Высокочестотный генератор с внешним возбуждением

     Как известно, возможны два варианта построения схем питания анодной цепи лампового  ГВВ: последовательное и параллельное. Чаще применяется последовательное как самое простое. Кроме этого  при последовательном питании колебательная  система в анодной цепи лампы  не шунтируется блокировочными деталями и их паразитными реактивностями. Особенностью последовательного питания  является наличие постоянного напряжения анодного питания E_a  на элементах колебательной системы. Для исключения условий самовозбуждения в области высоких частот лампу включают по схеме с общей сеткой. 
 
 
 

5 Структурная схема генератора с внешним возбуждением

Самым распространенным каскадом современных  радиопередатчиков является генератором  с внешним возбуждением. В его  состав входят активный элемент, нагрузку, цепи питания и смещения АЭ и цепь возбуждения, по которой на вход АЭ подается радиочастотный сигнал от возбудителя. В качестве возбудителя выступает предшествующий каскад передатчика. Цепи возбуждения и смещения образуют входную цепь АЭ, которая должна решать также задачи входной цепи согласования. В свою очередь цепи питания и нагрузки образуют выходную цепь АЭ, выполняющую функции выходной согласующей цепи. Напомним, что цепи согласования  служат, во-первых, для трансформации сопротивлений; во-вторых, для формирования совместно с цепями питания и смещения необходимой формы токов и напряжений, обеспечивающих требуемый режим работы ГВВ, и, в третьих, для фильтрации высших гармоник. Обобщенная структурная схема ГВВ изображена на рис. 11

Рис. 11

Входная цепь согласования трансформирует входное сопротивление АЭ в сопротивление, равное внутреннему сопротивлению R_i возбудителя (В), а выходная цепь согласования – сопротивление потребителя R_п (входное сопротивление следующего каскада, фидера, антенны) в оптимальное сопротивление нагрузки АЭ.

В передатчиках ГВВ могут выполнять три разные функции:

• усиливать радиочастотные колебания (усилители)
• повышать частоту этих колебаний в целое число раз (умножители частоты)
• изменять амплитуду колебаний радиочастоты по закону НЧ - сигнала сообщения (амплитудные модуляторы).

В качестве АЭ в ГВВ используются электровакуумные лампы, биполярные и полевые транзисторы. В этом пособии рассматриваются принципы работы и построения ГВВ на биполярных транзисторах, хотя некоторые выводы могут быть распространены и на другие электронные приборы.

Простейшая  схема ГВВ на транзисторе приведена на рис. 11

Рис. 12

Входная цепь содержит разделительный конденсатор  С_р1 и резистор R_б, служащий для замыкания постоянной составляющей тока базы. Коллекторная цепь транзистора питается от источника с напряжением E_k. Выходная цепь содержит разделительный конденсатор С_р2 и цепь питания, состоящую из блокировочных элементов L_бл, С_бл, препятствующих замыканию переменной составляющей коллекторного тока через источник.

ГВВ в  передатчиках используют схемы включения  транзисторов либо с общим эмиттером, либо с общей базой. И та и другая схема включения имеет свои преимущества. 
 
 
 
 
 
 

6 Схемы усилителей мощности

Маломощные  усилители на биполярных транзисторах предназначены для работы в диапазоне частот от 30 МГц до 1000 МГц и применяются в промежуточных каскадах передатчиков. Транзистор в них целесообразно включать по схеме с ОЭ, так как такая схема включения имеет отрицательную обратную связь через емкость коллекторного перехода, которая стабилизирует работу каскада и повышает его устойчивость.

Коэффициент усиления мощности такого усилителя достаточно высок и может достигать нескольких десятков. При необходимости снижения коэффициента усиления мощности можно включать небольшое активное сопротивление (порядка нескольких ом) в цепь эмиттера или базы.

