Лекция № 3

Основы теории высокочастотных генераторов с внешним возбуждением.

Учебные вопросы:

Обобщенная схема генератора с внешним возбуждением и ее анализ. Баланс мощностей в ВЧ генераторе.

Динамические характеристики, нагрузочные, амплитудные и частотные характеристики ВЧ генератора.

Согласование электронного прибора с источником возбуждения и нагрузкой.

Введение

Генератором с внешним возбуждением (ГВВ) называют каскад радиопередатчика, в котором энергия источника постоянного напряжения преобразуется в энергию высокочастотных колебаний активным элементом (АЭ), управляемым периодическим сигналом внешнего возбуждения. В том случае, когда частота генерируемых колебаний совпадает с частотой возбуждения на входе, ГВВ является усилителем мощности колебаний. Можно построить ГВВ, преобразующий частоту колебаний, например, умножитель или делитель частоты, а также смеситель, на выходе которого частота будет равна сумме или разности частот двух входных сигналов.

Выбор АЭ в ГВВ определяется диапазоном частот и требуемой выходной мощностью колебаний. Анализ режимов работы ГВВ с различными АЭ имеет в каждом случае специфические характеристики, связанные с особенностями работы АЭ или структурой остальных цепей схемы. Однако их проектирование, принципы анализа и методы расчета ряда основных параметров оказываются сходными. ГВВ должен вырабатывать колебания требуемой мощности в заданной полосе частот.

В радиопередающих устройствах ГВВ выполняют роль промежуточных и выходных каскадов.

В рамках данной лекции рассматривается и анализируется обобщенная схема ГВВ, приводится баланс мощностей в ВЧ генераторе, раскрываются динамические характеристики, нагрузочные, амплитудные и частотные характеристики ВЧ генератора; рассматривается согласование электронного прибора с источником возбуждения и нагрузкой.

Обобщенная схема генератора с внешним возбуждением и ее анализ. Баланс мощностей в ВЧ генераторе

Сам анализ включает в себя:

- определение с помощью ВАХ электронного прибора формы тока на его выходе при подаче на вход синусоидального сигнала;

- разложение в ряд Фурье полученной несинусоидальной зависимости для тока  эквивалентного генератора электронного прибора (см. рис. 1, б);

- определение напряжения на выходе электронного прибора;

- определение выходной мощности 1-й гармоники  поступающей в нагрузку;

- определение потребляемой мощности  от источника постоянного тока и КПД генератора ;

- анализ входной цепи ВЧ генератора, определение мощности входного сигнала , и коэффициента усиления генератора по мощности ,

- выбор схемы и расчет выходной и входной согласующих электрических цепей ВЧ генератора.

Рисунок 4.6. Нагрузочные характеристики ВЧ генератора

Амплитудные и частотные характеристики ВЧ генератора. При подаче на вход ВЧ генератора синусоидального сигнала , сигнал на его выходе или нагрузке (см. рис. 1, а) имеет вид , т.е. отличается от входного амплитудой сигнала и фазой.

Амплитудные характеристики есть зависимости амплитуды и фазы выходного сигнала от амплитуды входного сигнала:

; .

Пример таких характеристик приведен на рис. 7.

Рис. 7 – Амплитудные характеристики ВЧ генератора

С помощью амплитудных характеристик, определяемых в одночастотном режиме работы, можно, например, рассчитать выходной комбинационный спектр при многочастотном входном сигнале.

Частотные характеристики есть зависимости номинального коэффициента усиления по мощности ВЧ генератора  и фазы выходного сигнала от частоты входного сигнала:

; .

Данные характеристики определяют частотные свойства ВЧ генератора. Пример амплитудно-частотной характеристики приведен на рис. 8.

Рис. 8 – Частотные характеристики ВЧ генератора

С помощью данной характеристики, построенной в одночастотном режиме работы, можно определить прохождение через усилитель широкополосных сигналов, а также использование ВЧ генератора в диапазонных радиопередатчиках без перестройки электрических согласующих цепей

Лекция № 3

Основы теории высокочастотных генераторов с внешним возбуждением.

Учебные вопросы: