close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1-ая ч. курса УГФС Кадры 7

код для вставкиСкачать
Анализ сложной схемы выхода с энергетических позиций
Рассмотрим сложную схему выхода, состоящую из двух
связанных резонансных контуров: антенного (нагрузочного) контура
и промежуточного контура.
X2
RЭ
X1
r1
r2
I m пк
Пк
X4
r3
X3
r4
I m Aк
Ак
Xн
rн
С точки зрения теории цепей возможно несколько подходов к
анализу ЦС. Поскольку нас будут интересовать только
энергетические параметры сложной схемы входа, целесообразно
воспользоваться следующим приемом.
1. Будем полагать, что элементы антенного и промежуточного
контуров определяются при нулевой связи, как это показано на выше
приведенном рисунке. В этом случае антенный контур образован
4 и Z
 н , а полное сопротивление контура определяется
элементами Z
равенством
 Ак()  Z
4 Z
 н  (r4  rн )  j(X4  Xн ).
Z
 1, Z
 2,Z
 3 , причем
Промежуточный контур образован элементами Z
 3 является элементом межконтурной связи, а элемент Z
 1элемент Z
элементом связи ЦС с АЭ ВУМ. Полное сопротивление
промежуточного контура на холостом ходу будет равно
 пк ()  Z
1  Z
2 Z
 3  (r1  r2 r3)  j(X1  X2  X3 ).
Z
3 и Z
 1 - это высоко добротные элементы,
2. Элементы связи Z
поэтому влиянием сопротивлений потерь r3 и r1 на межконтурную
связь и входное сопротивление ЦС можно пренебречь. Их влияние
следует учитывать только при расчете КПД промежуточного контура.
Заменим двухконтурную ЦС эквивалентной одноконтурной, в
которой влияние второго контура учитывается с помощью внесенного
сопротивления. Целесообразнее оставить промежуточный контур. В
этом случае эквивалентная ЦС примет вид, представленный на
рисунке.
X2

Z
Э
X3
r2
r3
X1
I m пк
X вн
r1
Пк
r вн
Величину внесенного в промежуточный контур сопротивления
при результирующей добротности промежуточного контура более 10
рассчитывают по формуле
 2
X23
X23
X23
Zвн   (Z3 ) 
ZАк rАк  jXАк  r 2Ак  X2Ак rАк  j r 2Ак  X2Ак XАк .
В этой формуле rАк  (r4  rн ); XАк  (X4  Xн ).
Как следует из приведенного соотношения, в промежуточный контур
вносится активная составляющая внесенного сопротивления
X23
rвн  2
rАк ,
2
r Ак  X Ак
и реактивная составляющая
X23
Xвн   2
XАк .
r Ак  X2Ак
Знак реактивной составляющей внесенного сопротивления всегда
противоположен знаку расстройки антенного контура. Графики
зависимостей внесенных активной и реактивной составляющей
сопротивлений показаны на рисунке..
rвн max
rвн
Xвн
X Ак
0
Состояние, когда XАк  0 , соответствует настроенному антенному
контуру и работе ЦС на частоте полного резонанса. Величина
активной составляющей внесенного сопротивления достигает
максимума
X23
rвнmax 
.
rАк
Входное сопротивление ЦС можно найти из соотношения
 2
X12
ZЭ   (Z1 ) 
Zпк rпк  rвн  j(Xпк  Xвн ) .
В этом выражении rпк  (r1  r2  r3 ) и Xпк  (X1  X2  X3 ) активная и реактивная составляющие полого сопротивления
промежуточного контура в режиме холостого хода.
Входное сопротивление ЦС будет чисто активной величиной,
если добиться условия резонанса
Xпк  Xвн  0 .
X12
X12
R
RЭ 

 Эхх .
rпк  rвн r (1  rвн ) 1  n
пк
rпк
В формулу введен коэффициент n 
rвн
.
rпк
Этот коэффициент получил название степени связи антенного
X12
контура с промежуточным контуром, а сопротивление RЭхх 
rпк
называется входным сопротивлением ЦС в режиме холостого хода.
Если считать, что на резонансной частоте контурный ток во всех
элементах ПК одинаков, то КПД промежуточного контура можно
рассчитать по формуле
2
Р~ Ак
0.5  Imпк
 rвн
n
.
~пк 


