2014-02-09
1426
Любой генератор отдает максимальную мощность в нагрузку при выполнении определенного условия. Из курса электротехники известно, что генератор с ЭДС 
и внутренним сопротивлением 
; при 
и 
отдает в нагрузку максимальную мощность, равную 
, при 
.
Мощность 
называется номинальной мощностью генератора.
В ВЧ генераторах оба параметра (
и 
), зависящие от многих факторов, не являются постоянными величинами, и поэтому здесь условие получения максимальной мощности, передаваемой генератором в нагрузку, усложняется и вытекает из понятия «динамическая характеристика генератора по 1-й гармонике сигнала». Пусть в результате эксперимента или расчета найдены зависимости для функций напряжения 
и тока 
, на выходе электронного прибора. Пример графиков таких функций.
Из двух данных зависимостей, исключив время t, можно получить третью 
, называемую динамической характеристикой ВЧ генератора для мгновенных значений тока и напряжения (в).
Разложив в ряд Фурье семейство функций 
и 
, определим первые гармоники тока 
и напряжения 
. Зависимость 
называется динамической характеристикой по 1-й гармонике сигнала (рисунок г). С ее помощью определим условия передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку. Функция 
является нелинейной, зависящей от частоты и мощности входного сигнала и напряжения питания. Зафиксируем данные параметры и запишем для мощности, передаваемой генератором в нагрузку:
,
где 
- динамическая характеристика ВЧ генератора по 1-й гармонике сигнала
- фазовый угол между векторами 
и 
.
Найдем частную производную функции и приравняем ее к нулю для определения экстремума функции:
,
при 
получим
.
На графике функции 
условию передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку соответствует точка А, режиму короткого замыкания - точка В, холостого хода - точка С. Раскроем физическое содержание выражения .
Под отношением
следует понимать модуль внутренней дифференциальной проводимости по 1-й гармонике сигнала эквивалентного генератора. Ее равенство проводимости нагрузки и есть условие передачи максимальной мощности, которое можно представить в виде
,
где 
- проводимость нагрузки, подключенной к выходу электронного прибора, на частоте 1-й гармоники сигнала.
Точку А на динамической характеристике можно найти графическим путем как точку пересечения двух графиков согласно . Для этого необходимо в n-точках динамической характеристики определить значения ее координат и 
и производную 
как тангенс угла касательной в этой точке. Далее построим два графика:
.
Точка пересечения данных графиков определяет условия получения максимальной мощности 
отдаваемой ВЧ генератором в нагрузку. Чтобы убедиться в этом, следует построить график зависимости 
.
На рисунке показаны зависимости 
(а), 
и 
(б), 
(в).
