книги / Трансформаторы в цепях согласования и сложение мощностей радиочастотных генераторов
..pdfПри реализации МУ на отрезках симметричной двухпроводной линии соответственно:
л |
7-1 -7.1 |
2с(2с+2„) . |
|
|
2} +21 +62с2„ ’ |
2 \ +21 +62с2п ’ |
|
|
_ =2? ~ -п =1- 1 п. с \' |
(**) |
|
|
В |
2С |
|
Напомним, что у симметричной двухпроводной линии 2о = 22П. С учетом обозначений (*), (**) можно записать (П.5.10):
ПЯи =(Д, +АЕ2)/(созр^+уДзтр*). |
(П.5.11) |
Согласно (*), если при использовании коаксиальной линии обеспечить 2с2 » 2о, то можно считать А « 1, В и 1. При использо вании симметричной двухпроводной линии для обеспечения А « 1, В » 1, как следует из (**), необходимо иметь 2С» 62п= 320.
Согласно (П.5.11) при А - В = 1:
ик^ (Е ,+ Е 2)е-х>1,
итолько при этом можно говорить о полном сложении напряжений генераторов в нагрузке Кн= 220.
Так как В > А и соответственно легче обеспечить В « 1, то со гласно (П.5.11) при В « 1:
^ „ « ( З + Л В г ) * - *
ЕслиЛ «1,2?» 1,то
Обратим внимание, что при использовании коаксиальной ли нии легче выполнить А « В » 1, чем при использовании симметрич ной двухпроводной линии.
Ток через нагрузку:
,У Ь -У Ь е
*' д» 220 '
Из (П.5.1), (П.5.4) с учетом (П.5.8), (П.5.9), (П.5.11) получаем соответственно:
|
л [ л Л ) |
|
1 - Д |
|
1 |
1 Ег) |
. |
& . |
|
В^х2 |
22о(с032 (3<? + 5 2 31П2 Р^) |
У?б |
|
|
|
/г ^ |
|
|
|
АВ л - Д *§Р^ |
А |
с1§2Р^- ^022 |
||
|
*2) |
|||
Двх! У•220(СОЗ2 Р<?+ В 131П2 РО |
у2012с1§р^ |
ж 1 У |
||
При реализации МУ из отрезков коаксиальной линии и под ключении генераторов к центральным проводникам: Щ\ = Ж)2 = 20; 2012 = 2(322 = 2с2. При реализации МУ из отрезков симметричной двух проводной линии при 2с» 2П Ж ( да Ж]2й®22п —2о^ 2оп ~ 2о22~ 2с/2.
Согласно (П.5.13) при идентичных генераторах входные про водимости устройства со стороны каждого генератора оказываются разными.
Если принять А » В « 1, Е\ = Е2, то при работе обоих генераторов:
■^вх1 * *ВХ2 ® ; ]Хт » оо; ]Хвх2 ~у2о|21§Р^,
где, напомним, 20)2 = 2с2 при использовании коаксиальной линии и 2о12 » 2с/2 при использовании симметричной двухпроводной ли нии при 2С» 2П.
При коротком замыкании одного из генераторов для сохране ния резистивной составляющей входного сопротивления для друго го генератора равной 20 необходимо иметь, как следует из (П.5.13),
Лб = 22о = Ки.
При коротком замыкании генератора Г2 (Е2= 0) реактивная со ставляющая входного сопротивления устройства для генератора Г]
согласно (П.5.13) |
|
Двх1 * “ У • 22о с!§(3^ . |
(П.5.14) |
При коротком замыкании генератора Г| (Е\ = 0) реактивная со ставляющая входного сопротивления устройства для генератора Г2, как следует из (П.5.13), удовлетворяет соотношению:
__1_______ 1__________ 1
.Двх2 7^012 ЩР^ -у •220 с1§Р^
и может рассматриваться как параллельное соединение короткозамкнутого отрезка линии длиной I с волновым сопротивлением
2 ои и разомкнутого отрезка линии длиной I с волновым сопротив
лением 2 2 |
0. |
|
|
Согласно последнему соотношению: |
|
||
|
^ а х 2 ~ У |
5)12 |
(П.5.15) |
|
|
||
|
1 - |
^ - 1 8 2|М |
|
Если |
—» 0, то реактивная составляющая входного сопротив |
||
ления ХЪХ] в любом режиме стремится к оо, тогда как реактивная со ставляющая входного сопротивления Хвх2-^0. На реактивную составляющую входного сопротивления Хвх2 значительное влияние оказывает короткозамкнутый отрезок линии, образуемый прово дом 2 относительно земли (корпуса) устройства.
