Разделы: Телекоммуникации, Техника, Электроника
Размещена 05.05.2014. Последняя правка: 03.05.2014.
Просмотров - 14510

Режимы работы генератора по напряженности

Ким Александр Георгиевич

Бакалавр ФРТиС и Экономики

NVision Group, СибГУТИ

инженер-стажер филиала ЗАО «Энвижн Груп» Энвижн-Сибирь

Консультант: Колков Антон Александрович, Руководитель направления операторских сетей, NVision Group, akolkov@nvg.ru

УДК: 621

За последние годы произошли существенные изменения  в области передачи, обработки и защиты и использования информации. Новые разработки электронных приборов, успехи в области микроэлектроники и интегральных микросхем позволили  существенно повысить основные технические характеристики радиопередающих устройств, снизить массу и габариты аппаратуры, повысив при этом ее надежность  и уменьшив электропотребление.

В технике радиосвязи, радиовещания и телевидения более точно определились места ряда систем и перспективы их развития. К таким системам следует отнести однополосное радиовещание, цифровое радиовещание, различные системы связи с подвижными объектами, мобильные радиотелефоны, бесшнуровые телефоны, спутниковое радио- и телевизионное вещание и другие.  Так как  в ограниченном объеме конспекта лекций не представляется возможным рассмотреть весь материал по схемотехнике и расчетам радиопередающих устройств, подразумевается, что студент должен освоить предлагаемую  информацию, а все остальное зависит от стремления студента к познаниям. В то же время без данного минимума невозможно изучать последующие курсы, такие, как системы подвижной связи, многоканальные системы, спутниковые и радиорелейные системы и другие.
Одним из основных элементов передатчика является генератор с внешним возбужде­нием (ГВВ) – устройство, преобразующее энергию источника по­стоянного тока в энергию тока высокой частоты. В качестве усилительного прибора ГВВ в современных радиопере­датчиках используются электровакуумные лампы, биполярные и полевые транзисторы, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды (ЛПД), магнетроны и др.
Применение того или иного усилительного прибора опре­деляется мощностью и диапазоном рабочих частот. Маломощные генераторы выполняются на биполярных транзисто­рах.

Основной задачей генератора с внешним возбуждением является создание возможно большей мощности колебаний на заданной частоте при достаточно высоком КПД. Полезная колебательная мощ­ность P_- определяется соотношением сопротивлений электронного прибора и нагрузки, а при выбранном электронном приборе – только эквива­лентным сопротивлением нагрузки, роль которой выполняет коле­бательный контур. Изменение сопротивления R_э вызывает измене­ние токов, напряжений и мощностей в цепях электронного прибо­ра, т. е изменение режима работы генератора по напряженности. Зависимость какого-либо параметра генератора от сопротивления нагрузки называют нагрузочной характеристикой генератора. Ос­новными параметрами генератора являются: колебательная мощ­ность P_-, КПД (η), подводимая мощность P₀,анодные (коллектор­ные) токи и выходное напряжение.

Динамической характеристикой генератора называется зависи­мость мгновенных значений тока в цепи любого электрода элект­ронного прибора от напряжений на всех электродах при одновре­менном изменении их и наличии сопротивления нагрузки в выход­ной цепи. Динамические характеристики генератора строятся на статических характеристиках электронного прибора.

Динамические характеристики генератора при различных сопротивлениях нагрузки R_э в выходной цепи ее приведены на рисунке 1. При R_э = 0 динамическая характеристика представляет со­бой прямую линию, проходящую перпендикулярно оси абсцисс через точку с координатами i_вых=0, e_вых=E_A.



Рисунок 1 – Динамические характеристики генератора



Рисунок 2 – Нагрузочные характеристики ГВВ

При увеличении сопротивления нагрузки R_э ко­лебательная мощность P_- сначала возрастает, достигая некоторого максимального значения P’_МАКС, а затем уменьшается. Сопротивле­ние нагрузки R_э, при котором создаваемая генератором колеба­тельная мощность P_- максимальна, называется оптимальным и обозначается R_{э ОПТ}.

В зависимости от сопротивления нагрузки различают режимы работы генератора по напряженности: оптимальный, недонапряженный и перенапряженный.

Режим работы генератора при оптимальном значении сопро­тивления нагрузки называется оптимальным, критическим или гра­ничным. Динамическая характеристика, соответствующая оптима­льному режиму, пересекает статическую в точке ее верхнего изло­ма, т. е. в точке перехода от вертикального участка характеристи­ки к горизонтальному при заданном или выбранном максимальном напряжении на управляющем электроде (точка Бна рисунке 7.1) e_C.МАКС или е_Б.МАКС . Эта точка (Б)называется точкой критического режима. На рисунке 7.1 видно, что при различных значениях выбранного максимального значения на управляющем электроде (е_Б, е_Б’) положение точки критического режима изменяется (Б, Б'). Геометрическое   место точек критического режима назы­вается линией критического режима.

Поскольку динамическая характеристика i_A=f(e_A,e_C)  – прямая линия, то выходной (анодный или коллекторный) ток повторяет по форме напряжение возбуждения. В оптимальном режиме импульс анодного тока синусоидальный с немного притуплённой верхуш­кой за счет появления небольшого сеточного тока.

Режим работы генератора при сопротивлении, меньшем, чем оптимальное, называется недонапряженным. В недонапряженном режиме падение напряжения на нагрузке U’_A  меньше, чем в опти­мальном.

Характерными признаками недонапряженного режима явля­ются:

       -  малое падение напряжения на нагрузке U’_A;

       - большое остаточное напряжение на выходном электроде e_МИН ;

       - большой ток выходного электрода (i_Aили i_K) и выделение большой мощности (P_A или P_K) на выходном электроде;

       - малый ток управляющего электрода  (i_Cили i_K); недонагруженность управляющего электрода, отсюда и название – недонапряженный режим;

       - синусоидальный, остроконечный импульс выходного тока;

       - небольшие колебательная мощность P_- и КПД выходной цепи генератора, что ограничивает применение недонапряженного режима в каскадах умножения частоты и при сеточной модуляции.

Режим работы генератора при сопротивлении нагрузки, боль­шем оптимального, называется перенапряженным. В транзистор­ных генераторах он называется режимом насыщения. В этом ре­жиме:

       - большое падение напряжения U_A на нагрузке, так как боль­шое R_э;

       - малое остаточное напряжение на выходном электроде (e_A.МИН или е_К.МИН);

       - небольшой выходной ток (i_Aили i_K)

       - большой ток управляющего электрода (i_Cили i_K).

Таким образом, в мной были рассмотрены режимы работы генератора по напряженности: недонапряженный, критический и перенапряженный; нагрузочные, динамические характеристики ГВВ.

 

1. Н.Н. Гладышева. Радиопередающие устройства. Конспект лекций для бакалавров всех форм обучения, Алматы: АУЭС, 2011. – 68 с.
2. В.В. Шахгильдян, В.Б. Козырев, А.А. Ляховкин. Радиопередающие устройства. Под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2003.
– 559с.
3. М.С. Шумилин, О.В. Головин, Э.А. Шевцов, В.П. Севальнев. Радиопередающие устройства. - М.: Радио и связь, 1990. – 408с.

Рецензии:

10.06.2014, 0:26 Каменев Александр Юрьевич
Рецензия: Статья имеет исключительно описательный характер и могла бы быть приемлема в качестве публикации по обзорной части студенческой работы по электротехнике. Однако в статье отсутствуют ссылки на приведённые источники информации. Индекс УДК должен быть более детализирован. Статья может быть опубликована только после исправления указанных замечаний.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий