Теоретическая подготовка к работеГенератором с внешним возбуждением (ГВВ) называется радиоэлектронное устройство, предназначенное для преобразования энергии постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний высокой частоты, равной или кратной частоте входного воздействия. В том случае, когда частота выходного сигнала равна частоте входного воздействия, генератор с внешним возбуждением называется усилителем мощности (УМ). В состав ГВВ входят активный элемент (АЭ) и колебательная система (цепь согласования). Основным требованием, предъявляемым к ГВВ, является получение высокого коэффициента полезного действия (КПД) при обеспечении заданной мощности в нагрузке, что накладывает определенные ограничения на выбор режима работы АЭ и параметров согласующей цепи. Согласующая цепь обеспечивает трансформацию, в общем случае, комплексного сопротивления нагрузки в чисто резистивное сопротивление в заданном диапазоне частот, причем такой величины, при которой обеспечиваются высокие энергетические показатели ГВВ. Так как требование высокого КПД генератора обусловливает работу АЭ в нелинейном режиме, при котором в коллекторном токе АЭ содержатся высшие гармоники, то согласующая цепь обеспечивает необходимое подавление высших гармоник в нагрузке, т.е. осуществляет и фильтрацию. Коллекторный ток имеет форму периодической последовательности импульсов, которая может быть представлена рядом Фурье: Значения токов и определяют через нормированные коэффициенты разложения: и , являющиеся функциями лишь угла отсечки коллекторного тока , где – максимальное значение (высота импульса) коллекторного тока. Таблица и графики коэффициентов разложения для косинусоидального импульса даны в приложениях 1 и 2. Одной из простейших согласующих цепей является параллельный колебательный контур с достаточно высокой добротностью, включенный в коллекторную цепь усилителя мощности. Частотные характеристики такого контура показаны на рис. 1.1. В общем случае может быть использовано частичное включение контура (рис. 1.11). Контур обеспечивает не только согласование генератора с нагрузкой вблизи резонансной частоты, но и малое сопротивление для высших гармоник коллекторного тока (см. рис. 1.1), что обусловливает гармоническую форму напряжения на контуре.
а б Рис.1.1. Cхема (а) и частотные характеристики (б) параллельного
Параллельный контур характеризуют три основных параметра: резонансная частота ω 0, добротность Q и резонансное сопротивление R. Резонансная частота высокодобротных контуров до величин порядка 1/Q2 одинакова для параллельного и последовательного резонансов, а также для собственных колебаний. Ее величина определяется условием равенства в контуре максимальных значений магнитной и электрической энергий . Величина добротности определяется отношением реактивной мощности к мощности потерь Pпот , расходуемой при резонансе, , где N0 = NН = NЕ – энергия, запасенная в КС при резонансе. Из приведенных соотношений в частности видно, что величина резонансной частоты и добротности не зависит от точек измерения. В любых точках КС величина и Q одинакова. Резонансное сопротивление контура равно R = U 2 / 2 P пот , где U – амплитуда напряжения между теми точками КС, относительно которых определяется резонансное сопротивление. К этим точкам КС подключаются внешние цепи или между ними производится возбуждение контура. Основные расчетные соотношения для параллельного контура: · резонансная частота ; · изменение резонансной частоты при малом изменении его параметров ( и ) ; · характеристическое сопротивление ; · добротность контура ; · резонансное сопротивление контура ; · комплексное входное сопротивление контура , где - обобщенная расстройка. Для частот, близких к резонансной частоте контура (), ; · модуль входного сопротивления контура , при сопротивление равно ; · фазовый угол входного сопротивления нагруженного контура , при , фазовый угол равен ; · полоса пропускания контура по уровню ; · КПД контура , где P п - полезная мощность (мощность, отдаваемая потребителю энергии); P 1 - колебательная мощность (мощность, подводимая к колебательной системе); и - добротность и сопротивление нагруженного контура; и - добротность и сопротивление ненагруженного контура; - сопротивление потерь контура; - сопротивление потребителя энергии, пересчитанное в контур; -сопротивление ветвей нагруженного контура. Энергетические соотношения в контуре: · колебательная мощность ; · полезная мощность ; · амплитуда контурного тока .
|