Генератор с внешним возбуждением (ГВВ)

1. Генератор с внешним возбуждением

2.

Генератор с ВВ позволяет формировать мощный сигнал, используемый для
излучения, обладающий высоким качеством возбуждающего сигнала.
Возбудитель формирует сигнал требуемой частоты и модуляции, а генератор с
внешним возбуждением обеспечивает необходимую мощность, подаваемую в антенну.
Требования к генератору с ВВ:
Достаточная мощность
Высокий КПД
Небольшие искажения входного сигнала.
Режим работы активного элемента определяется:
Величиной возбуждающего сигнала
Напряжением смещения
Величиной нагрузки.

3.

Динамическая характеристика – линия на статических характеристиках активного
элемента, по которым перемещается рабочая точка при возбуждении каскада.
Напряженность режима характеризует степень использования коллекторного
напряжения. Различают недонапряженный режим, критический режим, перенапряженный
режим.

4.

Динамические характеристики генератора с внешним возбуждением:
1 – соответствует сопротивлению
нагрузки Rn=0
2, 3 – недонапряженный режим
4 – критический режим
5 – перенапряженный режим.

5.

Выбор конкретного сопротивления нагрузки активного элемента производят исходя
из требований к выходной мощности каскада, степени использования напряжения питания
и характеристики выходного сигнала. Если необходимо усилить сигнал неизменной
амплитуды, то сопротивление нагрузки выбирают таким, чтобы обеспечить критический
режим при максимальном входном сигнале, обеспечивающем необходимую мощность на
выходе.
О степени напряженности режима судят по форме коллекторного тока. С ростом
напряженности режима, когда исчерпан резерв напряжения источника питания, импульс
коллекторного тока вначале уплощается, а затем в нем появляется провал за счет резкого
увеличения тока базы.
При усилении сигналов с АМ для сохранения закона модуляции угол отсечки
должен быть 90º.
Увеличить КПД генератора при формировании сигналов с изменяющейся
амплитудой возможно при использовании изменяющегося напряжения питания и работе в
критическом режиме.

6.

Под сопротивлением нагрузки понимается эквивалентное сопротивление
выходной колебательной системы (контура) ГВВ в точке подключения активного элемента
(коллектора).

7.

8.

9.

10.

Влияние угла отсечки на характеристики ГВВ
Коэффициент тока первой гармоники имеет явно выраженный максимум при угле
отсечки 120°, а токи второй и третьей гармоник имеют максимумы при отсечке 60° и 40° .
Для усиления сигналов оптимальным будет угол отсечки 90°-100°.
Для умножителя частоты на 2 оптимально угол отсечки 60°, а для умножителя
частоты на 3 угол отсечки должен быть ближе к 40°.
Графики коэффициентов разложения косинусоидальных импульсов в ряд Фурье

11.

Амплитуда тока определенной гармоники для конкретного
угла отсечки

12.

13.

Настроечные характеристики показывают изменение режима АЭ при изменении
характера нагрузки.
Настроечные характеристики – зависимости мощностей, напряжений и токов
генератора от частоты.
При расстройке колебательного контура меняется режим работы АЭ. Если при
настроенном контуре этот режим был критическим или слабоперенапряженным, то с
расстройкой контура он становится недонапряженным.
1. С расстройкой уменьшается активное сопротивление контура и напряжение на нем
2. Происходит сдвиг фаз между входным (базовым) и выходным (коллекторным)
напряжениями на активном элементе.
В качестве точки настройки колебательной системы ГВВ используется эффект
минимума постоянной составляющей выходного тока Iвых0(Iк0).

14.

15.

Подводимая к генератору мощность Р0
растет с расстройкой с ростом постоянной
составляющей выходного тока, напряжение
питания Ек постоянно.
С
расстройкой
резко
уменьшается
эквивалентное
сопротивление
контура,
уменьшается переменное напряжение на контуре,
полезная колебательная мощность ГВВ Р1 тоже
уменьшается.
Одновременный рост Р0 и уменьшение Р1
приводит к увеличению мощности рассеяния. Если
она превысит допустимую мощность, то АЭ
выходит из строя.
Начальную настройку ГВВ рекомендуют
проводить
при
пониженном
напряжении
коллекторного питания.

