Эквивалентная схема транзисторного генератора

1 2 3 4 5 6 7

L_б, L_к, L_э – индуктивность выводов;

r_э – сопротивление эмиттерному току (применяется для характеристики многоэмиттерных структур);

r_β – сопротивление, учитывающее потери на рекомбинацию в базе;

r_б – объемное сопротивление базы;

r_к – сопротивление потерь в коллекторе;

С_э – емкость эмиттерного перехода;

С_ка - активная емкость коллекторного перехода;

С_кп – пассвная (статическая) емкость к-перехода;

На высоких частотах начинает оказывать влияние С_кп и С_ка и L_б,к,э.

Для характеристики частотных свойств вводят граничные частоты:

- динамический коэффициент усиления тока (ОЭ)

f_α f_S f_β –

f_α – коэффициент усиления в схеме с ОБ.

К=0,6 – для дрейфовых VT

К=0,82 – для без дрейфовых VT

, f_α – МГц, С_к – пФ, r^’_б – Ом, f_max – ГГц.

упрощенные схемы для открытого перехода:

для закрытого перехода:

Эквивалентная схема полевого VT:

VT с изолированным затвором и встроенным накалом - МДП транзистор.

С₁₁, С₁₂, С₂₂ – емкости, образованные слоями;

R_3к, С_3к – R и С затвор – накал.

VT используется до 3f_c или до 0,5f_max.

Использование высших гармонических составляющих I_к и I_а

1. умножители f

2. увеличение КПД, Р_вых

1. Энергетические показатели:

- хуже, чем у обычного генератора

Особенности: 1) появление АМ

2) реакция выхода успи па вход определяется гармониками:

- для удвоителя:

- для утроителя:

2. высокий кпд и Р_вых.

Для увеличения кпд надо:

1) уменьшить R_Э и увеличить i_а_max;

2) увеличить Е_К и увеличить R_Э;

3) можно использовать гармоники.

Надо исказить сигнал так, чтобы мы не перешли в перенапряженный режим и U_m₁ увеличивалась.

Θ>90˚

При перенапряженном режиме:

Θ может быть оптимальным, а получение 3ω за счет небольшого перенапряжения: .

Ключевой режим работы генератора:

1. нагрузка в цепи коллектора должна быть широкополосной.

2. на входе генератора лучше подавать прямоугольные импульсы.

3. нужно иметь ВЧ систему фильтрации.

4. амплитуда выходных колебаний должна быть постоянной.

5. повышенные требования к f_гр активного элемента

f_раб < 0,1f_max

f_раб

Высшие гармоники могут быть выпрямлены и отправлены обратно к источнику питания.

Элементы РЧ цепей

основные параметры элементов L, C,R: L, C, R, i_э, i_ср, i_max, Р_реакт._max, P_{рассеив.}_max_.

1) L:

2) С:

3) R:

Колебательные системы генератора

1. 2.

1: .

2: .

Р_вых Р_н;

1. 2.

Расстройка контурных систем

1. изменить ω_вх:

При ς>0 Z – индуктивное

ς<0 Z – емкостное

Обобщенный коэффициент расстройки:

Для параллельного контура: .

Усложненная контурная система

1. 2. 3.

для 2:

r<<ωL при ω=ω_р:

т.е. меняя коэффициент включения, можно менять R_Э.

Связанные контурные системы

Связь между контурами может носить емкостной, индуктивный или кондуктивный характер.

1. 2. 1 и 2 – индуктивная связь.

3. 3 – кондуктивная.

4. 5. 4 и 5 – с внутренней емкостной связью

В 1 при изменении М (связи) не происходит расстройки контуров.

В 3 при изменении связи расстраивается лишь второй контур.

В 4 расстраиваются оба контура.

Рассмотрим первый: при подаче сигнала первый контур имеет чито активное сопротивление. Во втором контуре L₂ наводится Е₂, при этом имеем: т.к.I_к2 противоположен I_к1, то это увеличивает сопротивление первого контура .

При ω=ω_р

Рассмотрим первый контур 3:

Для увеличения η_к нужно увеличить Х_св или уменьшить R_н или уменьшить r_собст.

Если вторичный контур расстроен, то , т.е. при расстройке в первый контур вносится L_оеZ_вн и наоборот, что приводит к его расстройке.

Особенности настройки контурных систем

Для оценки перестройки вводят коэффициент перекрытия: .