Схема маломощного усилителя на биполярном транзисторе приведена 

на рис. 13. П-образная входная цепь согласования С1, С2, L1 обеспечивает

возбуждение усилителя гармоническим напряжением. Блокировочные элементы Сбл1 и Lбл1, Сбл2 и Lбл2 – фильтры в цепях смещения и коллекторного питания соответственно. Делитель на сопротивлениях R1 и R2 предназначен для подачи положительного смещения на базу транзистора. Сопротивление Rэ обеспечивает устойчивость работы усилителя, подбором которого корректируется коэффициент усиления мощности. С  – разделительный конденсатор. Выходная П-образная цепь С3, С4, L2 осуществляет согласование выходного нагрузочного сопротивления транзистора с сопротивлением потребителя, а также подавление гармоник, начиная со второй;

Ек – источник коллекторного питания.

Маломощные  усилители на биполярных транзисторах по вышеприведенной схеме могут иметь выходную мощность от 1 мВт до 1 Вт и коэффициент полезного действия (50–70)%.

В мощных усилительных каскадах в том же СВЧ-диапазоне сопротивление мощного биполярного транзистора составляет единицы и доли ом. Входной ток транзистора приближается к гармоническому за счет подавления высших гармоник индуктивностью входного электрода.

Схема мощного усилителя с транзистором, включенным по схеме с

ОЭ, приведена на рис. 14. Цепь С1, L1, С2 представляет собой входную цепь согласования Т-образного вида, в которой продольная индуктивность L1 позволяет форму входного тока еще больше приблизить к гармонической. Выходная П-образная цепь согласования собрана на элементах  С3, С4, L2. Назначение блокировочных и разделительных элементов то же, что и в схеме маломощного усилителя.

Рис. 14

Для обеспечения  лучшей устойчивости работы усилителя транзистор целесообразно включать по схеме с ОБ, так как емкость перехода коллектор–эмиттер меньше емкостей других переходов транзистора, что приводит к уменьшению обратной связи по сравнению с ОЭ.

На рис. 15 приведена схема мощного усилителя на транзисторе с ОБ.

Назначение  всех элементов аналогично назначению соответствующих

элементов предыдущей схемы. Напряжение смещения в мощных каскадах устанавливается равным нулю, чтобы достичь максимальных полезной мощности P1 и коэффициента усиления мощности KP, высокого

КПД при  угле отсечки ? близком к 90°. Полезная мощность, развиваемая такими каскадами, больше 1 Вт.

Рис. 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     В заключении я хочу сказать что  транзистор, как широкополосный прибор в сочетании с ферритовыми  трансформаторами и индуктивностями, откроет широкую дорогу неперестраиваемым широкодиапазонным ВЧ усилителям мощности. В будущем будут пересмотрены вопросы устойчивости и модуляции ВЧ генераторов. Существенно измениться построение источников питания, систем управления и охлаждения. Практика применения полупроводниковых приборов в радиопередающих устройствах значительно определила теорию. Многие основные вопросы – расчет транзисторного генератора, вопросы его устойчивости и др. не доведены до состояния, нужного инженеру.

     Нет необходимости  говорить здесь о  развитии передающих устройств оптического диапазона. Их применение на практике в значительной степени зависит от возможностей увеличения срока службы элементов ОКГ и повышения их КПД. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  использованной литературы

1. Драбник Г.М. Радиопередающие устройства. Пособие по курсовому проектированию. - Л.: 1969 – 126 с.
2. Кацнельсон Б.В., Калугин А.М., Ларионов А.С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. Справочник.-М.:Радио и связь,1985
3. Проектирование радиопередающих устройств: Учебное пособие для ВУЗов / В.В.Шахгильдян, М.С.Шумилин, И.А.Попов, и др. под ред. В.В.Шахгильдяна.-2-е издание., перераб. и доп. – М.: Радио и связь,1984 – 424с.
4. Радиопередающие устройства: Учебник для ВУЗов / В.В.Шахгильдян, В.Б.Козырев, Р.А.Луховкин и др. под ред. В.В.Шахгильдяна: -М.: Радио и связь,1990 – 432 с.
5. Справочник конструктора РЭА
6. Шумилин М.С. Проектирование радиопередающих устройств. – М.: Связь,1980 – 152 с.
7. Шумлянский И.И. Проектирование радиопередающих устройств. – Одесса:ОЭТИС,1974 – 320 с.