Мостовые схемы сложения. АГ гармонических колебаний. Общие сведения и основные положения. LC-автогенераторы. Стабилизация частоты автогенератора

Страницы работы

Содержание работы

Лекция 11. Мостовые схемы сложения

11.1. Схемы на трансформаторах – линиях.

Рассмотрим схемы сложения для N>2  идентичных генераторов на трансформаторах- линиях 1:1 со сложением по напряжению когда  и Rн=NRlx и по току   и

А). схема сложения по напряжению

В этой схеме Rб включения по схеме многолучевой звезды. В ней  проходит повышение нагрузочного сопротивления  Rн=NRlx , что очень важно при построении низкоомных транзисторных генераторов.

Продольные напряжения на линиях оказываются неодинаковыми. Наибольшие из них              Uпр=(N-1)Ur.

На N-ой линии Uпр=0.

Б). схема сложения по току

В этой схеме Rб включены по схеме многоугольника. В ней в номинальном режиме продольные напряжения на линии отсутствуют.  N- фазономгененирующая линия . На ней отсутствует продольное напряжение и ее длину уменьшают до 0, т.е. закорелавиют  Uпр вызывают продольные токи, которые должны быть значительно меньше основных токов.

Мостовые схемы на трансформаторах с магнитной связью или Т-линиях обычно выполняют при достаточно больших нагрузочных сопротивлениях (выше 10 … 20 Ом) в диапазоне частот от 100 мГц до 1 ГГц при мощностях до 20кВт.

Наряду с указанными схемами в РПУ при построении как мощных ламповых ПРД ДВ и СВ, так и ПРД в диапазонах УКВ и СВЧ, где требуются небольшие коэффициенты перекрытия по частотам,  широко используются   резонансные узкополосные мостовые схемы.

11.2. Резонансные мостовые схемы.

Принцип построение резонансных мостовых схем рассмотрим на примере сложения мощностей N идентичных синфазных генераторов.

Общая структурная схема содержит N  одинаковых 4-полосников и N- Rб=Rlx включенных по схеме многолучевой звезды.  4-полосники обеспечивают ∆4=±90 и трансформатором  RlxNRн.

В этой схеме токи всех генераторов суммируются в основной нагрузке Rн и компенсируются Rб. Если Rн, Rlx, Rб резнетивны , то в качестве 4-полосников можно использовать П-обр или Т-обр, но LC-элементах, обеспечивающие ∆4=±90.

Схемы

С одинаковыми Х=Хl=Wol=|Xe|=1/WoC

Wo - рабочая частота

С позиции дополнительной фильтрации высших гармоник,  а  также  практической реализации LC – элементов в микрополосном исполнении на УКВ и СВЧ предпочтительные 4-полосники в виде ФНЧ, а именно:

Схемы

Или ƛ/4 отрезки длинных линий с ЭЛ длиной lэ= ƛ/4

L Ze=X

Если геометрическая длина получается большой, линию можно  укоротить  (lэ= ƛ/4), а на ее входе и выходе включить Lдоп

 Формулы схема

В этой схеме

Для наибольшей широкоплоскости надо выбрать коэффициенты  трансформации n=1. При этом X=Ze= Rlx= Rб= Rн=Rlx/N

Nт=W1/W2

11.3. Сложение мощностей ГВВ в пространстве. Понятие о ФАР.

Сложение мощностей можно осуществлять в пространстве при работе 2 и более автономных ПРД на одной частоте от одного возбудителя на разные антенны. В этом случае происходит сложение 2/м полей, создаваемых антеннами.

Для ослабления связи между выходными насадками ПРД через антенны, антенны располагают на расстоянии не менее 3 ƛ/4 одна от другой. При этом антенны должны питаться синфазными потоками.  Если вводить некоторую разность фаз в токи, питающие антенны, то можно поворачивать диаграмму излучения антенн. Это делается введением специальных фазовращателей как показано на рисунке.

Схема

В диапазонах ДВ и СВ из-за больших геометрических размеров антенн ограничиваются сложением мощностей двух ПРД.

В КВ диапазоне такой способ используется широко. Например, 4ПРД с Р по 1кВт  при расстановке штыревых антенн наи соответствующем фазонировании эквививалентны одному ПРД Р=16кВт.

В диапазоне сантиметровых волн, где геометрическая длина  ƛ/2 вибраторов и расстояния между ними небольшие, а ВЧ генераторы на П/П приборах Р=1...10Вт имеют малые габаритные размеры, удается в небольшом объеме на малой площади установить до 1000 отдельных ВЧ генераторов и антенн. В этом случае Р˷ повышается на 2 … 3 порядка при высокой надежности, т.к.  выход из строя даже десятков отдельных ВЧ генераторов приводит лишь к незначительному снижению мощности.

Введением соответствующей фазировки отдельных ВЧ генераторов формируется узкая поворачивающаяся в широких пределах диаграмма направленности. Такие устройства называются ФАР – фазированными антенными решетками.

Лекция 12. АГ  гармонических колебаний. Общие сведения и основные положения.

12.1. Основные понятия и определения.

12.2. Обобщенная структурная схема. АГ.

12.3. Типы АГ.

12.1.  автогенераторы (автомобильные системы) предназначенные для создания электрических колебаний путем преобразования энергии источника постоянного тока в энергию электрических колебаний требуемой частоты и формы.

   В зависимости от формы вырабатываемых напряжений размыслот генераторы гармонических и импульсивных колебаний. Генератор гармонических колебаний вырабатывает колебание, в спектре которого присутствует одна гармоника. Генератор импульсивных колебаний вырабатывает колебания, содержащие широкий спектр гармонических сопоставляющих, часто имеющих соизмеримые амплитуды.  Также в измерительной технике применяются генераторы линейных пилообразных напряжений и автогенераторы случайных колебаний – шумовые генераторы.

    Независимо от назначения и схемотехнического выполнения автогенератор состоит из:  нелинейного элемента (эл. Лампы, транзистора или диода),  цепи положительной обратной связи и источника питания постоянного тока. Форма и частоты выходных колебаний определяются только параметрами самого АГ. Генератор гармонических колебаний должен обязательно содержать узкополосную колебательную систему.

    Генератор импульсных колебаний в своей основе использует зарядно-разрядные или накопительно-поглощающие явления, протекающие в широкополосных энергоемких цепях положительной обратной связи.

    Для возбуждения генератора гармонических колебаний и их генерации необходимо, чтобы часть мощности от колебательной системы подавалась на его вход по цепи ПОС. другими словами он возбуждает «сам себя».

    Механизм возникновения колебаний можно упрощенно трактовать следующим образом. В момент запуска в колебательной системе АГ самопроизвольно переходными процессами, т.е. возникают слабые свободные колебания, обусловленные включением источников питания, замыканием цепей, сцепками потоков и напряжений в усилительном приборе.  Благодаря цепи ПОС часть энергии колебаний, возникающих на выходе поступает на его вход. Ввиду наличия узкочастотной колебательной системы, колебания происходят на одной частоте Юр и резко затухают на других частотах.

    В канале, после включения питания АГ, усиление сигнала происходит в линейном режиме, а затем, по мере роста амплитуды колебаний, существенную роль начинают играть нелинейные свойства активного элемента. В результате амплитуда выходных колебаний АГ достигает некоторого установившегося  уровня и становится неизменной. Энергия, отбираемая у источника постоянного тока активным элементом за один период колебаний, оказывается равной энергии, расходуемой за то же время в нагрузке, т.е. возникает стационарный режим работы АГ.

Похожие материалы

Информация о работе