книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

Амплитуда напряжения на колебательном контуре равна

=Ana '

где Ra — эквивалентное сопротивление контура при ре­ зонансе.

Рис. ІѴ.З. Анодно-сеточные характеристики ламповых генераторов и временные ди а­ граммы токов, поясняющие режимы коле­ баний 1-го и 2-го рода

Мощность колебаний в контуре определяется выра­ жениями:

170

жения, который обычно находится в пределах 0,6—1,0. Из формулы (IV.2) видно, что величина к. п. д. ге­ нератора зависит от соотношения между амплитудой переменной и постоянной составляющих тока. Для уве­ личения к. п. д. генератора необходимо уменьшать по­

стоянную составляющую тока.

Выбор рабочей точки в середине прямолинейного участка характеристики лампы определяет большую ве­ личину постоянной составляющей анодного тока, при­ мерно равную максимальному амплитудному значению колебаний тока, что обусловливает к. п. д. такого ге­ нератора не более 30—40%. Кроме того, при отсутст­ вии колебаний на сетке лампы через последнюю течет большой анодный ток, что приводит к разогреву анода, а следовательно, и выходу из строя лампы. В резуль­ тате этих причин режим колебаний первого рода не находит широкого применения в генераторах передаю­

части характеристики лампы. В этом случае анодный ток протекает через лампу импульсами. Такой режим работы генератора принято называть режимом работы с отсечкой анодного тока. Угол отсечки Ѳ может быть выбран любой за счет подачи соответствующего отри­ цательного смещения Е0 на сетку лампы. Известно, что всякий ряд периодических импульсов может быть раз­ ложен на сумму постоянной и соответствующего числа переменных составляющих, называемых гармониками.

В качестве примера на рис. ІѴ.4 приведены импуль­ сы анодного тока, представленные суммой из постоян­ ной составляющей и составляющих токов первой и вто­ рой гармоник. Постоянная составляющая анодного тока

171

есть среднее значение тока за период Ті, определяемая прямоугольником с высотой, равной /ао, и основанием, равным периоду Гь при условии, что площадь прямо­ угольника равна площади импульса. Частота первой (основной) гармоники іаі равна частоте повторения им­ пульсов. Далее идет вторая гармоника іа2, третья и т. д. Номер гармоники указывает, во сколько раз частота данной гармоники больше частоты первой гармоники. С увеличением номера гармоник амплитуда их умень­ шается.

Рис. ІѴ.4. Временные диаграммы состав­ ляющих импульсов анодного тока

Если колебательный контур настроен на частоту основной гармоники, то напряжение этой гармоники на нем вследствие явления резонанса будет во много раз больше напряжений от других гармоник. В этом случае колебательная мощность и к. п. д. определяются выра­ жениями:

В режиме колебаний второго рода к. п. д. лампо­ вого генератора составляет 60—80%, что значительно выше к. п. д. режима колебаний первого рода. Это объ­

ясняется тем, что отношение /а\ максбольше единицы,

'а о

так как постоянная составляющая анодного тока вслед­ ствие выбора рабочей точки на нижнем участке харак­ теристики лампы меньше амплитуды первой гармоники.

Колебательная мощность в контуре, как и в других устройствах, будет наибольшей при равенстве внутрен­ него сопротивления лампы и эквивалентного сопротив­ ления контура. Поскольку внутреннее сопротивление

172

лампы при колебаниях второго рода меняется от изме­ нения угла отсечки, то практически равенства сопротив­ лений лампы и контура добиваются подбором величины эквивалентного сопротивления. С этой цёлью применя­ ют сложные контуры, в которых можно менять эквива­ лентное сопротивление, не изменяя собственной часто-

Рис. ІѴ.5. График зависимости к. п. д. и колебательной мощности генера­ тора от эквивалентного сопротивле­ ния контура

ты контура. Сопротивление контура, при котором коле­ бательная мощность в контуре получается максималь­ ной, называется оптимальным эквивалентным сопротив­ лением Яэопт. Последнее определяется из нагрузочных характеристик, показывающих зависимость колебатель­ ной мощности и к. п. д. лампового генератора от сопро­ тивления нагрузки Ra (рис. ІѴ.5). Практически величи­ ну эквивалентного сопротивления берут несколько больше оптимального значения, так как при этом колеба­ тельная мощность почти не изменяется, а к. п. д. лам­ пового генератора из-за уменьшения расхода энергии источника увеличивается. Чтобы получить наибольшую полезную колебательную мощность, необходимо настро­ ить ламповый генератор. Индикаторами настройки слу­ жат миллиамперметры, включенные в анодную и сеточ­ ную цепи генераторов (рис. ІѴ.6, а). Чтобы токи высо­ ких частот не протекали через миллиамперметры, последние шунтируются конденсаторами большой ем­ кости.

Настройку генератора обычно проводят следующим образом. Изменяя емкость конденсатора Ск, настраи­

173

вают колебательный контур в резонанс с частотой воз­ будителя. Момент настройки определяется по мини­ мальному показанию миллиамперметра в анодной цепи. Перемещая щуп анодной связи а, подбирают оптималь­ ное эквивалентное сопротивление. Контур подключают в точках а и к. Витки La контура называются витками анодной связи. При перемещении щупа а вниз коэффи­ циент анодной связи, а следовательно, и R3 контура уменьшаются, а при движении его вверх, наоборот, ука­ занный коэффициент и эквивалентное сопротивление контура увеличиваются. При определенном значении R3 ток в контуре становится наибольшим, показания миллиамперметра в анодной цепи наименьшими, а в цепи сетки наибольшими. При расстроенном контуре увеличивается І&0, а следовательно, и увеличивается расходуемая источником мощность. Но так как коле­ бательная мощность при этом уменьшается, то возра­ стают потери на аноде. Следовательно, по минимуму свечения анодов ламп мощных генераторов можно при­ близительно судить о настройке лампового генератора.

Схемы генераторов с внешним возбуждением

В радиопередающих устройствах применяются две схемы питания анодной цепи: параллельная и последо­ вательная. При п о с л е д о в а т е л ь н о й схеме источник, контур и лампа соединены между собой последовательно (рис. ІѴ.б, а) . При этом контур находится под высоким анодным напряжением. Кроме того, в данной схеме усложняется заземление ротора переменного конденса­ тора контура. От этих недостатков можно избавиться, применив схему параллельного питания.

В п а р а л л е л ь н о й схеме питания и лампа, и кон­ тур присоединены параллельно источнику питания (рис. ІѴ.б,б). При подаче напряжения возбуждения на сетку лампы постоянная составляющая анодного тока замыкается через источник питания и лампу, минуя контур вследствие наличия разделительного конденса­ тора Ср. Переменная составляющая анодного тока за­

большое сопротивление для переменной составляющей анодного тока.

- 174

Разделением путей токов переменной и постоянной составляющих устраняются недостатки, присущие по­ следовательной схеме, так как анодный контур не нахо­ дится под высоким постоянным напряжением. Для обе­ спечения нормальной работы генератора сопротивление токам высокой частоты разделительного конденсатора

Рис. IV.6. Последовательная (а) и параллель­ ная (б) схемы питания ламповых генераторов

должно быть в 50—100 раз меньше, а дросселя — в 10—15 раз больше эквивалентного сопротивления кон­ тура.

Схемы питания цепи сетки

Для выбора начальной рабочей точки на характе­ ристике на сетку лампы подают отрицательное напря­ жение смещения. Схема питания сетки может быть последовательной и параллельной. В п о с л е д о в а т е л ь ­ ной схеме источник Ес и катушка связи LCB включа­ ются последовательно (рис. IV.7,а). Источник отрица­ тельного смещения блокируется конденсатором Ср боль­ шой емкости. В п а р а л л е л ь н о й схеме катушка связи Ьсв и разделительный конденсатор Ср включены

175

параллельно источнику сеточного 4 смещения Ес (рис. ІѴ.7,б). Разделительный конденсатор Ср предо­ храняет источник сеточного смещения от короткого за­ мыкания через катушку связи, а дроссель АдР препятст­

Рис. ІѴ.7. Схемы создания отрицательного напряжения смещения на сетках ламп:

а — последовательная от отдельного источника постоянного напря­ жения; б — параллельная от отдельного источника постоянного напряжения; в — последовательная за счет тока сетки; г — парал­ лельная за счет тока сетки; д — автоматическое смещение за счет анодного и сеточного токов

Практически же отрицательное смещение на сетку лампы подается не от источника постоянного напряже­ ния, а создается автоматически за счет сеточного и анодного токов.