2
Р~
0.5  Imпк (rпк  rвн ) 1  n
Графики зависимостей ~ пк , RЭ как функции степени связи
показаны на рисунке. Здесь же показан уровень критического
сопротивления нагрузки, при которой АЭ ВУМ отдает максимальную
мощность. Зависимость мощности, отдаваемой АЭ ВУМ в ЦС, и
мощности, поступающей в антенный контур, показаны на следующем
рисунке.
R Э ;  ~ пк
R Эхх
1
 ~ пк
R Экр
RЭ
0
ПНР
nкр
ННР
n
Р ~ ; Р ~ Ак
Р ~ кр
Р~
Р ~ Ак
Р ~ хх
nопт
0
ПНР
nкр
n
ННР
RЭхх
.
1  nкр
P~ Ак Р~ ~пк .
RЭкр 
На энергетические показатели ЦС оказывает выбор величины
сопротивления RЭхх. Вводится понятие нагрузочной способности
промежуточного контура
а
RЭхх
.
RЭкр
Легко установить связь между критической степенью связи nкр
и нагрузочным коэффициентом «а».
Из этого соотношения получаем
nкр  а  1. Если
подставить это выражение в формулу для расчета КПД
промежуточного контура при работе ВУМ в критическом режиме,
получим
nкр
1
~пк кр 
 1 .
1  nкр
а
1
0.8
 ~ пк кр
0.6
0.4
0.2
а
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Оптимальная степень связи соответствует максимуму мощности,
передаваемой в антенный контур. При больших нагрузочных
возможностях промежуточного контура (а>4) различия между nкр и
nопт малы, поэтому ограничиваются расчетом только nкр. Но при
малых значениях «а» расчет оптимальной связи необходим, т.к.
позволяет реализовать более высокий КПД сложной схемы выхода.
Это можно сделать аналитическими методами с помощью
обобщенных нагрузочных характеристик. Но чаще оптимальную
связь находят экспериментальным путем.
Работа ВУМ с резонансными цепями согласования в
диапазоне частот
Как упоминалось ранее резонансные цепи согласования наиболее
целесообразно использовать при работе ГВВ на фиксированной
частоте, либо в диапазоне частот с kf <1.1 без перестройки в пределах
полосы пропускания по уровням 0.9 (-1дБ) или 0.7 (-3дБ). Но иногда
резонансные цепи согласования используют в более широком
диапазоне частот, для чего в цепь согласования вводят управляемые
переменные элементы перестройки. Пример такой цепи показан на
рисунке.
Простая схема выхода
X2
Rэ
АК
X1
X3

Z
н
Сложная схема выхода с двумя контурами
X2
Rэ
X4
X3
X1
ПК

АК Z
н
X5

Z
н
Сложная схема выхода с тремя контурами
X2
Rэ
X1
Rэ
ПК1
X4
X6
X5
X3
ПК2
X7

АК Z
н
Rн
Особенностью таких цепей является то, что на любой частоте
рабочего диапазона добиваются состояние резонанса либо полного,
либо частичного. Для выполнения операции настройки вручную
требуются индикаторы состояния ЦС и определенный алгоритм
выполнения ее тройки.
Для проведения автоматической настройки необходимы датчики
состояния ЦС, например, датчики модуля, датчики фазы, датчики
проходящей мощности, датчики рассогласования и другие.
Информация, снимаемая с датчиков, обрабатывается. На основании
обработки вырабатываются команды управления, которые поступают
на исполнительные устройства. Исполнительные устройства
изменяют перестраиваемые реактивные элементы. Процесс ручной и
автоматической настройки достаточно продолжителен. Поэтому для
перехода с одной рабочей частоты на другую требуется время.
Задачей настройки является настройка ЦС в резонанс,
сохранение требуемой фильтрующей способности и обеспечение
чисто активного входного сопротивления ЦС, равного расчетной
критической нагрузке.
Для выявления зависимости входного сопротивления ЦС от
частоты
целесообразно
получить
зависимость
входного
сопротивления ЦС от параметров схемы. Выполнив эту операцию,
получим:
Для простой схемы выхода
[X1 (0 )]2
RЭ 
 ~  Rн (0 ) .
2
[X3 (0 )]
Для сложной схемы выхода с двумя контурами
[X1 (0 )]2 [X5 (0 )]2 ~пк
.
RЭ 


2
[X3 (0 )] Rн (0 ) ~ Ак
Для сложной схемы выхода с тремя контурами
[X1 (0 )]2 [X5 (0 )]2
~пк1  ~ Ак
.
RЭ 


R
(

)

н
0
2
2

[X3 (0 )] [X7 (0 )]
~ пк2
Как следует из приведенных формул, проблема обеспечения
постоянства входного сопротивления нагрузки достаточно сложная и
неоднозначная задача.
Если сопротивление нагрузки Rн частотно независимая
величина, то обеспечение RЭ const наиболее просто достигается для
простой схемы выхода и сложной схемы выхода с тремя контурами.
Для этого достаточно взять попарно элементы связи одного знака.
Для сложной схемы выхода с двумя контурами этого
недостаточно. Необходимо предусмотреть возможность изменения
связи с нагрузкой. Небольшие изменения КПД отдельных контуров
влияет на изменение входного сопротивления крайне незначительно.
Документ
Категория
Радиоэлектроника
Просмотров
15
Размер файла
678 Кб
Теги
угфс, кадры, курсач
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа