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 Rlx →NRн.
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 на 5м и 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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.