4 Генераторы

Генератор электрических колебаний высокой частоты- устройство, преобразующее энергию источника постоянного напряжения в энергию колебаний. Существуют генераторы с внешним возбуждением, в которых незатухающие колебания получают от внешнего источника, и генераторы с самовозбуждением (автогенераторы), для которых внешний источник не нужен. Колебания, получаемые в автогенераторах, называют автоколебаниями. Эти колебания могут быть гармоническими (синусоидальными) или релаксационными (несинусоидальными). Независимо от назначения автогенераторов, они должны удовлетворять следующим общим требованиям: иметь достаточно высокое постоянство (стабильность) частоты колебаний и выходной мощности, а также возможно близкую с синусоидальной форму выходного напряжения. Для выполнения этих требований в схемах автогенераторов применяют ряд специальных мер.

В простейшем случае высокочастотные колебания можно получать с помощью обычного колебательного контура. Предположим, что контур получил от постоянного источника некоторый первоначальный запас энергии. При этом в нем возникают свободные (собственные) затухающие колебания. Чтобы сделать их незатухающими, необходимо все время пополнять запас энергии в контуре, поскольку часть её, в процессе колебаний, необратимо преобразовать в тепло.

Возникновение колебаний в автогенераторе обусловлено присутствием в усилителе нелинейного элемента – ее амплитудной характеристики. При этом должно соблюдаться два условия:

Баланс амплитуд – произведение коэффициента усиления на коэффициент передачи обратной связи должно быть больше или равно 1.

Баланс фаз – если фаза сигнала, поданного на вход усилителя, совпадает с фазой сигнала на выходе цепи обратной связи.

Приведем примеры некоторых генераторов:

Рис.4.1. Принципиальная схема автогенератора с обратной емкостной связью.

Рис. 4.2 Обобщенная трехточечная схема автогенератора.

Изобразим структурную схему мощного ВЧ генератора(рис. 4.3).

Рис. 4.3 Структурная схема ВЧ генератора.

ЗГ- задающий генератор; УМ- усилитель мощности; КС- колебательная система; КЭП,КМП- концентратор электрического/магнитного поля; УИР- управление индикация регулировка.

5 Разработка ум

При построении резонансных усилителей мощности необходимо обеспечить высокие значения кпд и выходной мощности, передаваемой в нагрузку. Для этого используется весь диапазон рабочих напряжений и токов усилительного элемента, работающего в схеме резонансного усилителя мощности. Резонансный контур. включенный в выходную цепь усилителя, настроен на частоту полезного сигнала. Возникающие при отсечке тока высшие гармоники отфильтровываются контуром, и в нагрузку поступает только полезный сигнал с минимальными нелинейными искажениями. Степень фильтрации высших гармоник зависит от добротности контура.

5.1 Прототип изделия

Рассмотрим схему прототипа изделия, данную заказчиком(рис 5.1.1). Рекомендован транзистор 2N7002(параметры транзистора отмечены в приложении А).Для дальнейших схем будем использовать этот же транзистор.

Рис.5.1.1 Прототип изделия

Снимем осциллограмму на входе, выходе резонансной системы, входе транзистора(рис 5.1.2).

Рис.5.1.2 Осциллограмма прототипа изделия.

Сигналы на выходе и входе резонансной системы не отличаются друг от друга.