16.

ГВВ с простым и сложным выходом:
Схема выхода ГВВ должна обеспечить трансформацию сопротивления нагрузки (в общем
случае комплексной) в активное сопротивление, обеспечивающее высокие энергетические
показатели ГВВ (выходная мощность, коэффициент полезного действия) и фильтрацию.
1. Простая схема выхода: параллельный контур с высокой добротностью, в который
включена нагрузка и возможностью согласования активного элемента с контуром.
Контур обеспечивает согласование генератора с нагрузкой вблизи резонансной частоты,
малое сопротивление для высших гармоник выходного тока, что обуславливает их
подавление и получение гармонической формы напряжения на контуре.
2. Сложная схема выхода состоит их 2х связанных резонансных контуров.
Промежуточный контур должен иметь цепи согласования с активным элементом
(коэффициент включения) и цепи настройки резонансной частоты. Нагрузка
включается в выходной контур (в передатчиках его называют антенным). Он тоже
должен иметь цепи настройки резонансной частоты и изменяемую связь с
промежуточным контуром. Если связь между контурами отсутствует, то не будет
передачи энергии с промежуточного контура в антенный, а также и вносимого в
промежуточный контур из антенного сопротивления.

17.

С увеличением связи между контурами увеличится вносимое спортивление, что
приведет к снижению эквивалентного сопротивления. Снижение эквивалентного
сопротивления вплоть до критического значения приведет к увеличению мощности в
промежуточном контуре и соответственно мощности передаваемой в антенный контур и
нагрузку.
Мощность, выделяемая на сопротивлении, вносимом из антенного контура в
промежуточный, фактически равна мощности, передаваемой из промежуточного контура
в антенный. Мощность, попадающая в антенный контур, поступает в нагрузку.
Оптимальной называют величину связи, обеспечивающую максимальную
мощность, отдаваемую в нагрузку. При этом АЭ устанавливается в слегка
недонапряженнный режим.

18.

Эквивалентное сопротивление, настроенного в резонанс контура и его сопротивление в
точке подключения активного элемента носит резистивный характер:

19.

Нагрузочный коэффициент (желательно иметь максимально большим) определяет
степень нагрузки промежуточного контура сопротивлением, вносимым из антенного
контура :
КПД промежуточного контура – частное от деления
величины сопротивления, вносимого в промежуточный контур,
к сумме сопротивления потерь в промежуточном контуре и
вносимого сопротивления
Эквивалентное сопротивление промежуточного контура

20.

21.

КТ1 для подключения модулирующего сигнала
КТ2 для подключения источника возбуждения
R1 – регулятор напряжения смещения на базе VT1
R7 – регулятор напряжения питания коллектора VT1
КТ3 – измерение напряжения смещения
КТ4 – наблюдение формы и тока эмиттера VT1
КТ5 – измерение тока коллектора VT1
КТ6 - наблюдение формы и напряжения питания
коллектора VT1
S2 – перекл-ль коэф. вкл. коллектора VT1 в 1й к-р
S3 – переключатель коэф. связи 1го к-ра со 2м
КТ7 - наблюдение формы и напряжения на 1м к-ре
КТ8 - наблюдение формы и напряжения на 2м к-ре
КТ9 - наблюдение формы и тока в 1м к-ре
КТ10 - наблюдение формы и напряж. на нагрузке
КТ11 - наблюдение формы и тока во 2м к-ре
S1 – переключ-ль способа модуляции (по базе/по
питанию)
S4, S6 – переключатели схемы выхода ГВВ
S5 – переключатели величины нагрузки: замкнут –
50 Ом, разомкнут 150 Ом.