Главная страница Комод Кухня Компьютерный стол Плетеная мебель Японский стиль Литература
Главная  Устройства сложения и распределения 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

ром. Применение МУ, симметричных относительно нагрузки (например, с поворотной симметрией), позволяет получить идентичные сигналы как внешней, так и взаимной синхронизации, что увеличивает эффективность системы сложения мощностей.

4.4. ВЛИЯНИЕ НЕЙДЕНТИЧНОСТИ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

Реальные автогенераторы складываемых мощностей могут несколько отличаться величинами собственных частот (шщ, Шог) и добротностями резонансных систем (Q, Qj), т. е. величины их обобщенных расстроек ф х^. Оценим, как это отразится на энергетических характеристиках системы сложения. В первую очередь разброс и скажется на фазах генераторов ф„ и фгг, которые не будут равны друг другу, а определятся выражениями (4.1) и (4.4).

Для МУ с /п = 1 суммарный сигнал иа входах Зя4 при условии, что сигналы в нагрузке = сфазированы при = х^ =0, запишется так:

Ьгл = aiV2 {УТ-К^, ]/ГГ+ -к^ .

Для квадратурных и синфазных мостов меняется только условие начальной фазировки генераторов. Мощности, выделяющиеся в нагрузках,

Рвл Р[1Т У{1~К' х\) (1 -К^ хЬ) Т xi х^]... (4.10)

Здесь знак - - для 63 и Р3, знак + - для 64 и Р^.

Разность фаз между суммарным сигналом и сигналом синхронизации

Ф2 arctg

Полоса синхронизации в сбалансированном мосте, т. е. при минимальной взаимосвязи генераторов, будет примерно равна об-



0,1 0,1 0,3 Xz

автогенераторов на диодах

Рис. 4.6. Относительное изменение мощностей Ганна в полосе синхронизации: 1) Pih/P, и 2) Ргн/Р, - при раздельной работе; 3) Рн/Р, - при совместной работе Рис. 4.7. График изменения суммарной мощности двух автогенераторов на диодах Ганна при расстройке одного из них - расчет по (4.12);--

экспериментальные

ласти перекрытия полос синхронизации каждого из них. При равных величинах сигнала синхронизации она определяется меньшей полосой синхронизма. При = соог и = Qj т. е. при = = Хг = х согласно (4.10) суммарная мощность во всей полосе синхронизации будет постоянна и равна Рн = 2 Pq. т. е. сложение мощностей эффективно во всем диапазоне синхронизации. На рис. 4.6 показаны экспериментально снятые зависимости мощности в нагрузке от отношения Рн/Pi для двух диодов Ганна при совместной и раздельной работе. Как видно из рисунка, мощности достаточно эффективно складываются.

Если один генератор настроен иа частоту синхронизации Acoi= = О и = О, а частота свободных колебаний второго генератора почему-либо изменилась и # О, то

Р„ Р [1 + Kl - .

(4.12)

Уменьшение мощности суммарного сигнала происходит из-за расхождения фаз автогенераторов вплоть до я/2 (рис. 4.7). Более эффективно сложение будет, естественно, при уменьшении разности фаз генераторов. При изменении собственной частоты одного генератора х^ суммарная мощность уменьшается до мощности одного генератора, далее наблюдаются биения вследствие выхода генераторов из синхронизма.

При создании автогенераторов для систем суммирования желательно уменьшить возможное расхождение фаз при разбросе частот генераторов. Это можно обеспечить, как мы увидим в следующем параграфе, не только при увеличении и уменьшении Q, но также и в генераторах со сложной контурной системой.

4.5. РАСШИРЕНИЕ ПОЛОСЫ СИНХРОНИЗАЦИИ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

Как было показано ранее, универсальным методом уменьшения наклона фазовых характеристик и расширения полос синхронизации является увеличение амплитуды сигнала синхронизации и уменьшение нагруженной добротности колебательной системы генератора. Более эффективное уменьшение наклона фазовых характеристик возможно путем изменения фазочастотной характеристики контурной системы генератора. Как видно из (4.5), для этого надо уменьшить наклон фазовой характеристики контурной системы в окрестностях (Во, т. е. создать уплощенный участок в F (ю) при Юо-

Это'можно осуществить, строя колебательную систему из связанных контуров [38], где реактивное сопротивление второго контура компенсирует реактанс первого контура'и деформирует фазовую характеристику .Этот же эффект можно получить, строя генератор с дополнительной обратной связью (ДОС) (рис. 4.8). При этом, если колебательная система синхронизируемого генера-

г'iHеда тор

линейная цепь

делитель

Рис. 4.8. Схема синхронизированного, генератора с дополнительной петлей обра гной связи



тора состоит из одииочиого контура, т. е. F (со) = g (1 + jX), где X = = 2Q (Аш/шо) - обобщенная расстройка и т (о))е'* - коэффициент передачи цепи ДОС, то параметры колебательной системы Z (ы) = R (о))е'* будут:

1/;? (a)) = g Vl +m2 (ш) -f 2m (со) cos 6 (со) -f 2m (со) X sin 6 {ш)+Х^, f (0)) = -arctg [X -f m (со) sin 6 (o))]/[l -f m (со) cos 6 (w)].

При определенных m (со) и 6 (со) можно получить фазовую характеристику F (со), мало меняющуюся в зависимости от частоты со в широком диапазоне частот. Рассмотрим, например, фазовую характеристику эквивалентной колебательной системы, получающуюся при использовании линии задержки в цепи ДОС.

Пусть m = const = 2[/Ро/Р (Pgc - мощность, передаваемая цепью ДОС), а 6 (со) = -((ОТ + е„) = -(Ашт + ШоТ -f е„), где Аш = со - Шо; (Во - резонансная частота одиночного контура (F); - начальный фазовый сдвиг; т - время задержки. Для того чтобы F (со) мало изменялась в окрестности (Оо, положим (ОоТ +00= 2лр, где р = 0,1, ... Тогда

f ((о) = -arctg

2Q А(о/(0о -msin А(от

Обозначив 2Q/(m(OoT) = q, получаем

1-fmcos А(от

F ((В) = - arctg

А(от-sin А(от (l/m)-f cos А(от

(4.13)

Из (4.13) следует, что условие генерации (баланс фаз) для автогенератора с ДОС выполняется при q > I иа одной частоте (А(о = 0) либо при q < 1 на нескольких частотах, определяемых уравнением qAatx - sin А(от = 0. Подставляя (4.13) в (4.5), получаем [39]:

(р - arcsin К arctg

2Q А(о/(0о - msin А(от 1 -fm cos Д(от

(4.14)

На рис. 4.9 приведены расчетные фазовые характеристики синхронизированного генератора с ДОС для различных значении q (штриховой линией показана фазовая характеристика генератора без ДОС). Как видно, наибольшее уплощение фазовой характеристики получается при = 1 (в этом случае будем считать ДОС предельной). При > 1 на фазовой характеристике наблюдается значительное уменьшение наклона и расширение полосы синхро-

Ч>1 tr=l



-10 -15 -го Рк/Р,№

Рис. 4.9. Фазовые характеристики синхронизированного генератора с задержкой в дополнительной петле обратной связи

Рис. 4.10. Выигрыш в полосе синхронизации по заданному фо для PJP- = -30 дБ (/) и Рс/Р= -20 дБ (2)

низации. Таким образом, прид= 1 фазовая характеристика эквивалентной колебательной системы генератора, а следовательно, и синхронизированного генератора имеет значительный плоский участок в области линейного изменения функции sin А(от. Уплощение фазовой характеристики можно получить также прн использовании в ДОС резонатора.

Определим выигрыш в полосе синхронизации при предельной ДОС. Под полосой синхронизации по уровню (рс будем понимать полосу частот 2А(0с, внутри которой фазовый угол (р не превышает значения срс. Получить решение в явном виде для полосы синхронизации из (4.14) трудно. Однако, полагая К Р/Рос > 1, ? ~ 1, а Pol Рос cos А(ОсТ, что практически выполняется, получаем:

А(Ор Т - sin А(0(. т :

Wpjp

ОС sin (рс

Разлагая sin Аа х по степеням А(ОсТ и отбрасывая члены со степенью выше третьей, можно получить уравнение для определения Ао). Для q = 1 полоса синхронизации по уровню ф^:

2А(0р

2(0о Q

. sin фд

(4.15)

У одноконтурного генератора согласно [34] 2А(0с ~ [(2(Во/<Э) VРс/] Фс. Следовательно, выигрыш в полосе синхронизации на уровне фс

П = А(0д/А(0р :

УбРос/(/с sin2 фс).

(4.16)

Выигрыш, увеличивающийся с уменьшением Рс и увеличением Рос. особенно велик при малых уровнях фс. На рис. 4.10 приведены теоретические зависимости п от Pqc/P при = 1 и различных отношениях PoJP Для фс = = 5° и Фс = 70°, рассчитанные по (4.16). Там же нанесены экспериментальные точки.

Используя генераторы, у которых вблизи (Оо фазовые характеристики в режиме синхронизации имеют малые наклоны, можно получать эффективное сложение мощностей как с внешней синхронизацией, так и при наличии взаимной синхронизации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1У1одель 3. И. Вопросы построения мощных радиостанций - М.: Энергоиздат, 1947.

2. Тугге! W. А. Hybrid circuits for microwaves. - PIRE, 1947, № II.

3. Brown G. H. e. a. Method of multiple operation of transmitter tubes in VHP banb. - RCA Rev., 1949, June.

4. Rendall A., HuntG. Transmitter combining circuits. - Electron. Eng., 1952, Dec.

5. Катушкина В. М. Общие свойства мостовых схем сложения мощностей ВЧ генераторов и передатчиков. - Науч.-техн. инф. бюллетень ЛПИ, 1957, № 4.

6. Катушкина В. М. Мостовая система сложения мощностей ВЧ генераторов (цепочечный метод). - Радиоэлектронная промышленность, 1953, № 3.

7. Катушкина В. М., Малышев В. И. Шалапанов А. В. О возможности расширения полосы синхронизации и уменьшения наклона фазовых характеристик синхронизированного генератора. -Радиотехника, 1976, № 11.

8. А. с. 142346 (СССР). Устройство для сложения мощностей УКВ передатчиков. Авт. изобр.: В. М. Катушкина, 3. И. Модель. - Опубл. в Б. И., 1961, № 21

9. Катушкина В. М., Модель 3. И. Мостовые методы сложения мощностей любого числа УКВ генераторов. - М.: Электросвязь, 1959, № 7.



10. Калахан Д. А. Современный синтез цепей. - М.: Энергия, 1966.

11. Альтман Д. Л. Устройства СВЧ. - М.: Мир., 1968.

12. Klein W. Grundlagen der Theorie electrischer Schaltungen. T. I. - Akademie-Verlag, 1970.

13. Фельдштейн A. Л., Явич Л. P. - Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников иа СВЧ. - М.: Связь, 1971.

14. Kurokawa К- Design theory of balanced transistor amplifiers. - BSTJ, 1965, v. XLIV, № 8.

15. Алексеев О. В. Многополюсные фазовые коммутаторы мощности. - Известия ЛЭТИ, 1974, вып. 139.

16. Лондон С. Е. Широкополосные радиопередающие устройства. - М.: Энергия, 1970.

17. Давидович М. Н., Ильин В. К., Лыскин С. М. Система возбуждения четырехзаходной цилиндрической спиральной антенны со встречной намоткой. - Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника, 1975 № 8.

