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 6

Структурная схема ГВВ имеет вид:

Рис. 3. Структурная схема ГВВ.

Структурная схема удобна при рассмотрении усилителя мощности, умножителя частоты, модулятора. Структурная схема позволяет расчленить ГВВ на отдельные узлы, которые можно рассматривать самостоятельно.

С помощью структурной схемы рассмотрим баланс мощностей в выходной цепи ГВВ. Следуя второму закону Кирхгофа запишем уравнение для выходной цепи АЭ ГВВ:

                                                     (1)

Левую и правую часть выражения (1.1) умножим на  и проинтегрируем:

         (2)

В правой части (1.2) первое слагаемое есть ничто иное, как мощность, потребляемая АЭ:

                                        (3)

а второе слагаемое – мощность на выходе АЭ:

                                       (4)

Разность этих мощностей представляет собой бесполезную мощность, затрачиваемую на нагрев выходного электрода. Назовем ее рассеиваемой:

                                                         (5)

На входе АЭ действует напряжение:

                                                (6)

Действуя аналогично для баланса мощностей во входной цепи можно получить следующее уравнение:

                                                   (7)

Суммарная рассеиваемая мощность в активном элементе определяется формулой:

                                                   (8)

Значение  не должно превышать максимально допускаемую мощность рассеивания электронного прибора, указываемую в его паспорте.

Высокочастотная колебательная (“электронная”) генератора в соответствии с формулой (1.4) может быть записана в виде:

                            (9)

где  - сопротивление нагрузочной системы.

Выходная мощность ГВВ, т.е. мощность которая выделяется на активном полезном сопротивлении нагрузки

                                             (10)

где  - коэффициент полезного действия колебательной системы (к.п.д.). Эффект преобразования энергии источника постоянного тока в энергию высокочастотных колебания характеризуется к.п.д.:

                                          (11)

Выражение  называют коэффициентом использования напряжения источника питания или коэффициентом напряженности режима.

Выражение  - коэффициентом формы выходного тока.

Таким образом, электронный к.п.д. определяется соотношением:

                                                    (12)

Полный к.п.д. генератора определяется формулой:

                                                     (13)

Важнейшей характеристикой ГВВ является также коэффициент усиления по мощности:

                                                     (14)

Современные радиопередатчики потребляют огромное количество энергии и поэтому вопрос об эффективности ее преобразования является, пожалуй, наиглавнейшим. Рассмотрим возможности повышения . В формуле (13) электронный к.п.д.  имеет наибольший вес, поскольку нагрузочная система состоит из пассивных элементов и пути оптимизации  очевидны и не вызывают затруднений. Сложнее дело обстоит с получением наилучшего значения . Обратимся к соотношению (12). Если предположить, что , то при работе ГВВ без отсечки выходного тока при   и , т.е. . Реально он будет не выше . Если ГВВ работает с отсечкой выходного тока, т.е. импульсами тока, то можно получить  и , т.е. . Практически наилучшее значение . Из сказанного следует, что режимы ГВВ с отсечкой тока являются энергетически более выгодными.

Высокий к.п.д. (свыше 90%) можно получить в ГВВ при его работе в ключевом режиме, когда АЭ одну часть периода находится в открытом состоянии (), а другую часть периода – в закрытом состоянии ( велико). Оба режима обеспечивают . Ключевые режимы успешно применяются в ГВВ на частотах примерно до 200 МГц. Ухудшение переключательных свойств АЭ ограничивает использование ключевых режимов на более высоких частотах.