Способы разбивки на диапазон: 1) с равным волновым содержанием Δλ=const;

2) с равным k_П.

1. перестройка контурной системы конденсатором:

. С_min определяется паразитными емкостями.

Введем α=1/k_П; ω=ω_maxβ; β – переменный коэффициент.

β_max=1

β_min=α.

α≤β≤1.

Для простого параллельного контура:

2. перестройка индуктивностью:

Вариометры

Во всей перевозной аппаратуре подстройка осуществляется L, т.к. С имеет свою паразитную емкость под действием вибраций.

Широкополосные трансформаторы

Служат для согласования, организации входных и выходных цепей, широкополосного усиления, делители, сумматоры.

Основные параметры:

Начальная μ=10÷5000;

Коэффициент индуктивности A_L=L/N², N – число витков

Коэффициент затухания 0,3÷0,6 дБ

Намотка осуществляется бифилярным проводом (в 2 провода)

Коэффициент трансформации определяется входным и выходным напряжением, составляет до 4.

Полоса частот: 5 октав.

КСВ:<1,25.

В трансформаторах на относительно низкой частоте энергия передается за счет бегущей волны. С увеличением частоты сильно проявляются паразитные свойства C, L.

Используется для инверсии фазы и преобразования R: К_тр=R_н/R.

Важный параметр – L, для КСВ=1,1 L_{вх опт}=10R/ω_min, иногда L_вх>4R/ω_min/

Более сложные трансформаторы:

при R_н>4R параметры транзистора уменьшаются.

Для подключения симметричной нагрузки:

Преобразователь R:

для подключения синфазного делителя Р_~:

Схемы выходных радиочастотных цепей

Требования:

1) обеспечение требуемого Z_н;

2) обеспечение Δf;

3) подавление внеполосного излучения.

4) Различают простые схемы выхода (1 контур) и сложные (>1 контура).

5) В качестве нагрузки выходных цепей могут использоваться последующие каскады:

При анализе через ток при анализе через напряжение

I. Простые схемы выхода

а) нагрузка емкостная

АЭ частично подключен контур: R_ЭГ≤R_н

Частично подключен генератор и R_н. R_ЭГ >R_н и R_ЭГ < R_н.

Полное включение контура и частичное включение R_н, R_эг ≥R_н.

б) нагрузка индуктивная

R_ЭГ≤R_н R_эг ≥R_н R_эг≤ и ≥R_н

Настройка контуров в простой схеме выхода

После настройки в резонанс нужно меняя L_св ввести генератор в критический режим. L_св меняется изменением точки подключения коллектора к L.

Энергетические характеристики каскада при настройке:

Достоинства: простота схемы и ее настройки

Недостатки: 1) схема боится обрыва в нагрузке, поэтому настройку осуществляют при пониженном напряжении;

2) плохая фильтрация высших гармоник;

3) если элемент связи является фиксированным, то в диапазонном Пд сильно меняется R_э при перестройке контура по частоте.

III Сложные схемы выхода

С индуктивной связью:

С кондуктивной связью:

С емкостной связью:

С комбинированной связью:

Сложную схему выхода можно привести к эквивалентной

т.е.

Настройка сложных схем выхода:

Осуществляется в 3 этапа:

1. связь делают минимальной и настраивают ПК

2. вводится слабая связь и настраивается АК

3. при настроенных контурах определяется Х_св.

Выходные каскады

Основные функции:

1. обеспечение заданной Р_н

2. согласование с нагрузкой

3. подавление внеполосного излучения

4. обеспечение прохождения сигнала без искажений

в РПд с 1,2 фиксир. F основной показатель η и общее число контуров ≤3…4.

В диапазоне КВ приходится часто менять f_раб..поэтому здесь требование – упростить настройку, и число контуров ≤2…3. Чем больше Р~, тем сложнее колебательная система.

К выходным каскадам предъявляются жесткие требования к э/м совместимость до 30 МГц – средняя мощность побочное излучения менее 50мВт.

При Р_раб более 50кВ побочное излучение – 60дБ.

На частоте от 30 до 225 МГц при Р более 25 Вт - Р_поб менее 1мВт, а при Р менее25 Вт – Р_поб -40дБ и менее 25мкВт.

Свыше 225МГц – норм неустановленно.

Коэффициент фильтрации