Номинальный коэффициент передачи или усиления по мощности ЧП. Структурная схема ВЧ усилителя состоит из трех каскадно соединенных ЧП (см. рис. 1, а).

Рассмотрим, как передается мощность сигнала через один отдельно взятый ЧП (рис. 9, а). Параметром, количественно оценивающим данный процесс, является номинальный коэффициент передачи или усиления ЧП по мощности, равный отношению активной мощности, переданной в нагрузку  к номинальной мощности высокочастотного источника возбуждения:

,                                            (7)

где  - номинальная мощность источника возбуждения с амплитудой  и внутренним комплексным сопротивлением , где  - действительная, активная часть этого сопротивления.

Рис. 9 – Передача мощности сигнала через один отдельно взятый ЧП

В активном четырехполюснике, т.е. содержащем электронный прибор усилительного типа, можно получить значение . В реактивном ЧП, т.е. содержащем только реактивные элементы - конденсаторы и индуктивности - значение , поскольку такой ЧП не может усиливать сигнал по мощности. При реактивном ЧП в случае  имеет место оптимальное согласование источника возбуждения с нагрузкой, при котором номинальная мощность полностью, без потерь поступает в нагрузку.

В случае прямого присоединения нагрузки к генератору (рис. 10) для коэффициента передачи мощности с учетом выражения (7) получим

.                              (8)

Пример. При  и  согласно (8) получим . Максимальное значение  в схеме на рис. 10 имеет место при выполнении условия

,                                                   (9)

т.е. когда сопротивления являются комплексно сопряженными (их действительные части равны, а реактивные части равны по модулю и противоположны по знаку). При расчете коэффициента  в схеме с реактивным ЧП (см. рис. 9, а) можно воспользоваться эквивалентной схемой, приведенной на рис. 9, б, где  - входное сопротивление ЧП, нагруженного на сопротивление . Значение  в схеме на рис. 9, б рассчитывается по формуле (8) путем замены  на .

Для всего соединения в целом – трех каскадно включенных ЧП - номинальный коэффициент усиления генератора можно представить в виде произведения трех множителей:

                        (10)

где  - коэффициент передачи по мощности входной согласующей цепи;  - собственный коэффициент усиления электронного прибора (лампы или транзистора);  - коэффициент передачи по мощности выходной согласующей цепи.

Согласно (10) для получения максимально возможного коэффициента усиления ВЧ генератора с внешним возбуждением недостаточно иметь высокое значение данного параметра у самого электронного прибора: необходимо также оптимально согласовать входное сопротивление этого прибора с внутренним сопротивлением источника возбуждения, а выходное - с сопротивлением нагрузки. Для решения данной задачи необходимо знать входное  и выходное  сопротивления электронного прибора (см. рис. 10) и произвести их оптимальное согласование соответственно с внутренним сопротивлением источника возбуждения  и нагрузкой , т.е. выполнить условие (9).

Рис. 10

При этом схему ВЧ генератора (см. рис. 1, а) можно представить в виде двух частей: для входной и выходной цепей (рис. 11).

Рис. 11 – Входная и выходная части согласующей цепи

Согласно обозначениям, приведенным на рис. 11, условиями оптимального согласования для входной и выходной согласующих цепей является выполнение соответственно следующих равенств:

; .                                 (11)

При выполнении условий (11) значения коэффициентов передачи входной и выходной согласующих цепей  и  и коэффициент усиления ВЧ генератора (10) принимает максимальное значение , определяемое только электронным прибором.

Выводы по лекции:

Именно в фильтрации несинусоидального сигнала, выделении из него 1-й гармоники сигнала и преобразовании его вновь в синусоидальный сигнал и состоит метод гармонической линеаризации, лежащий в основе анализа ВЧ генератора. 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 согласно полученной несинусоидальной зависимости для тока  эквивалентного генератора электронного прибора;

-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 генератор.