книги / Радиопередающие устройства

каждый генератор должен быть согласован с нагрузкой так, чтобы он отдавал в нагрузку номинальную мощность

общая мощность, выделяемая в нагрузке, должна быть равна сумме номинальных мощностей отдельных генераторов PH= n P N\ входы суммирующего устройства должны быть взаимно неза­ висимыми; это необходимо для того, чтобы изменение режима работы любого генератора не влияло на работу всех остальных генераторов, которые по-прежнему должны отдавать в схему но­

минальную мощность; при появлении неисправности в одном генераторе мощность в

нагрузке не должна уменьшаться больше чем на величину мощ­ ности одного генератора.

Имеется еще ряд дополнительных требований, например ком­ пактность суммирующего устройства, удобство подключения ге­ нераторов к нему и др.

Сложение мощностей в общем контуре. В этом случае око­ нечный каскад передатчика выполняется в виде нескольких одно­ типных блоков, возбуждаемых синфазно от одного общего воз­ будителя. В этих схемах необходимо обеспечить синфазность нап­ ряжений возбуждения выходных каскадов блоков, которые иначе будут работать как бы на расстроенную нагрузку.

Схема передатчика, в котором сложение мощностей произво­ дится в общем контуре, приведена на рис. 1.43. На этой схеме задающий генератор ЗГ и усилитель радиочастоты УРЧ — общие для всех мощных выходных блоков Б1, Б2—Бп. Колебательные контуры всех выходных блоков связаны с общим выходным кон­ туром передатчика, в котором мощности складываются. Катушки связи L2 общего контура соединены параллельно. Достоинство

нии одного блока его можно выключить и передатчик будет продолжать работать с пониженной мощностью); недостаток схемы — .взаимная связь между блоками через общий контур нагрузки, что сильно усложняет .настройку передатчика, особенно на КВ. Поэтому схему применяют в мощных передатчиках ДВ и СВ, в которых не требуется быстрая смена волны. На частотах свыше 3 МГц такую схему не применяют из-за трудностей обес­ печения синфазной работы блоков. Взаимное влияние отдельных генераторов резко снижает надежность работы. Так, при неис­ правности в одном из генераторов сопротивление нагрузки для всех остальных может уменьшиться, что приведет к выходу их из строя.

Сложение мощностей в пространстве. Метод сложения мощ­ ностей в пространстве используют в тех случаях, когда требуется увеличить напряженность электромагнитного поля, создаваемого антенной .передатчика в заданном направлении. Сущность метода в том, что несколько автономных передатчиков работают на од­ ной частоте от одного общего возбудителя. В авиационных радио­ устройствах этот метод применяют широко, особенно в передат-

нет, то при равенстве амплитуд и фаз токов в нагрузке вся сум­

нераторов мощность другого делится пополам между сопротив­ лениями нагрузки RHи балластным РвалПоэтому выход из строя одного генератора приводит к уменьшению мощности в нагрузке в 4 раза. Чтобы не допустить столь большого уменьшения мощ­ ности, предусматривают автоматическое переключение работаю­ щего генератора прямо на нагрузку без моста.

В случае, когда токи не синфазны « амплитуды их не равны, КПД системы уменьшается. Но, как показывает анализ, мосто­ вые схемы малочувствительны к изменениям равенства и синфазности входных сигналов генераторов. Так, при изменении ам­ плитуды в 2 раза или изменении фазы на 40° КПД уменьшается всего на 10%.

Простая мостовая схема имеет существенный недостаток: на­ грузка для .каждого генератора комплексная и неодинакова по модулю; при заземлении нагрузки выход одного из генераторов должен быть симметричным, а другого — несимметричным, что требует не совсем идентичных генераторов. Поэтому обычный че­ тырехплечий мост Уитстона в качестве сумматора не применяет­ ся. Таких недостатков не имеет трехплечий Т-обрааный мост.

Схема Т-образного моста с сосредоточенными параметрами приведена на рис. 1.46. Мост составлен из .параллельного коле­ бательного контура LC1C2, нагрузки RH и балластного резистора Ябал- Контур, настроенный ,на рабочую частоту, обладает сопро­ тивлением /?э. При синфазной работе обоих генераторов токи в нагрузке V\ и 1 \ складываются, а в балласте и /" 2 направле­ ны встречно. При полной симметрии схемы взаимное влияние ге­ нераторов исключается. Т-образные мостовые устройства, по­ строенные на резонансных контурах, обеспечивают узкую полосу пропускания. Этот недостаток устраняется в схемах на широко­ полосных трансформаторах. Одна из таких схем, применяемых в транзисторных генераторах коротковолнового диапазона, приведе­ на на рис. 1.47. Мощности генераторов Г1 и Г2 суммируются на сопротивлении .нагрузки R„. Взаимная развязка генераторов обес­ печивается балластным резистором Ябал. При соответствующем выборе элементов схемы нагрузка и режим одного из генераторов не зависят от состояния другого.

