преобладает второй сомножитель. В ПР (1) и с ним амплитуда Um меняются в небольших пределах, т.к. продолжающее возрастать Rнс компенсируется более резким спадом Ikm1. График подводимой Ро повторяет форму кривой для Ikо, т.к. Ро= Ikо*Uпит (Uпит=const). Рколеб=0,5* I²km1*Rнс. При Rнс=0 Ркуолеб тоже = 0 => вся потредляемая Р рассеивается на коллекторе => графики Ро и Ррасс выходят из одной точки. По мере возрастания Rнс до КРРколеб увеличивается, затем уменьшается, что объясняется преобладанием Um в НР и уменьшением амплитуды Ikm1 при относительном постоянстве um в ПР.Ррасс на коллекторе уменьшается по мере роста Rнс т.к. ее графики построены по Р расс=Ро-Рколеб. Кривая для КПД определяется η=Ркол/Ро. С увеличением Rнс до значения Rнс Крит Рколеб увеличивается, в Рпотребляемая уменьшается => КПД увеличивается. Исходя из реальных режимов работв макс КПД лежит в области слабоПР. Работа ГВВ в НР сопровождается большими тепловыми потерями. => в НР низки значения КПД и Рколеб, а от источника коллекторного напряжения потребляется большая мощность. В сильноПР невелики значения осн.эл.показателей ГВВ, а потери в цепи базы растут. Для использования в ГВВ приемлим КР, который хар-ся макс Рколеб, достаточно большим КПД и сравнительно малыми потерями на коллекторе. Следует обратить внимание на слабоПР, т.к. так макс КПД, хотя при этом Р колеб < чем в КР. Для ламповых Г нагр. хар-ки имеют такой же вид. Но сильноПРдля ламп опасен из-за больших токов управляющей сетки, что может вывести лампу из строя. У транзисторных Г с увеличением напряженности увеличивается Ррасс на базе, но уменьшается Ррасс на коллекторе => тепловой режим для тр-ров сохранен.
Динамич. хар-ки всегда располагаются на поле статических и именуются в соотв-ии с названием сист.коорд-т: проходные, выходные и входные. Задается U_см , при кот. нач.раб.точка нах-ся у основания статич.проходной хар-ки, снятой при напряжении на коллекторе, при U_к=U_пит. Ампл-ду U_возб примем такою, чтобы полностью использ-ть статич.хар-ку. При отриц.полуволне U_возб транзистор закрыт и I_к отсутствует, динамич.хар-ка располаг-ся горизонтально, совпадая с осью абсцисс (отрезок 1-2). В положит.полупериод транзистор открыв-ся, I_к увелич-ся по мере увелич.мгновенного напряжения U_возб =U_см +U_вх.м. .

В динамич реж.увелич I_к ,что приводит к увелич.падения напряжения на нагрузке в следствие чего мгновенное напряжение на коллекторе уменьш-ся и U_к =U_пит +U_м*sin wt .

I_к нарастает до мах значения, а динамич.хар-ка достигает наивысшей точки 3. Можно построить динамич.хар-ки в вых.системе. В положит.полупериод U_б увелич., транзистор откр-ся, I_к увелич-ся, U_к уменьш-ся, раб.точка перемещается вверх, при наибольшем значении U_возб раб.точка нах-ся в т.3’. В отриц.полупериод транз-р закр-ся U_н изменяет полярность, следовательно анод складывается с U_пит , а результирующее напряжение на коллекторе увелич-ся. Раб.точка перемещ-ся по оси абсцисс до т1’. В момент мах значения ампл-ды, U_к будет мах и равно U_мах =U_пит +U_м*sin wt .

В классе С при Өн>90° раб.точка распол-ся левее т.2 на проходной хар-ке и правее т.2’ на вых.хар-ке.

В классе АВ при 90°<Өн<180° раб.точка смещ-ся в противоположнуу сторону, т.о.при работе транзистора с отсечкой динамич.хар-ка имеет 2 участка: наклонный и горизонтальный (активный и пассивный).

Импульс I_к, образующая кот. имеет форму усеченной синусоиды. С увелич.нелинейности статич.хар-к наклонный участок динамич.хар-ки приобретает кривизну, а образующая коллекторного тока – колоколообразную форму. Этот эффект проявл-ся тем заметнее, чем больше I_б и хар-но для более мощных транзисторов. Такое же искажение формы в большей степени усиливается по мере приближения раб.частоты ГВВ к граничной частоте транзистора.