Курс лекций по дисциплине “Методы и устройства формирования радиосигналов” (Лекции 1-34. Назначение дисциплины. Радиосигнал и его характеристики. Основные этапы развития радиотехники. Паразитные излучения в формирователях. Электромагнитная совместимость в формирователях), страница 23

Расчет режимов работы АЭ целесообразно проводить в два этапа. Сначала нужно рассчитать режим одного АЭ на мощность, равную половине заданной, используя методику расчета, справедливо для данного типа АЭ. Затем следует сделать пересчет для двухтактной схемы. Если отметить штрихом электрические величины, относящиеся к однотактной схеме, то формулы для пересчета можно записать в виде:

Остальные величины остаются без изменения, в частности:

Основной недостаток двухтактного усилителя заключается в необходимости тщательного подбора АЭ с одинаковыми параметрами, в противном случае достоинства двухтактного УМ не реализуются.

Комбинация двухтактной и параллельной схемы включения позволяет скомпенсировать один из существенных недостатков параллельной схемы: уменьшение суммарного входного сопротивления и оптимального сопротивления нагрузки. При этом входная мощность с помощью трансформатора разветвляется на 2n каналов,  где n – число параллельно соединенных транзисторов в каждом плече двухтактной схемы. Для увеличения надежности включают в коллекторную цепь каждого транзистора плавкие предохранители.

Мостовые схемы сложения мощностей генераторов имеют несомненные достоинства перед рассмотренными и широко используются в современных передатчиках, особенно СВЧ диапазона. Чтобы понять принцип действия современных мостовых схем, отличающихся большим разнообразием их конкретного исполнения, рассмотрим квадратный мост Уинтсона, показанный на рисунке.

Рис. 3. Мостовое включение двух ГВВ.

Мостовое включение двух генераторов позволяет соблюсти необходимые и достаточные требования при суммировании мощностей независимых источников радиоколебаний:

1. Надежную и полную развязку двух генераторов, которая обеспечивается при балансе моста, т.е. при равенстве произведений сопротивлений противоположных плеч моста.

2. Возможность работы генераторов на чисто активное входное сопротивление . В этом случае для генератора Г1 реактивное сопротивление X должно быть бесконечно большим, а для генератора Г2 – X0.

3. Практически отсутствие потерь мощности при суммировании, если выполняется определенные амплитудные и фазовые соотношения, подводимых к мосту сигналов.

Рассмотрим энергетику квадратного моста в начале с одним генератором, а потом с двумя источниками энергии.

При отключенном генераторе Г2 и условия   на резисторах  и  выделяется одинаковая мощность:

которая расходуется генератором Г1:

При работе на мост только одного генератора Г2 и тех же условиях, на резисторах  и  расходуется также равные мощности

которую реализует генератор Г2:

Совместная работа двух генераторов на мост при равенстве амплитуд токов  и их синфазности кардинально меняет энергетические соотношения. Выделяемая мощность на балластном резисторе равна нулю:

а в нагрузке выделяется мощность:

а т.к. , то в нагрузке мощность двух источников без потерь. При отказе одного из генераторов, выделяемая на нагрузочном резисторе мощность уменьшается в 4 раза.

Если токи  и  неравны по величине и не совпадают по фазе, т.е.

где – коэффициент, характеризующий соотношение амплитуд;

 – фазовый сдвиг между токами.

Нетрудно показать, что в этом случае коэффициент полезного действия моста равен:

Из этого соотношения следует, что мостовые схемы суммирования мощностей мало чувствительны к нарушению равенства и синфазности токов  и . Так, если генераторы отдают одинаковую мощность в цепь сложения и фазовый сдвиг между токами в нагрузке не превышает , то КПД составляет 93%. При изменении k от 1 до 0,7, КПД ухудшается всего лишь на 3%. Необходимо подчеркнуть, что все отмеченные свойства простого моста распространяется на все существующие практические мостовые схемы.

Одна из таких схем с использованием широкополосных трансформатором, применяется в коротковолновых трансформаторных передатчиков и приведена на рис. 4.

Рис. 4.

Мощности генераторов Г1 и Г2 суммируются на резисторе нагрузки . Взаимная развязка генераторов обеспечивается балластным резистором . При соответствующем выборе элементов схемы нагрузка и режим одного из генераторов не зависит от состояния другого.