18. Гантмахер Ф. Р. Теория матриц. -М.: Наука, 1967.

19. Белецкий А. Ф. Теоретические основы электропроводной связи, ч. III. - М.: Связьиздат, 1959.

20. Карий Ш. Теория цепей: Анализ и синтез/Пер. с англ. - М.: Связь, 1973.

21. Newcomb R. Linear multiport synthesis. - New York: Mc Graw-Hill Book Co., 1966.

22. Дорфман Л. г. К теории некоторых симметричных восьмиполюсников. - Радиотехника, 1965, т. 20, № 8.

23. Ahmed N. е. а. Оп notation and definition of terms related to class of complete orthogonal functions. - IEEE Trans., 1973, v. EMC-I5, № 2.

24. Левей штейн B. И. Применение матриц Адамара к одной задаче кодирования. - Проблемы кибернетики, 1961, вып. 5.

25. Сешу С, Балабанян И. Анализ линейных цепей. - М.: Госэнергоиздат, 1963.

26. Катушкина В. М., Хацкевич Е. И. Исследование работы мостовых устройств на несогласованные нагрузки.-Труды ЛПИ им. Калинина, 1967, № 290.

ч. 9 27. Катушкина В. М., Модель 3. И. Об эффективности мостового метода сложения мощностей ВЧ генераторов. - Радиотехника, 1973, № 5.

28. Тагер А. С, Вальд-Перлов В. М. Лавинно-пролетиые диоды и их применение в технике СВЧ. - М.: Сов. радио, 1968.

29. Kurokawa К. The single-cavity multiple-device oscillator. - IEEE Trans., I97I, v. MTT-19, № 10.

30. Кавамото Миу. Антипараллельное включение двух траппад-диодов. - ТИИЭР, I97I, № 3.

31. Дворников А. А. Уткин г. IW. О сложении мощностей многих автогенераторов. - Радиотехника и электроника, 1974, № 3.

32. Парыгин В. И. Взаимная синхронизация автоколебательных си-сгем. - Радиотехника и электроника, 1962, № 10.

33. Марченко Ю. И. Взаимная синхронизация автоколебательных систем с учетом запаздывания сил связи. - Изв. вузов. Радиофизика, 1967, № II.

34. Адлер Р. Исследование явлений синхронизации в генераторах. - ТИИЭР. 1972. № 7.

35. Пациоргк Л. Синхронизация генераторов внешним сигналом. - ТИИЭР, 1965. № II.

36. Фукуи X. Синхронизация частоты и модуляции СВЧ генератора на кремниевом ЛПД. - ТИИЭР. 1966, № 10.

37. Rucker С. Т. А multiple-diode high-avarage-power avalanche-diode oscillator. - IEEE Trans. 1969. v. MTT-17. № 12.

38. Евтянов С. И., Шемонаев г. Д. - Радиотехника и электроника, 1959, № 2.

Часть II

МОСТОВЫЕ УСТРОЙСТВА НА ЭЛЕМЕНТАХ С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ И РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Глава 5

МОСТОВЫЕ УСТРОЙСТВА НА ОТРЕЗКАХ ЛИНИЙ

5.1. ПРОСТЫЕ МУ

Наиболее распространенными МУ на распределенных постоянных являются так называемые кольцевые мосты. Они могут быть осуществлены из отрезков линий любого типа: двухпроводных, коаксиальных, полосковых, волноводов. На рис. 5.1 показаны различные варианты кольцевых МУ, причем развязанными между собой являются две пары входов: 1-2, 3-4. Их форма может отличаться от кольцевой.

При выполнении МУ из отрезков коаксиальных или полосковых линий внутренняя окружность иа рис. 5.1 принимается заземлен-


г) д)

Рис. 5.1. Основные варианты кольцевых МУ



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49

© 2007 EPM-IBF.RU
Копирование материалов разрешено в случае наличия письменного разрешения