Рассмотрим последовательную и параллельную схе­ мы а в т о м а т и ч е с к о г о смещения, показанные на рис. ІѴ.7, в и г . Обе схемы эквивалентны друг другу. Автоматическое смещение появляется только при по­ даче напряжения возбуждения на сетку лампы. В поло­ жительные полупериоды в цепи сетки будет проходить ток, а в отрицательные тока не будет. За время поло­ жительного полупериода напряжения возбуждения кон­

176

денсаторы С0 заряжаются и в то же время создается радение напряжения на сопротивлениях Rc, а в отри­ цательные полупериоды конденсаторы разряжаются че­ рез указанные сопротивления, создавая на них падения напряжения той же полярности. Следовательно, за весь период колебания на сетку будет подаваться определен­ ное отрицательное напряжение смещения. Для поддер­ жания более равномерного смещения емкости берут до­ статочно большой величины. Поскольку сеточный ток мал, то сопротивление берут обычно большим (от де­ сятков до сотен тысяч ом). В маломощных генераторных лампах сопротивление Rc получается настолько боль­ шим, что применение дросселя Lnp становится необя­ зательным.

Недостатком схем автоматического смещения за счет сеточного тока является то, что отрицательное сме­ щение не может быть больше амплитуды возбуждаю­ щего напряжения. Поэтому иногда применяют схемы автоматического смещения за счет суммарного анод­ ного и сеточного токов (рис. IV.7, д). В этом случает в катодную цепь лампы включается сопротивление RK, шунтированное блокировочным конденсатором Сб. При протекании через указанное сопротивление постоянной составляющей суммарного тока (сеточного и анодного) на нем создается падение напряжения, минус которого подается на управляющую сетку, а плюс — на катод лампы. В этом случае напряжение на аноде будет меньше на величину падения напряжения на сопротив­ лении Як-

Генераторы на многоэлектродных лампах

Генератору, собранному на триоде, свойственны не­ достатки, вызываемые большой межэлектродной ем­ костью анод — сетка СаоЭта емкость способствует паразитному самовозбуждению генератора, с одной сто­ роны, а с другой — исключает его использование в диа­ пазоне более высоких частот. Поэтому чаще используют генераторы, собранные на многоэлектродных лампах, у которых паразитная емкость Сас значительно меньше, чем у триодов. Генераторы, собранные на обычных те­ тродах, обладают небольшим коэффициентом полезного действия (примерно 50—60%) из-за возможности появ­

177

ления динатронного эффекта. Поэтому чаще применяют генераторы, собранные на лучевых тетродах или пенто­ дах, которые свободны от динатронного эффекта; их можно поставить в более выгодный режим работы, т. е. использовать большие напряжения на экранной сетке (до 0,6 Ед) и получить большой коэффициент исполь­ зования анодного напряжения (е= 0,85 н-0,95). Для уве­

личения колебательной мощности на антидинатронную сетку пентода подают небольшой' положительный потен­

дается от источника анодного напряжения через гася­

Сэкр и Сд создают путь для токов высокой частоты, ми­ нуя источники питания.

Выходные каскады передающего устройства

Генераторы с внешним возбуждением находят ши­ рокое применение в радиопередающих устройствах в качестве выходных каскадов (усилителей мощности), непосредственно работающих на антенну. Антенна мо­ жет подключаться к генератору по простой и сложной схемам.

Если в анодную цепь генератора включен контур, составной частью которого являются параметры антен­ ны, то такой контур называют антенным, схема выхода

178

в него включают дополнительные переменные индуктив­ ность LBили емкость Св.

При включении индуктивности LB общая индуктив­ ность антенного контура увеличивается и соответствен­ но увеличивается собственная длина волны контура.

Рис. IV.9. Схемы выходных каскадов пере­ дающего устройства:

а —простая; б — сложная

Эта схема применяется, когда собственная длина вол­ ны антенны меньше длины волны возбуждающего на­ пряжения. При включении вместо L„ конденсатора Св общая емкость антенного контура и соответственно соб­ ственная длина волны антенны уменьшаются. Эта схе­ ма используется, когда собственная длина волны антен­

также конденсатор связи Ссв (или катушка связи LCB), служащий для подбора его оптимального сопротив­ ления.

179