Ответы на экзаменационные вопросы № 1-48 дисциплины "Радиопередающие устройства" (Назначение, классификация и обобщённая схема РПдУ. Магнетронные генераторы)

1.  Назначение, классификация и обобщённая схема РПдУ.

Назначение РПдУ - преобразование энергии постоянного тока источников питания в электромагнитные колебания и управление  этими колебаниями, а так же служат для Генерирования и усиления ВЧ, Модуляции НЧ сигналом ВЧ

Различают передатчики по мощности: очень малой мощности (<3 Вт);малой мощности (3 Вт - 100 Вт);средней мощности (100 Вт - 3 кВт);мощные  (3 кВт - 100 кВт);сверхмощные (>100 кВт).

По диапазону частот РПдУ различают: длинноволновые (10 км - 1 км);средневолновые (1000 м - 100 м);коротковолновые (100 м - 10 м);УКВ (10 м - 1 м);ДМ (1 и - 10 см);СМ (10 см - 1см);оптический диапазон волн (<1 мм).

По назначению: связные ,вещательные, телевизионные , радиолокационные, радионавигационные, и т.д.

По роду работы: телефонные, телеграфные, импульсные, однополосные.

По способу транспортировки : подвижные, стационарные.

         Предъявляемые требования к РПдУ: высокое  КПД,  безопасность, удобство обслуживания, а также надёжность к  климатическим  условиям, технологичность конструкции и др.

        Стабильность частоты - исключительно важный параметр.  Современные

устройства имеют нестабильность частоты:

В сетях синхронного вешания и в системах сотовой  связи  требуется высокая стабильность частоты, которая  улучшает  помехозащищённость радиолинии, поскольку позволяет сузить полосу  пропускания приемного устройства, увеличить количество  станций,  которые могут работать в заданном диапазоне  частот  и  следовательно улучшить электромагнитную обстановку.

Обобщённая структурная схема передатчикаЗГ - задающий генератор  (возбудитель) генерирует ВЧ  колебания в заданном диапазоне частот.  Стабильность колебаний этого ЗГ определяет стабильность частоты  всего устройства. Далее колебания поступают на Предварительный  Усилитель (ПУ). В качестве ПУ может  использоваться умножитель частоты. Далее колебания  поступают на  Оконечный Усилитель (ОУ). С ОУ, через  цепи, согласованные колебания  поступают на Антенную Систему (АС). В  зависимости от способа модуляции, а именно при  АМ,  с  модулирующего устройства, модулированный сигнал поступает на ОУ и ПУ.  При  использовании ЧМ, модулирующие колебания поступают на ЗГ, при  прямых методах ЧМ. Система Защиты Контроля и Управления (ЗКУ)  обеспечивает охлаждение активного элемента, защиту от перенапряжения, обеспечивает перестройку и управление колебанием, а также  необходимую сигнализацию о режиме работы каскадов передатчика.В качестве ПУ и ОУ иногда (мощные передатчики) используют Генератор с Внешним Возбуждением (ГВВ).

2. Особенности усилителя мощности ВЧ (ГВВ)

ГВВ – каскад, в котором  энергия  источника  постоянного  тока преобразуется в энергию ВЧ колебаний  под  воздействием  внешнего колебания. Обычно частоты генерируемых колебаний и частоты возбуждающих колебаний совпадают. В этом случае ГВВ называют усилителем по мощности. Иногда ГВВ преобразует частоту колебаний, т.е. возможность работать в роли умножителя частоты. Иногда ГВВ выполняет функции смесителя (сумматора). В качестве АЭ в ГВВ применяют лампы (мощные каскады, транзисторы (биполярные и полевые)), тиратроны и СВЧ-приборы. Однако любой ГВВ содержит АЭ элемент, цепи возбуждения и питания. Своё название ГВВ получил в силу того, что без внешнего сигнала (возбуждения) устройство не выполняет своих функций. Только при подаче извне колебания с частотой  (при условии, что включены источники напряжения накала, смещения и питания) в устройстве происходит преобразование энергии постоянного тока в энергию высокочастотных (ВЧ) колебаний, в чём и состоит назначение ГВВ. Другое равноценное название устройства – генератор с независимым возбуждением (ГНВ) связано с тем, что основная частота выходных радио колебаний устройства не зависит от параметров генераторов, а определяется только частотой независимого (внешнего) источника колебаний. Функциональная схема ГВВ с обобщённым АЭ Есм- напряжение смешения необходимое для выбора рабочей точки АЭ. Еп-  питание анодной или  коллекторной цепи. Если внутреннее сопротивление Z1 мало, то входное и  выходное напряжения равны:

Назначение Цепи Согласования (ЦС) - это трансформация  сопротивления потребителя в сопротивление активного  элемента, которое необходимо для получения рассчитанного режима активного элемента. В установившемся режиме Uвх(t) и Iвх(t) можно записать в  следующем виде :       

где  ω -  угловая частота входного сигнала, φ1 , φ2 -фазы гармоник напряжения и тока.

Из этих выражений видно, что в установившемся режиме,  в  общем случае, на входе присутствует ток первой гармоники  и  высшей гармоники. Цепи строят таким образом чтобы на входе  присутствовала и первая гармоника, и высшая. Если присутствует только  первая гармоника следовательно ГВВ возбуждается  гармоническим  напряжением. а во втором случае возбуждается гармоническим током.  Будем считать что на входе присутствует только  первая  гармоника, т.е. возбуждается гармоническим сигналом.

3.  Процесс преобразования энергии источников постоянного тока в энергию высокочастотных колебаний

4. Влияние угла отсечки на мощность и КПД генератора