1.9.3. Повышение КПД генератора за счет высших гармоник

Ранее было установлено, что генератор отдаёт наибольшую мощность при работе генераторной лампы в граничном режиме, т.е. при коэффициенте использования x = xк р= и Ua = Uакр. При x>xкр режим становится перенапряжённым, в импульсе анодного тока появляется сед­ловина, приводящая к резкому уменьшению первой гармоники анодного тока Ial и уменьшению мощ­ности генератора.

Рис. 1.18

Можно было бы существенно улучшить энергетические показатели гене­ратора, если бы удалось исказить должным образом форму колебательного напряжения на аноде, так, чтобы увеличить x за пре­делы его критического зна­чения без перехода генера­тора в перенапряженный режим (т.е. без искажения формы им­пульса анодного тока). Одним из путей безболезненного увеличения коэффициента использования x является искажение формы переменного анодного напряжения еа, действующего между анодом и катодом лампы, при котором при значениях wt, близких к 2np (где n = 0; 1, 2…) его мгновенные значения не превышали бы допустимой величины. Этого можно добиться, если последо­следовательно с напряжением первой гармоники Uа1 включить в анодную цепь лампы напряжение третьей гармоники основной частоты Ua3, противофазноенапряжениюUа1. На рис.1.18 показана форма кривой результирующего напряжения еа между анодом и катодом лампы, равного сумме всех напряжений, действующих между этими электродами:

ea = Ea - Ua1coswt + Ua3cos3wt .

Из рисунка видно, что амплитуда первой гармоники переменного напряжения на аноде Uа1 больше Uа1кр, хотя режим не становится перенапряженным. При этом отдаваемая генератором мощность и его КПД увеличиваются. Для того,чтобы выделить напряжение третьей гармоники Ua3 в анодную цепь включают дополнительный контур L3C3, настроенный на тре­тью гармонику (рис1.19).

 


Рис.1.19

Этот контур представляет для неё активное со­противление Rэ3=r3Q3 и весьма малое реактивное сопротивление для про­чих гармоник, в том числе и для первой. Угол отсечки анодного тока должен быть немного больше 900, при этом фазы составляющих третьей и первой гармоник анодного тока противоположны (рис.1.3). Напряжение между сеткой и катодом еg, как всегда, равно сумме напряжения смещения и мгновенных значений напряжения возбуждения:

eg = Eg + Ugcoswt

Расчеты показывают, что при =~ 0,25 можно сохранить у генератора граничный режим при Ua1» Еа, что совершенно невозможно при косинусоидальном напряже­нии на аноде.

Следует отметить, что изменение в процессе настройки элементов одного из контуров влияет на состояние другого, поэтому бигармонические режимы используют главным образом в неперестраиваемых (или редко перестраиваемых) передатчиках длинных и средних волн.

Исследования показали, что напряжение третьей гармоники может быть противофазным и при угле отсечки анодного тока, меньшем 90°, но при условии, что импульс анодного тока будет упло­щенном, или имеющем седловину. Аналогичный эффект может быть по­лучен также путем использования второй гармоники вместо третьей.

Еще одним способом получения тех же результатов является неболь­шаярасстройка анодного контура генератора, работающего в перенапряженном режиме. При работе лампы в перенапряженном режиме импульс анодного тока из-за седловины имеет относительно большую про­тивофазную составляющую третьей гармоникиIa3. Хотя анодный контур представляет для неё небольшое ёмкостное сопротивление ZЭЗ»Rэ/ Q, на нём всё же появляется некоторое напряжение Uа3 = Ia3Zэ3,которое отстаёт по фазе от Ia3 на 90°. Если анодный контур настроен на частоту немного выше рабочей частоты, т.е.w>wраб, то для последней он представляет собой комплексное сопротивление ин­дуктивного характера, поэтому падение напряжения на нём Ua3 = Iа3Zэ3 опережает по фазе ток Ia1 на 900. В результате напряжение Ua3 оказывается почти противофазным напряжению Uа1. Такое искажение формы колебательного напряжения на аноде при небольшой расстройке анодного контура приводит к увеличению первой гармоники анодного тока Ia1, а вместе с ней и тока в контуре. При этом может заметно повыситься и КПД генератора. Этот метод иногда ис­пользуют в передатчиках с анодной модуляцией, оконечный каскад которых работает в перенапряжённом режиме.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.