Если р^ -» п/2, то короткое замыкание одного генератора при водит к короткому замыканию другого генератора, так как реактив ные составляющие входных сопротивлений ХВХ1 (П.5.14) и Хв х 2 (П.5.15) стремятся к нулю. Поэтому электрическая длина отрезков ли нии на верхней рабочей частоте должна быть заметно меньше 90°.
В практических устройствах электрическая длина отрезков ли нии на верхней рабочей частоте составляет единицы градусов: 3,3...7°, но не более 20° [9].
При изготовлении рассматриваемого МУ из отрезков коакси альной линии и подключении генераторов к центральным провод никам 1, Г отрезок II (провода 1', 2') может быть размещен без какого-либо сердечника или каркаса. Отрезок I (провода 1,2) дол жен быть размещен на ферритовом сердечнике или фторопластовой катушке. В любом исполнении должно обеспечиваться большое волновое сопротивление 2 с 2линии, образуемой проводом 2 (наруж ной оплеткой коаксиальной линии) по отношению к земле (корпу су) устройства. В случае симметричной двухпроводной линии оба отрезка должны размещаться на сердечниках или катушках (карка сах). При использовании кольцевых ферритовых сердечников каж дый отрезок симметричной двухпроводной линии размещается на отдельном сердечнике, чтобы исключить связь между генераторами через общее потокосцепление.
В рассматриваемом МУ, как следует из (П.5.13), резистивные составляющие входных сопротивлений при 2с2 » 20 и 2С» 320 при выборе 20= Яц/2, Кб = Ки практически не зависят от длины от-
Из (П.5.21) с учетом (П.5.25): |
|
|
|
|
Ло = - (Ег |
31П |
|
+ Щ ,) зш 0*. |
(П.5.26) |
Из (П.5.19) с учетом (П.5.26) и соотношения между сопротив |
||||
лениями (2о, ,2022 - ?012 ) = 2022^ \ 1: |
|
|
|
|
/го~ Ц20с о $ р е - Ъ - 4 — & |
(Зраг+Й'п) |
(П.5.27) |
||
|
^022+^1)! |
|
||
Из (П.5.18) с учетом (П.5.27): |
|
|
|
|
г ^ г 022ч .^ ,У |
|
|
|
|
„ _ ^ | ( 2о п + г 022)1 |
2ж+Щ\) |
Ъ |
. (П.5.28) |
|
и 2о=------------------------ |
|
|
|
|
созр^ 1+2р22(2022+^п) ^ 11(^011 +%т)_
На основании (П.5.16) с учетом (П.5.27), (П.5.28):
Е] + |
Е2 +Е% |
2(012 1 |
2012(2022+ ^ 1) |
|
|
|
2(02 +Щ, ) [ г ^ Щ I ( 2 2 Ш + 2 о „ ) ] |
|
(П.5.29) |
|
.зтр^ ЩI [2о! 1(2о!1+2р22)+ 2()22 (2022 +Щ 1)] |
М |
созР^+у |
|
[2(022 +^1(22о22+2оц)] |
При реализации МУ на отрезках коаксиальной линии и под ключении генераторов к центральным проводникам отношения со противлений в (П.5.29) при условии Ян = 32о:
1 |
2р12 _ |
2с2 . |
|
2022+^11 |
2С2+ 2 о |
2р12 (2р22 + ^11) |
= 202(2^+20) |
|
2^22 +^11 (2^022 + 2о11) |
2 ^ +2р (37с2+2р) ’ |
|
1[2р, 1(2р! 1+2р22)+2022(2022 + 1)] |
