книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов
..pdfЕсли генераторы полностью идентичны по выходным парамет рам, то при их совместной работе можно считать, что каждый гене ратор подключается к электрической цепи по схеме рис. 2.31. Сопротивление ветви, образуемой Кн и параллельно подключенной реактивностью в схемах рис. 2.30, удваивается за счет совместной работы генераторов.
Рис. 2.31
Нетрудно убедиться, что при указанных сопротивлениях эле ментов в схемах рис. 2.31 результирующее входное сопротивление, являющееся нагрузкой генератора, равно К„. Также нетрудно убе диться, что при обрыве или коротком замыкании одного из генера торов в схемах рис. 2.30 другой генератор при указанных сопротивлениях элементов ощущает, по-прежнему, сопротивление резистивного характера, равное КИ. Последнее, как уже отмечалось, позволяет при выходе из строя одного генератора другой подклю чить непосредственно к нагрузке Кн, используя систему обхода моста.
возможно только при условии 112 - IIи т. е. при равенстве по ампли туде и синфазности напряжений генераторов на входах моста.
Если рассматривать входное сопротивление моста со стороны генератора Г| как параллельное соединение резистивной состав ляющей ЛВхп и реактивной составляющей уХвхг,, то отдаваемая ге
нератором мощность РГ[ = | II] |727?вхГ|.
Аналогично, если рассматривать входное сопротивление моста со стороны генератора Г2 как параллельное соединение резистивной составляющей /?вхГ, и реактивной составляющей уХвхг , то отдавае-
мая генератором мощность РГ = = \ 112| /2Лвхг2 = I У\ |72ЛВхг7-
Отношение мощностей генераторов: |
|
Рг\!Ртг~ т = РйХг21РшГ]. |
(2.66) |
Так как при балансе моста его входное сопротивление для ге нератора не зависит от режима другого генератора, то при коротком замыкании Г2 входное сопротивление моста для генератора Гь учи
тывая условие (2.65), |
|
2вхГ^ - 2 н2$Х2. |
(2.67) |
При коротком замыкании генератора Г1входное сопротивление |
|
моста для генератора Г2 |
|
2вхг2 = - 2 „ 2 б/уХ,. |
(2.68) |
Представляя комплексное сопротивление нагрузки 2„ как па раллельное соединение резистивного сопротивления Кп и реак тивного сопротивления уХн: 2Н= ]ЯНХН1(КН+ уХн), а также пред ставляя комплексное балластное сопротивление 2§ как параллель ное соединение резистивного сопротивления Кв и реактивного со противления]Х§:
|
2б -]Я оХ ^(Р б +.Дб), |
|
|
на основании (2.67), (2.68) получаем: |
|
||
д |
_ |
* Л Х пХб |
(2.69а) |
вхГ> |
|
х 2( з д + а д , ) ’ |
|
|
|
||
•у |
_ |
• |
(2.696) |
“ г' |
|
; Х2( Л , Л - З Д ) ’ |
|
|
|
||
п |
_ |
|
КЩ Хнх б |
(2.70а) |
||
|
2 |
а |
д |
л + |
а д |
|
|
) ’ |
|||||
|
_ |
• |
|
4 Л |
З Д |
(2.706) |
|
вхГ> |
^ |
а |
д - |
а д |
|
|
о ' |
|||||
Входные сопротивления моста со стороны каждого генератора |
||||||
будут резистивными, если |
|
|
|
|
|
|
|
а д = В Д ь |
|
(2.71) |
|||
что возможно при одинаковом характере реактивных сопротивле ний Хн, Х$.
Отношение резистивных составляющих входных сопротивле
ний согласно (2.69а), (2.70а) Къкт2/КпхГ[ =Х2 !Х\. |
|
С учетом (2.66): |
(2.72) |
Х21Хх=т. |
Так как т > 0, то реактивные сопротивления Х\, Х2 должны быть одного характера, однако противоположного характеру Хн, Х&, что бы выполнялись соотношения (2.69а), (2.70а).
Представляя условие баланса моста (2.65) в виде двух соотно шений, соответствующих действительной и мнимой частям выра
жения, получаем, учитывая (2.71), (2.72): |
|
|
|
*б = - № +Х2) =- X (1 + т) = - Х 2 |
; |
(2.73) |
|
№ +Х2) Х М н +ХХ2( Ы |
+№ ) = |
|
|
= (1 + т )Х М » +т Х , ( а д |
+ В Д 0 = 0. |
(2.74) |
|
Задавая входное сопротивление моста для одного из генерато ров, например, 7?Вхгь из (2.69,а), учитывая (2.72), (2.74), находим:
Лб = Двхг,(1+/и). |
(2-75) |
|
Так как (2.66) ЛВхг, = |
то |
|
-Кб = Т?Вхг2 (1 + т)!т. |
(2.76) |
|
Из (2.71), учитывая (2.73), (2.75), (2.76), получаем: |
|
|
Х \——а д |
ХГ|/хн= - к нк ьхг2^^х» • |
(2.77) |
Из (2.74) с учетом (2.75) - (2.77) находим:
Соотношение (2.78) справедливо при выполнении условия:
(ВДвхг,) (1 + т) —1 > 0,
чему соответствует |
(2.79) |
•^вхг| 7?н (1 + /и), |
|
или условия |
|
(/?„ /Лг2) т (1 + т) - 1 > 0, |
|
чему соответствует |
|
Кг2<Кпт{\ +т). |
(2.80) |
Подставляя (2.78) в (2.77), получаем: |
|
т (1 + ю )-1. |
(2.81) |
Напомним, что в рассматриваемой схеме моста (рис. 2.32) со противления X], Х2 одинакового характера; сопротивления Хн, Х$ также одинакового характера, но противоположного характеру со противлений Х\,Х2.
В случае генераторов одинаковой мощности (т = 1) КГ[ =Кг2и, если принять Яр, = Т?г2 = 7?ц, из соотношений (2.72), (2.73), (2.75),
(2.78), (2.81) получаем сопротивления схем (рис. 2.30).
Мосты по схеме рис. 2.32 известны как Т-образные мосты, или Т-мосты. Первоначально такие мосты нашли широкое применение при построении радиопередатчиков километровых, гектометровых и декаметровых волн [6, 10].
Реактивные сопротивления X , Х2, Х6формируют параллельный колебательный контур и при резистивном характере входных со противлений моста 2„хГ| = Лвхг,, 2вхг2= -Квхг2, условие баланса мос
та, как следует из (2.73), выполняется только на резонансной частоте этого контура: сумма реактивных сопротивлений равна ну лю. При отклонении от этой частоты условие баланса нарушается и развязка генераторов ухудшается. Следовательно, полосовые свой ства рассмат-риваемого моста при реализации его с использованием сосредоточенных ХС-элементов будут ограниченными. У классиче-
«^вхГ| |
- а д 2* * |
, к к х * |
. |
|
д-2( ^ + х | ) |
лг2( л |+ л г |) ’ |
|
||
|
|
|||
-вхГл |
- а д 2*« |
+У |
|
|
|
^ К + ^ о ) |
х , (* ? + * ? )' |
|
|
С учетом соотношений для сопротивлений ветвей моста |
||||
(2.88) - (2.90) иЛТг = тХ\ получаем: |
|
|
|
|
|
2ВХГ, =/?„ |
+]Хй |
|
|
|
|
т |
|
|
2Вхг2 “ Лн (1 + «) + Д 2= Лн (1 + т) +]тХ{ |
(2.91) |
|||
В случае одинаковых генераторов (т = 1) входные сопротивле ния моста одинаковы, причем резистивные составляющие входных сопротивлений в последовательной схеме представления гвхг,3гвхг2
равны 2Лн.
В параллельной схеме представления составляющие входных сопротивлений моста:
Х\т |
'+ |
З Д + да). |
|
. |
Х* + «;о + м )2 |
|
■^вхГ] — |
т |
> |
ВХГ| ~ } |
|||
/?и (1 + |
тп) |
|
|
|
тгХ х |
|
|
|
+ад+да)= |
Х \т г |
+ ^,(1 + /и); |
||
•^ВХГ2 —Лн(1 + т ) |
|
Лн(1 + т ) |
||||
/У*Г2 —•/ |
'х |
, ^ О * » ) 2 |
=] |
тХ{+ Дн20 + >Я)2 |
||
|
2 |
*2 |
|
|
|
тХ, |
что следует из преобразования последовательного соединения рези стивного и реактивного сопротивлений (2.91) в параллельное со единение.
В случае одинаковых генераторов (т - 1) резистивные состав ляющие входных сопротивлений ЛВхг,. Лвхг2 оказываются больше 2КН, что соответствует (2.87).
Соотношения (2.91) соответствуют электрической цепи по схе ме рис. 2.33, которая справедлива для рассматриваемого моста при выполнении условия баланса и отсутствии тока через балластное сопротивление 2б при работе обоих генераторов, т. е. при отсутст вии потерь складываемых мощностей в балластном резисторе Я5.
Лейгггкитегткып пй’эт/пг.тит/.
Амплитуда напряжения на
Рис. 2.33
нагрузке:
Ощущаемые сопротивления резистивной нагрузки К„, вклю чаемые последовательно с генератором и соответствующим реак тивным сопротивлением Х\, Х2 в схеме рис. 2.33: Л0щг, = {/«„//и
Л0щг2 - Ц(н/12, где /ь Л - амплитуды токов генераторов через К„. Мощность, отдаваемая в нагрузку каждым из генераторов:
Соответственно
/, = 2Рг/С/л„; |
к = 2Рг2/^„; |
\
1+т
т
\
Ощущаемые сопротивления резистивной нагрузки Лощг,, Л0щг2
соответствуют резистивным составляющим входных сопротивле ний (2.91). Результирующее входное сопротивление цепи по схеме рис. 2.33 для каждого из генераторов равно последовательному со
единению ощущаемого сопротивления резистивной нагрузки /?ошг,5
/?0 щг2 и соответствующего реактивного сопротивления Х\ или Х2,
что согласуется с (2.91).
Для сложения мощностей симметричных (двухтактных) гене раторов можно использовать два Т-моста, включенных по схеме рис. 2.34. Сопротивления ветвей определяются соотношениями (2.72) - (2.81) для моста по схеме рис. 2.34,а и соотношениями (2.88) - (2.90) с учетом Х2= тХ\ для моста по схеме рис. 2.34,5.
а |
б |
Рис. 2.34
Схемы (рис. 2.34) можно использовать для сложения как оди наковых, так и разных мощностей. Недостаток схем - узкополосность развязки генераторов. Вследствие этого при перестройке генераторов необходимо производить настройку мостов изменени ем ЛТб, что представляет определенные неудобства. Если складывае мые мощности одинаковы и генераторы идентичны, то целесо образно использование моста по схеме рис. 2.35. На схеме показаны пути протекания токов генераторов через нагрузку К№и балластный резистор Кб = Кн. Преимуществами рассматриваемого моста явля ются его простота и полная симметричность. Баланс моста выпол няется в неограниченной полосе (диапазоне) частот. Схему рис. 2.35 можно представить, как на рис. 2.36.