Квадратурные мосты применяют в диапазоне метровых и бо­ лее коротких волн. В них равноамплитудные колебания генера­ торов взаимно сдвинуты по фазе на ср = 90о. Этот начальный сдвиг создается в фазовращателе ФВ (рис. 1.48). Четыре отрезка чет­ вертьволновых линий образуют кольцо. При этом к нагрузке Rn токи генераторов подходят синфазно и суммируются, а к балласт­ ному резистору Ябал — противофазно и вычитаются. Колебания каждого из генераторов подходят к выходу другого в противо­ фазе из-за разности хода, равной Я/2. Поэтому взаимное влияние генераторов отсутствует. При выключении одного из генераторов

ственно или через промежуточный контур. В зависимости от спо­ соба включения антенны в выходную цепь генератора различают схемы выхода: простую и сложную.

Простой схемой выходного каскада передатчика называется схема, в 1которой антенна включается непосредственно в анодную (коллекторную) цепь выходного каскада, как показано на рис. 1.50. В этой схеме выходной контур образован индуктивностями катушки связи LCB и катушки настройки LH (вариометр) и пара­ метрами антенны RA и Ха, т. е. антенный контур является выходньгм. Простая схема — одноконтурная. Настройка контура на рабочую частоту осуществляется вариометром LH. Подбор опти­ мального сопротивления нагрузки выходной цепи электронного прибора Дэ.опт осуществляется подбором коэффициента включе­ ния pL путем переключения числа витков катушки связи LCB.

Достоинства простой схемы:

хороший КПД, так как нет потерь энергии на промежуточных элементах;

простота конструкции. Недостатки простой схемы:

низкая фильтрация высших гармоник, не обеспечивающая за­ данных норм;

при обрыве антенны оставшиеся элементы не обеспечивают оп­ тимальное сопротивление нагрузки и вся подводимая мощность рассеивается на аноде лампы или коллекторе транзистора, что приводит к их перегреву и выходу из строя.

Поэтому простая схема выходного каскада в современных ра­ диопередатчиках практически не применяется. О.на может быть использована лишь в маломощных передатчиках массовой радио­ связи с малыми габаритными размерами, экономичность и прос­ тота управления которых являются решающими требованиями.

Сложной схемой выходного каскада передатчика называется схема, в которой антенна подключается к выходной цепи оконеч­ ного каскада не непосредственно, а через промежуточный контур. В этом случае колебательная система выходной цепи состоит из двух контуров: антенного и промежуточного (одного или несколь­ ких). Кроме того, могут быть добавлены фильтры.

На рис. 1.49 приведена схема выходного каскада с автотранс­ форматорной связью промежуточного и антенного контуров. Мощ­ ность генератора в этой схеме в антенну передается из контура. Таким образом, контур выходной цепи является промежуточным звеном передачи энергии от генератора в антенну. Поэтому он и называется промежуточным.

Схема выходного каскада на транзисторе, включенном с об­ щим эмиттером, приведена на рис. 1.51. Транзистор работает в режиме колебаний второго рода. В отсутствие напряжения воз­ буждения транзистор закрыт напряжением смещения + £ Бэ и то­ ки в цепи базы и коллектора не протекают. Во время положи­ тельного полупериодз входного сигнала транзистор открывается, рабочая точка на характеристике транзистора смещается вверх.

В цепи коллектора протекает ток, форма которого близка к «сину­ соидальной. Режим работы каскада является критическим.

Выходная мощность транзисторных каскадов невелика и со­ ставляет в диапазоне гектометровых волн 250 Вт, декаметровых — 100 Вт, метровых — 75 Вт и дециметровых — 30 Вт. Ламповые каскады в этих диапазонах обеспечивают мощность в сотни ки­ ловатт.

-Предельная рабочая частота транзисторных выходных кас­ кадов также ограничена. Так, .максимальная частота транзистора 2Т963А-2 составляет 10 ГГц. При работе на этой частоте каскад отдает в нагрузку мощность 1 Вт при коэффициенте усиления по мощности 3,5 и КПД коллекторной цепи т)= 0,38. А требуются на этой частоте, например, для радиолокации сотни ватт.

Достоинства сложной схемы:

лучшая, чем в простой схеме, фильтрация высших гармоник; более точная и более широкая регулировка значений сопро­ тивления нагрузки в выходной цепи генератора, так как она вы­ полняется двумя способами: изменением связи промежуточного контура с антенной и коэффициента включения контура в вы­

ходную цепь генератора (анодную, коллекторную); удобство в эксплуатации: настройка контура в резонанс и ре­

гулировка связи мало зависят одно от другого.

Недостатки сложной схемы:

КПД выходной цепи ниже из-за потерь энергии на промежу­ точном контуре и других элементах связи;

сложнее конструкция колебательной системы, больше ее га­ баритные размеры и масса;

сложнее настройка из-за большого числа регулируемых эле­ ментов.

В тех случаях, когда двухконтурная схема не обеспечивает заданной фильтрации, применяются дополнительные фильтрующие системы, представляющие собой фильтры низкой или высокой частоты, а также их сочетание. Часто применяют П-образные контуры, так как они обладают лучшей фильтрацией высших гармо­ ник. Это можно пояснить так. В параллельном одиночном кон­ туре при настройке в резонанс с рабочей частотой сопротивления

образом, П-образный контур, показанный на рис. 1.52, обеспечи­ вает в 4 раза лучшую фильтрацию, чем параллельный одиночный при той <же добротности.

При более высоких требованиях к фильтрации применяют сдвоенный П-образный контур, содержащий две индуктивности и три емкости (рис. 1.53).