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 7

Третьим способом повышения к.п.д. является применение бигармонического режима. Его идея сводится к подаче на вход ГВВ напряжения возбуждения сложной формы, состоящего из 1 и 3 гармоник ВЧ сигнала, причем напряжение 3 гармоники напряжения противофазно напряжению I гармоники. В выходной цепи ГВВ выделяется дополнительная 3 гармонике, что позволяет ГВВ работать не заходя в перенапряженный режим с амплитудой  при , т.е. . Максимальный КПД достигает высоких значений: . Ввиду сложности настройки бигармонический режим используется только радиовещательных передатчиках СЧ и НЧ, которые, как правило, длительное время работают на одной частоте.

В ГВВ, как правило, АЭ работают в режиме большого сигнала. В зависимости от приложенных к АЭ напряжений возбуждения и смещения может изменяться характеристика (угол отсечки ), протекающего тока через активный элемент. Можно сказать, что угол отсечки определяет время прохождения выходного тока через активный элемент:

, где  - круговая частота ВЧ колебаний.

Традиционно различают следующие классы режимов АЭ. , когда ток течет через АЭ непрерывно; , в этом случае длительность косинусоидальных импульсов тока больше половины периода ВЧ колебания; , когда время прохождения тока равна полупериоду ВЧ колебания;  - длительность импульса тока меньше полупериода ВЧ колебания; Д – когда ток имеет вид последовательности прямоугольных импульсов; Е – ток передается в виде треугольных импульсов и течет в течении полупериода ВЧ.

Для примера на рис.4. приведены временные зависимости выходного тока АЭ, работающего в классе А (рис.4. а) и класс В (рис.4. б), построенные с помощью метода проекций.

 а

б

Рис. 4. Временные диаграммы токов и напряжений.

а) – форма выходного тока в ГВВ в классе А;

б) – форма выходного тока в ГВВ в классе В.

Выходная мощность, КПД, коэффициент усиления ГВВ определяются типом активного элемента и его схемой включения. При изучении свойств АЭ надо знать их реакцию на входные воздействия. Если в АЭ токи являются мгновенными функциями напряжений, то такой прибор – безинерционный. Связь между мгновенными токами и напряжениями на электродах АЭ определяется статическими ВАХ.

В ГВВ находят применение различные активные элементы: электронные лампы, биполярные и полярные транзисторы. Электронные лампы относятся к мощным активным элементам, практически безинерционным в рабочем диапазоне до сотен МГц. Транзисторы уступают лампам по мощности, приходящейся на один прибор, примерно на три порядка. Биполярные транзисторы только в начальной части рабочего диапазона частот безинерционны, в значительной же его части им присущи инерционные явления. Полевые транзисторы по сравнению с биполярными имеют более значительный диапазон частот, где они работают безинерционно. Предельные параметры конкретных генераторных ламп и транзисторов можно найти в справочниках и ГОСТах. Различают три вида статических ВАХ АЭ: входные, проходные и выходные.

Известно, что вид ВАХ примерно одинаков, различая в характеристиках лишь количественные. Это позволяет применить единую методику анализа и расчета электронных режимов, справедливую для АЭ всех трех типов. Для проведения физического наглядного анализа режимов работы и получения удобных для расчета формул характеристики АЭ нужно аппроксимировать. Наиболее простой и удобной, сохраняющей основные свойства ВАХ является кусочно-линейная аппроксимация. На рис. 5 показаны аппроксимированные характеристики безинерционного АЭ, включенного по схеме с общим истоком (эмиттером, катодом):

а                                                                    б

Рис. 5. Аппроксимированные входные и выходные характеристики АЭ.

Штрихованной линией изображены реальные зависимости.

На рис. 5 приняты обозначения:

I – область недонапряженного режима, где выходное напряжение слабо влияет на выходной ток; входной ток не превышает 10% выходного тока.

II – область перенапряженного режима, в котором наблюдается сильная связь выходного напряжения с током; входной ток сравним с выходным.