РПДУ шпоры для экзамена. 1. Классификация диапазонов рабочих частот
 Скачать 4.66 Mb.
|
|
41 Проходная и выходная динамические характеристики. Изменение импульса Iк в зависимости от частоты.  З  ададимся Uсмещения. Начало рабочей точки у основания проходной хар-ки, снятой при U=Uк=Uпит. Uвх выбираем такое чтобы использовать статич.хар-ку Uк=Umin. При «-» полуволне U возб-я транзистор закрыт. Iко=0 и дин. Хар-ка располагается горизонтально, совпадая с ОХ и выражается отрезком 12. при «+» полуволне транзистор открывается => Iк увеличивается и по мере увеличения мгновенного Uб Uб= Uсм+ Um*sinwt => хар-ка перемещается и проходит черех точку 3, где Uк= Uкмин. Если бы транзистор работал в статическом режиме, когда Rн=0 изменение тока определялось статической хар-кой, снятой при Uк= Uпит. В динамическом режиме увеличение Iк приводит к увеличению падения напряжения на нагрузкев следствии этого мгновенн. Uк уменьшается и Uк= Uпит- Um*sinwt => каждая следующая точка дин. хар-ки принадлежит статич. хар-ке, снятой при меньшем значении Uк. При Uбмакс т.е. Uбмакс=Uсм+ Um*sinwt, Iк нарастает до Iк макс, а динамич. хар-ка достигает наивысшей точки 3. потом Uвозб убывает и все процессы повторяются с «-» знаком. («+» - Uб возраст. – транз-р открывается – Ik растет – Uк убывает – раб.точка вверх – при Uбмакс Uк мин – Iк определяется точкой 3’). Класс С – θнижнее <90°, раб. Точка располагается левее т.2 и правее т.2’. Класс АВ 180°>θн>90°, раб. Точка перемещается в противоположную сторону. Крутизна наклонного участка зависит от Rнс и угла отсечки, чем они больше, тем меньше крутизна. Класс А при θн=180° дин. Хар-ка имеет только наклонный участок, а начальная рабочая точка располагается на середине. С увеличением нелинейностистатич. хар-ки наклонный участок динамич. хар-ки приобретает значительную кривизну, а образующая импульса Iк колоколообразную форму. Этот эффект тем заметнее, чем больше ток базы и более характерен для мощных транзисторов. Такие искажения формы импульса усиливаются по мере приближения рабочей точки ГВВк граничной частоте транзистора. 4  2 согласование двухтактного выходного каскада РПдУ (деци)метрового диапазона волн с несимметричным каоксиальным кабелем с применением цилиндрического стакана длинной λ/4. В выходном каскаде имеется симметричная схема выхода. Для перехода на несимметричный коаксиальный кабель используется цилиндрический стакан длинной λ/4. Внутренняя поверхность стакана и металлическая оболочка фидера образуют отрезок четвертьволновой линии, замкнутый дном стакана. В следствии большого входного сопротивлениялинии провод, соединеннный с оболочкой фидера и стаканом, оказался изолированным от корпуса => это дает возможность использовать несомметричный коаксиальный кабель в выходной симметричной ступени ГВВ. Металлический цилиндр («стакан») длиной в четверть волны охватывает внешнюю оболочку коаксиального кабеля и припаян к ней с нижней стороны. Внешняя часть цилиндра соединяется с экраном двухпроводной экранированной линии.Сопротивление нагрузки для коаксиальной линии при точной настройке «стакана» остается примерно равным входному сопротивлению симметричной пинии в точках присоединения к коаксиальной линии. 43. Динамический режим работы электронного прибора в ГВВ Динамический режим – режим работы с нагрузкой. Особенность режима в том, что при наличии переменного напряжения на сетке анодное напряжение изменяется, т.к. часть последнего падает на нагрузочном сопротивлении. Uа=Eа-Iа*Rое -(1) Когда увелич-ся Iа и увелич-ся падение напряжения на нагрузке, то Uа уменьш-ся, т.е. изменяется в обратную сторону по сравнению с сеточным напряжением. Нач.точка А динамич.хар-ки совпадает с нач.статич.хар-ки, т.к. I=0. При уменьшении отриц.напряжения на сетке лампа отпирается и появл-ся анодный ток, кот. создает падение напряжения в соответствии с выражением (1), поэтому Uа уменьшается. При дальнейшем увеличении Uс мы подойдем к статической хар-ке для Uа2=150В.  Rое =5кОМ I1== 50В/ 5кОМ=10мА I= ∆Uа/ Rое I2== 100В/ 5кОМ=20мА Sст»Sдин 44. Использование метода гармонической линеаризации для анализа ГВВ. Конечная цель анализа ВЧ генераторов. Обобщенная схема ГВВ  Электрический прибор можно изобразить в виде генератора тока Ir, с внутренней проводимостью и выходным сопротивлением. Назначение согласующих цепей состоит в согласовании входного и выходного сопротивления. Все четырехполюсники являются нелинейными и частотнозависимыми. Конечная цель анализа работы ВЧ генератора при подаче на его вход одночастотного сигнала, который выражен Uвх(t)=Uвхsinwt, состоит в: 1)В определении энергетических параметров выходного мощного ВЧ сигнала, поступающего в нагрузку Pвых. 2) Мощность потребления от источника питания P0 к η Определение условия оптимального режима работы ВЧ генератора, определяется согласно выбранному критерию. Таким критерием могут быть: максимальный η, максим коэффициент усиления по мощности, минимальные искажения, вносимые усилителем в сигнал и ширина ПП. 3) Расчете и построении различных характеристик генератора: динамической, нагрузочной, амплитудной, амплитудно-частотной. 4)Дополнительный анализ может вовлекать расчеты, которые проводятся при усиленных модулированных импульсах сложных ВЧ сигналах, например многочастотный, дискретный. Перечисленные параметры и характеристики могут находиться с помощью различных методов расчетов. Наиболее применимым является метод гармонической леаниризации. При использовании этого метода на вход ГВВ подается напряжение синусоидальной формы, на выходе это напряжение существенно искажается и для восстановления первоначального вида входного сигнала искажения напряжения восстанавливаются за счет использования метода Фурье. Согласно разложению в ряд Фурье сигнал равен сумме постоянной составляющей и некоторых гармоник. Из этой «смеси» можно выделить (с помощью фильтра) только первую гармонику сигнала. Эту функцию выполняет выходная согласующая цепь в схеме ВЧ генератора, поэтому напряжение на нагрузке снова приобретает синусоидальную форму. Именно в этом – фильтрации несинусоидального сигнала и выделении из него первой гармоники и преобразовании в синусоидальный сигнал состоит сущность метода гармонической леаниризации. Анализ работы ГВВ определяется с помощью ВАХ, формы тока на выходе при подаче на вход синусоидального сигнала.
45. Формирование импульсов коллекторного тока в ГВВ в недонапряженном, критическом и перенапряженном режимах. Анализ провести по выходным аппроксимированным характеристикам биполярного транзистора в динамическом режиме. Из нагрузочной характеристики КПД видно, что максимального значения КПД выходной цепи генератора достигает в слегка перенапряженном режиме. Амплитуда первой гармоники  и постоянная составляющая  выходного тока сначала медленно убывает до критического режима. Это уменьшение инебольшое. Им можно пренебречь и для ориентировочного расчёта принять значения иconst и равными  и  .С переходом в перенапряженный режим оба тока убывают быстрее, т.к. в этом режиме происходит перераспределение тока исходного электрода между управляющим и выходным электродами. В импульсе выходного тока появляется впадина, увеличивающаяся по мере возрастания напряженности режима. Эта впадина образуется из-за ответвления тока в цепь управляющего электрода. В сильно перенапряженном режиме ответвление тока в цепь управляющего электрода может достигать настолько значительной величины, что импульс выходного тока раздваивается. Как видно из рисунка, в слабо перенапряженном режиме появляется верхний угол отсечки θ1, а в сильно перенапряженном режиме – второй нижний угол отсечки θ2. Выходное напряжение  в недонапряженном режиме возрастает до области критического режима, т.к. RЭ увеличивается, а уменьшается незначительно. В перенапряженном режиме это произведение меняется в небольших пределах, т.к. резкое уменьшение тока компенсируется увеличением RЭ. Следовательно, усилительный элемент в недонапряженном режиме можно рассмотреть как генератор тока, а в перенапряженном режиме – как генератор напряжения. Нагрузочная характеристика подводимой мощности Pо повторяет форму кривой для , т.к.  , а значение напряжения питания – постоянное. Мощность, рассеиваемая на выходном электроде, с увеличением RЭ уменьшается. Выводы:1. Для получения максимальной мощности  и достаточно большого значения КПД η оптимальным является критический или слабо перенапряженный режим. Из нагрузочных характеристик видно, что максимумы точек 1и2 их не совпадают. Максимальная колебательная мощность создаётся генератором в критическом режиме, но КПД при этом несколько ниже максимального. Сказанное дает возможность выбрать режим в зависимости от того, какой из параметров необходимо обеспечить по максимуму: мощность или КПД. При этом получение максимальной мощности ограничивается предельно допустимыми параметрами усилительного прибора – мощностью и током в выходной цепи. 2. В недонапряженном режиме небольшая и низкий ηЭ, а тепловые потери  на выходном электроде электронного прибора большие, что может вызвать перегрев его и разрушение. 3.Важным достоинством слабо перенапряженного режима является незначительное изменение выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Это даёт возможность поддерживать практически const напряжение его входного сопротивления. 4. В сильно перенапряженном режиме значения основных энергетических показателей генератора ( и ηЭ) небольшие, а потери на управляющем электроде сильно возрастают. В лампе это приводит к перегреву сетки и разрушению ее. Для транзистора перенапряженный режим менее опасен, чем для лампы, т.к. из-за уменьшения рассеяния в области выходного электрода общий тепловой режим кристалла может оказаться неизменным при значительном возрастании напряженности.46 Использование ГВВ В режиме класса Д напряжение на управляющем электроде имеет форму прямоугольных импульсов, а амплитуда их выбрана таким образом чтоб активные элементы находились или в открытым или в закрытым состоянии. Открытое состояние режим насыщения. Ток выходного электрода имеет форму прямоугольных импульсов, а режим называется ключевым. Ключевые ГВВ в передатчиках мириаметровых, декометровых и гектометровых волн. Особенности ключевого режима состоят в резком почти мгновенном переходе транзистора из закрытого состояния (области отсечки) в открытое(области насыщения). При этом имеет место малая мощность рассеивания на коллекторе напряжения следовательно высокое значение КПД. Схемы с использование прямоугольной формы, либо тока, либо напряжения получили название инверторных схем. Имеют высокие значения КПД и малый уровень гармоник за счёт использование узкополосной электронной цепи контура, который придаёт току или напряжению синусоидальную форму. Применение: узкополосной сети создаёт условие когда в спектре выходного сигнала содержится или только или только 1-ым графика напряжения, или первая гармоника тока. Схема для первой гармоники напряжения может быть представлена 47. Основные требования, предъявляемые к согласующим цепям. К согласующим цепям предъявляются основные требования :
 В диапазоне гектометровых, мириаметровых, километровых волн для согласования используются магнито-стрикционные трансформаторы, которые устанавливаются для сопряжения и состоят из двух больших обмоток не связанных друг с другом.При использовании таких трансформаторов сопрягаемое UDD гальванически развязаны друг от друга т.е выполняется требование 1 и 5. С помощью этих элементов выполняется требование 4, т.к. вариометр дает возможность регулировать связь с нагрузкой.Помимо использования согласующих цепей на МИТах используются трансформаторы ШДТ (широкополосные, диапазонные, радиочастотные).  Рис.1 полное включение контура Рис.2 не полное включение контура 48.Использование умниожителей частоты в РПДУ. Утроитель частоты с применением несимметричных полосковых линий на варакторе для диапазона дециметровыхволн. Промежуточный усилитель частота колебаний на выходе которого больше частоты колебаний на входе в целое N число раз называется умножителем частоты. Использование УЧ в передатчиках позволяет :
  Рис 1 Схема утроителя на МПЛ и варакторе Контур L2C3 насторен на 2 гармонику , что увеличивает КПД умножителя.Выбор начальной рабочей точки определяется U автосмещения на R1 и R2/. 3-ая гармоника определяется системой связанных контуров L3C4L4C6, индуктивности которых выполнены на отрезках несимметричных полосковых линий.Нстройка контуров осуществляется конденсаторами С4бС6юПодбор связи между ними – С5.Согласование с нагрузкой осуществляется подбором места подключения выходного фидера к L4. 49 Связь с антенной в вых каскадах. В транзисторных передатчиках используют широкополосный ГГВ в вых каскадах, которые обеспечивают почти одинаковое усиление во всем диапазоне. Нагрузка этих генераторов – апериодическая и не обеспечивает фильтрацию высших гармоник. Для подавления гармонических составляющих и согласования вых сопротивлений рпду с Rвх антенны используются фильтры. Они как, правило, неперестраиваемые. Часто в диапазонах рпду выбираются варианты когда длинна А =  /4. в этом случае Rвх – носит емкостной характер во всем диапазоне раб частот. Можно использовать А типа (рис 1). В согласующем устройстве исрользуется контур с двумя феровариометрами 1-ый плавной настройки (В1), 2-ой настройка в резонанс (В2). В перестраиваемых рпду, работающих в КВ, Rвх А может быть емкостным, индуктивным, активным. Фильтрация высших гармоник производится фильтрами, кот рассчитываются на диапазон и включаются в зависимости от диапазона. Пример согласующего устройства при изменяющемся Rвх А (рис2). В1 – согласование Rвых мощного каскада рпду со вх А. компенсация реактивного R осущ в зависимости от поддиапазона и обеспечивается доп включением L1, C1, C2. для компенсации используется вариометр В2. если его недостаточно, то включаются части L1. Т.о. подстройка с помощью В2, а согласование В1, за счет изменения токов подмагничевания. В диапазонах дециметровых, метровых волн используются одинаковые виды связи в вых каскадах. Отличие в том, что в конструктивном исполнении на дециметровых волнах используют отрезки длины волны = /4 и нужна симметрирующая схема выхода. В качестве сим устройства используют стакан. Внутренняя поверхность и оболочка фидера – это/4 линия замкнутая на конце. В следствии большого вх сопротивления отрезка линии, провод, соединенный с оболочкой фидера и со стаканом оказывается изолированным от корпуса, поэтому можно использовать несимметричный кабель в выходной симметричной ступени ГВВ.  Рис 1 Рис 2 |