1.9.2. Понижение КПД генератора из-за высших гармоник

Устройства генерирования и формирования радиосигналов

1.9.2. Понижение КПД генератора из-за высших гармоник

При изучении лампового генератора предполагалось, что напряжение возбуждения на его управляющей сетке изменяется по косинусоидальному закону, т.е. ug=Ugmcoswt. В действительности, вследствие импульсного характера анодного и сеточного токов и обусловленных этим высших гармоник в сеточной цепи, форма сеточного возбуждения может сильно исказиться, что повлечёт за собой понижение электронного кпд генератора.

В течение той части периода, когда остаточное напряжение между сеткой и катодом еg отрицательное, сеточный ток отсутствует, он появляется лишь в ту часть периода, когда это напряжение на сетке становится положительным. Следовательно, для сеточного тока промежуток сетка-катод представляет собой нелинейную цепь, которую при индуктивной связи контура возбудителя c

b

а) б)

Рис.1.15

сеточной цепью генератора (рис.1.15а) можно представить эквивалентной схемой рис.1.15б, где диод символизирует нелинейный характер сеточной цепи, а rg - входное сопротивление лампы, которое зависит от ее электронного режима. В сеточной цепи действуют напряжение смещение Еg и наводимая из контура возбудителя эдсUgmcoswt. Если бы индуктивности Lg не было, в цепи сетки протекали бы импульсы сеточного тока ig с углом отсечки qg= – arccos .

а) б)

b

Рис.1.16

Индуктивность Lg в сеточной цепи препятствует нарастанию сеточного тока и замедляет его уменьшение, поэтому форма импульсов сеточного тока искажается (рис.1.16а). При решении подобных задач ток, протекающий в нелинейной цепи рис.1.15б, представляют суммой двух токов - свободного iсв и вынужденного iвын, т.е. ig= iсв + iвын. Вынужденный ток описывается выражением:

iвын = ,

где

z= , аrctgφ= .

Свободный ток iсв может быть найден из дифференциального уравнения

,

он определяется формулой

iсв=A .

Таким образом, уравнение дла тока ig имеет вид:

ig = + A .

Рис.1.17


Коэффициент А можно определить из условия, что в момент времени t1 (рис.1.16) ток ig=0, т.е.:

0 = + A ,

откуда

А =- [ ] .

Тогда:

ig= - [ ] .

На рис.1.16б показаны диаграммы токов и напряжений в сеточной цепи. Импульс сеточного тока начинается при t = t1 и заканчивается при t = t3, когда вынужденный ток равен свободному току, но имеет обратное направление. При Lg=0 ток ig прекратился бы в момент времени t2, следовательно из-за индуктивности Lg длительность импульса сеточного тока возрастает. Напряжение между сеткой и катодом будет иметь ту же форму, что сеточный ток.

При прекращении сеточного тока в цепи остаются только напряжения смещения Eg и напряжение возбуждения Ugmcoswt, поэтому в момент времени t3 происходит скачок напряжения, как показано на рис.1.17. рис.1.17. Результирующее напряжение на сетке еg показано на рис.1.17 сплошной линией, пунктиром показано напряжение eg при Lg=0. Чем больше индуктивное сопротивление катушки wLg и импульс тока igmax, тем сильнее искажена форма напряжения сеточного возбуждения. Поскольку проницаемость лампы мала, соответственно искажается и форма импульса анодного тока ia - он становится уплощенным и более длительным. У такого импульса уменьшается отношение a1/a0 и, следовательно, понижается электронный КПД (на рис.1.17 пунктиром показан неискажённый импульс). Эти явления должны сказываться сильнее при работе генератора в перенапряженном режиме, так как тогда сеточные токи больше и, следовательно, сопротивление rg меньше, чем в недонапряженном режиме.

Искажения импульса анодного тока из-за высших гармоник в сеточной цепи можно также объяснить наличием высших гармоник сеточного тока - Ig2, Ig3 и др. Если бы сеточный ток изменялся по косинусоидальному закону с амплитудой Ig1, напряжение между сеткой и катодом лампы не было бы искажено, оно было бы сдвинуто по фазе относительно наводимой из контура возбудителя эдс Ug, а его амплитуда былабы равна:

Так как сеточный ток имеет форму импульсов, он богат высшими гармониками, которые создают падения напряжения на катушке Lg- Ig22wLg, Ig33wLg и т.д., вследствие чего форма сеточного напряжения искажается.

Для устранения этого явления необходимо, чтобы сеточная цепь представляла малое сопротивление для высших гармоник. Наилучшей является ёмкостная связь с предыдущим каскадом, так как конденсатор связи представляет для высших гармоник малое сопротивление.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов






© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.