Lб, Lк, Lэ – индуктивность выводов;
rэ – сопротивление эмиттерному току (применяется для характеристики многоэмиттерных структур);
rβ – сопротивление, учитывающее потери на рекомбинацию в базе;
rб – объемное сопротивление базы;
rк – сопротивление потерь в коллекторе;
Сэ – емкость эмиттерного перехода;
Ска - активная емкость коллекторного перехода;
Скп – пассвная (статическая) емкость к-перехода;
На высоких частотах начинает оказывать влияние Скп и Ска и Lб,к,э.
Для характеристики частотных свойств вводят граничные частоты:
- динамический коэффициент усиления тока (ОЭ)
fα fS fβ –
fα – коэффициент усиления в схеме с ОБ.
К=0,6 – для дрейфовых VT
К=0,82 – для без дрейфовых VT
, fα – МГц, Ск – пФ, r’б – Ом, fmax – 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;
R3к, С3к – R и С затвор – накал.
|
|
VT используется до 3fc или до 0,5fmax.
Использование высших гармонических составляющих Iк и Iа
1. умножители f
2. увеличение КПД, Рвых
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 Рвых.
Для увеличения кпд надо:
1) уменьшить RЭ и увеличить iаmax;
2) увеличить ЕК и увеличить RЭ;
3) можно использовать гармоники.
Надо исказить сигнал так, чтобы мы не перешли в перенапряженный режим и Um1 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 fгр активного элемента
fраб < 0,1fmax
|
Высшие гармоники могут быть выпрямлены и отправлены обратно к источнику питания.
Элементы РЧ цепей
основные параметры элементов L, C,R: L, C, R, iэ, iср, imax, Рреакт.max, Pрассеив.max.
1) L:
2) С:
3) R:
Колебательные системы генератора
1. 2.
1: .
2: .
1:
2:
Рвых Рн;
1. 2.
Расстройка контурных систем
1. изменить ωвх:
При ς>0 Z – индуктивное
ς<0 Z – емкостное
2.
.
Обобщенный коэффициент расстройки:
.
Для параллельного контура: .
Усложненная контурная система
1. 2. 3.
для 2:
r<<ωL при ω=ωр:
т.е. меняя коэффициент включения, можно менять RЭ.
|
|
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.Iк2 противоположен Iк1, то это увеличивает сопротивление первого контура .
При ω=ωр
Рассмотрим первый контур 3:
Для увеличения ηк нужно увеличить Хсв или уменьшить Rн или уменьшить rсобст.
Если вторичный контур расстроен, то , т.е. при расстройке в первый контур вносится LоеZвн 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 kП.
1. перестройка контурной системы конденсатором:
. Сmin определяется паразитными емкостями.
Введем α=1/kП; ω=ωmaxβ; β – переменный коэффициент.
βmax=1
βmin=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 AL=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: Ктр=Rн/R.
Важный параметр – L, для КСВ=1,1 Lвх опт=10R/ωmin, иногда Lвх>4R/ωmin/
Более сложные трансформаторы:
при Rн>4R параметры транзистора уменьшаются.
Для подключения симметричной нагрузки:
Преобразователь R:
для подключения синфазного делителя Р~:
Схемы выходных радиочастотных цепей
Требования:
1) обеспечение требуемого Zн;
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: RЭГ≤Rн
Частично подключен генератор и Rн. RЭГ >Rн и RЭГ < Rн.
Полное включение контура и частичное включение Rн, Rэг ≥Rн.
б) нагрузка индуктивная
RЭГ≤Rн Rэг ≥Rн Rэг≤ и ≥Rн
Настройка контуров в простой схеме выхода
После настройки в резонанс нужно меняя Lсв ввести генератор в критический режим. Lсв 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 Rэ 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 Хсв.
Выходные каскады
Основные функции:
1. обеспечение заданной Рн
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 fраб..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 Рраб более 50кВ побочное излучение – 60дБ.
На частоте от 30 до 225 МГц при Р более 25 Вт - Рпоб менее 1мВт, а при Р менее25 Вт – Рпоб -40дБ и менее 25мкВт.
Свыше 225МГц – норм неустановленно.
Коэффициент фильтрации
Коэффициент фильтрации:
Найдем требуемый Ф:
. Обычно Rф min=W КБВ, где W – волновое сопротивление.
Rф max=W/КБВ.
В худшем случае: , где
КБВ1<0,5…0,8
КБВn<0,05…0,1
n=2, 3, 4 – индуктивный характер.
n=1/2, 1/3, ¼ - емкостной характер.
Т.е. если имеем последовательный контур, то связь с последующими осуществляем, снимая напряжение с емкости – для подавления гармоник.
n>1 – емкостной характер.
n<1 – индуктивный характер.
Т.е. для уменьшения гармоник – снимать с L.
Для уменьшения субгармоник – с С.
Найдем Ф для параллельного контура:
Расчет Ф для простой схемы выхода
Для лучшего уменьшения гармоник нужно чтобы связь АЭ с контуром была емкостной, а нагрузка в индуктивной ветви.
Расчет Ф для сложных схем выхода.
1. 3.
1.
2.
2.
3.
3.
4.
4.
5.
5.
Общие рекомендации по повышению фильтрации высших гармоник.
1. нагрузку и элементы связи необходимо включать в L ветвь;
2. использовать сложные схемы выхода с емкостной связью;
|
|
3. применять двухтактные схемы;
4. в Пд с фиксированной частотой для уменьшения гармоник применять заградительные и режекторные фильтры, настраиваемые на нужную нагрузку.
Фильтр – пробка для второй гармоники
Режекторные фильтры
В диапазонных Пд используются полосовые фильтры