(***) |
|
32р [ 2^22+Щ1(22022 +2р! 1)] |
||
|
|
(2с2 + 2р) (32 с2 + 2 о) |
|
|
|
|
|
3 [ 4 |
+2о(32с2 + ^ )]; |
|
|
|
■< |
^+ 2 о (3 2 |Д + 2 о ) [| |
г а 2р . |
1 |
Д |
,, 20 _ ] |
С |
( 2 а + 2 ( ,) 2 |
( 2 с2 + 2 0)2 |
’ |
С |
3 2 й |
При реализации МУ на отрезках симметричной двухпроводной линии при условии Ян = 320= 62„:
2} -21 |
с (2с - 2„) [(2л +2„)2+42л2„] |
А =
(2с +2 п)2+ 42с2 п ’ (2с +2 „) [(2С+2Л)2+122Л2П] ’
г ^ з ^ + г ,,) +42С2П
о = -
3(2с+2„)[(2с+2„)2+122с2|, ] ’
Л (2с +2л)2Г(20+2п)2+122е2л1
—=------------ ----------------- |
г-----“ > 15 |
С[ ( 2 с + 2 п )2 + 4 2 с 2 п]
2 с [ з ( 2 л + 2 л ) 2 + 4 2 с2 „
<1.
С(2с-2 „) [з (2с+2п)2 +122с2л
Сучетом обозначений (***), (****) согласно (П.5.29):
1/Ян= № + СЕг +ЛСЕ3)/(соз № + зт р(). |
(П.5.30) |
Так как С ф 1, АС * 1, то согласно (П.5.30) можно лишь прибли женно говорить о полном сложении напряжений в нагрузке Яи= 32о рассматриваемого МУ.
При использовании коаксиальной линии, если обеспечить 2а » 2о, можно считать, как следует из (***), А » С » В » 1. При использовании симметричной двухпроводной линии сложнее обес печить А & С я В & 1. В этом случае более сильным должно быть неравенство 2С» 62п = 32о.
В дальнейшем будем считать, что устройство реализуется из отрезков коаксиальной линии иА » С » В » 1. При этом:
^ " ( Е х + Е г +Е д е * 1 |
(П.5.31) |
С учетом (П.5.25) - (П.5.28), (П.5.31) на основании (П.5.17), (П.5.20), (П.5.23) при принятых допущениях и Ки= 32о находим:
^1+^2+^3 2Е\ -Е 2 -Е 2
|
1С* |
32о |
|
’ |
|
^ Е1+Е2+_Е3_2Е2-Е 1-Е 3+ Е2+Еъ |
|||
|
320 |
|
у-320с1ё р<? |
|
у |
: .Е\+Е2+Е3 |
2Е3-Е ]-Е 2 [ |
2.Ез |
|
1<! |
320 |
|
у-320с1§р^ |
У2с21е Р^ |
Используя (П.5.32), можно определить составляющие входных проводимостей (сопротивлений) со стороны каждого генератора, обусловленные ТЛ.
В случае идентичных генераторов Е\= Е2 = Е3 = Е резистивные составляющие входных сопротивлений практически одинаковы:
Т?вх1 * Т?вх2 ~ 7?вхз * 2о'} |
(П.5.33) |
реактивная составляющая входного сопротивления со стороны ге нератора Г|:
У^вх1» °°; |
(П.5.34) |
соответственно реактивные составляющие входных сопротивлений со стороны генераторов Гг, Г3:
Д в Х2 * Д в Хз * } Ц - 1&р<? • |
(П.5.35) |
Как видно, реактивные составляющие входных сопротивлений со стороны генераторов Г2, Гз практически определяются короткозамкнутыми отрезками линий, образованных проводами 2, 2' по от ношению к земле (корпусу) устройства.
При коротком замыкании двух генераторов работающий генера тор ощущает резистивную составляющую входного сопротивления со стороны отрезков ТЛ: