Индикатор настройки резонансного усилительного каскада Советский патент 1986 года по МПК H03J3/22 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах автоматической настройки каскадов радиопередатчиков различного назначения, является усовер-. шенствованием известного устройства по авт.св. № 881989.

Целью изобретения является повышение точности индикации.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема индикатора настройки резонансного усилительного каскада; на фиг. 2 - эквивалентная схема предложенного индикатора настройки. .

Индикатор настройки резонансного усилительного каскада (фиг. 1) содержит амплитудный детектор 1 высо- коча:стотного напряжения, лампу 2, включенную, например, по схеме с об- ащм катодом, первый и второй дополнительные амплитудные детекторы 3 и 4, элемент сравнения 5, первый и второй вспомогательные амплитудные детекторы 6 и 7, дополнительный элемент сравнения 8, трансформатор тока 9, первый и второй резисторы 10 и 11, конденсаторы 12, 13, 14 и15, а также настраиваемый резонансный блок 16 и нагрузку 17.

На фиг. 2 буквами 3,« , к обозначены соответственно сетка, анод и катод 2, буквами 6 , с , d обозначены точки подключения входов амплитудных детекторов 1, 3 и 4 соответственно, буквами i и Ц - точки подключения входов первого и второго вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 7.

Индукатор настройки резонансного усилительного каскада работает сле- лующим образом. .

Оптимальные условия работы лампы 2 имеют место при условии, что лампа нагружена на активное сопротивление определенной величины.

Выходная мощность усилителя выделяется в нагрузке 17, например антенне, имеющем в общем случае комплексное сопротивление.

Настраиваемый резонансный блок 16 осуществляет трансформацию комплексного сопротивления Z, и активное сопзротивление Rop . Однако нагрузка лампы 2 равна йри правильной настройке контура - настройка в резонанс на рабочую частоту и выбор необходимой связи с нагрузкой. Обычно число органов настройки в настра382002

иваемом резонансном блоке 16 равно двум, причем один из них преимущественно влияет на степень связи конту- ра с нагрузкой и при автоматической

5 настройке управляется сигналом индикатора, который зависит от активной составляющей импеданса нагрузки лампы 2, а другой орган настройки влияет на настройку контура настраивае10 MOFO резонансного блока 16 в резонанс и при автоматической настройке в контуре регулирования данного органа используется сигнал индшсатора настройки, который зависит от знака

15 фазы импеданса нагрузки -дампы 2 (входного сопротивления настраиваемого резонансного блока 16).

Если между катодом и управляющей сеткой лампы 2 приложено напряжение

20 t то между анодом и катодом лампы 2 действует напряжение той же частоты, причем

и.

- К и

25

г

где К S

SZ

- крутизна вольтамперной характеристики лампы 2; Zex,(, - нагрузка лампы 2.

Напряжения рабочей частоты, приложенные к входам амплитудных детекторов 1, 3, 4, 6 и 7, образуются в результате взаимодействия напряжений Одк и Uavt в цепи, составленной из конденсаторов 12, 13, 14 и 15 и трансформатора тока 9.

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы входы амплитудных детекторов 1, 3 и 4 не влияли на еы- костной делитель напряжения, для чего следует выполнить условие .

IZ,,,I

, 12м,,

,

«

где Z,

ex.

ви,

и ZB, 5

г

X

13

4

«

O

входные импедан- сы амплитудных детекторов 1,3 и 4;

реактивные сопротивления конденсаторов 12- 15 соответственно.

55

Однако на высоких частотах может вызвать затруднение дополнение этого условия; требования к входным импе- дансам амплитудных детекторов 1,3 и 4 могут быть облёгчён1ы, если их входы зашунтировать конденсатбрами.

При этом достаточно выполнить соотношения

0«.

X,,х

х,; lZex,, lZg(x, и X

- реактивные сопротив- ления шунтирующих конденсаторов, причем х и. xj .

i

10

Введение конденсаторов, шунтирующих входы детекторов 1, 3 и 4, обеспечивает работу устройства в более широком диапазоне частот и облегчает требования к детекторам.

При однотипных детекторах целесооб- разно выбрать емкости шунтирующих конденсаторов равными, т.е.

3 х

Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы в отношении трансформатора тока 9 и его нагрузки выполнялись следующие условия:

X

1S

tz;

R.,

Ч iS

R..;

IZftJ ,IZg, ,,R , X, ,

Hf ОЛу 1O где R ,R - сопротивления резисторо 10 и 11, шунтирующих вторичную обмотку трансформатора тока 9; Zg,,Zg,- входные импедансы вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 8 соот- ветственно;

Zg ,Zg, Z - входной, выходной и проходной импедансы трансформатора тока 9 соот

ветственно.

Учитывая введение ограничения и заменяя вторичную обмотку трансформатора тока 9 источником тока /п, где I - ток, протекающий по первичному проводнику трансформатора тока 9, т.е. через конденсатор 13; п - число витков вторичной обмотки трансформатора тока 9, получают эквивалентнзпо схему индикатора, представленную на фиг. 2е..

Как следует из эквивалентной схемы, на входы амплитудных детекторов

1, 3 и 4 действует напряжение

и,

к,.-и,.

+K.xg-Uo,K

-К 47 п %6 вкдб к

-

10

и.. К5,.,и, +K...U..,- к,u,j,- и.

-K,g-S Z{

IVчь

Udx Кал ,, UCXK Kj,a -K.CJ-S- z,,,.u.,,

где , К, К, Кае, К, Ka.J-- КОЭффИЦИвНТЫ

передачи емкостного делителя от точки к точке: от точки а к точке е и т.д.; каждый из этих коэффициентов является действительным числом меньше 1 и не зависит от частоты.

Производя преобразование, имеют

KaftCR, - Zg- ) s и

Ze,.,) S-U, (R7 - B«

Я

i

J s-v.

где R, R

1.5. S K,a

1 iai.

Roe- s

1 K,

K.

K,a

аЧ t

К.Ь,

Причем Ко.е Kad Kj.j К„а

К

°б

откуда R ,

А« ROJ

К. -К

1 R

6с.

С в

ОС

R ыбирая k

R.

R

(3) 5

R.

oe od

Roe,

.(M

k,- K.t-S - KV k,

,+ bR; R,

К k s %

bR;

дК

- З ов

,.

0

5

где k,,k,, - коэффициенты передачи

амплитудных детекторов . 3 и 4 соответственно; k ,kj - коэффициенты передачи

элемента сравнения 5 для выходных сигналов амплитудных детекторов 3 и 4 соответственно;

получают, что постоянное напряжение на выходе элемента сравнения 5 равно

Us KlU3cl(Rae+ uR-Z )-(R e-uR 16

-Z

Kx

)

16

(1)

т.е. на выходе элемента сравнения 5 формируется сигнал постоянного тока, полярность которого зависит от знака отклонения активной составляющей импеданса нагрузки лампы 2 от требуемой величины Rgg и равный нулю при обеспечении этой величины.

При этом постоянное напряжение на выходе амплитудного детектора 1 равно

и Ц

к„ - S и

i- Roe- z,,b (2)

т.е. II О при Zp Roe и отлично от нуля при нарушении этого условия.

Для дальнейшего анализа заменяют на схеле (фиг. 2а} источник тока Т/п нагруженный на два последовательно соединенных равных резистора величин R Ry г, на два последовательно включенных; источника напряжения- ё i/n г, причем пренебрегают внутренними сопротивлениями этих им- точников, принимая

X, .JIZex.l г.

.Емкостные делители, соединяющие точки g ис, сиа , заменяют на четырехполюсники с:коэффициентами передачи и соответственно эквивалент 1ая схема устройства приобретает вид, изображенный на фиг.2. Согласно этой схеме на входы вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 7 действуют напряжения ,

Uj,Uc +Uof KgeUaK- K, ё ;

UH,UCK+U,,,-HK, ё ,этом е - г п

UOK JX

Г

п

,,-J u,

1Ь

схк- JF-U,

где F

r

3 n

uJC., - ;

t e U, +j F .

«Kge Uqc-K,(1 + j -) - S Zg,U 35

,.s.u,4.bf-(i.jf ).

2 ex J .

В общем случае Zg Z,,, e

ji

где . модуль импеданса Zg.,;

фазовый угол импеданса Zex

IK

кроме того, rr R - на осйова5 К.

16

НИИ ранее приведенных выкладок. Поэтому

K,,-s

. F

Zi6

Л о

R..

R cVt -JF-)

3

«VC K - Jj

F Z ринимают: - Q ; -i S ;

ОС

К.

К

ae

fte S R,

U.

U.

JH,

тогда Uf, иЛ(1- P()-e . Аналогично можно показать, что

UhK UoCl-p(1-j 0) .

Произведя подстановку е cosi + 4j sin ч , имеют

UtK Uo Ui-FCOS sin) -jp (©cos 45 + sinv) ;

U( и„ d-FcosV-pe sinif) +

+ j/(0 COS 4 - sinif) ;

Вспомогательные амплитудные детекторы 6 и 7, к входам которых прикладывают высокочастотные напряжения U и Uj, обеспечивают на выходе постоян- ное напряжение, пропорциональное амплитуде (модулю) высокочастотного напряжения, действующего на вход детектора поэтому

t. Up Л1-р(СОЗу-

-Qsinv) +P4ecos4+ ) и„иоЛ+РЧ1-е)2 +2 p(0sin4 - - cosy) ,

и, - k U JCI-pCesin 4 + +cos4) 2+р2 (Qc6s4 - sin 1)2 Ц-и (1 + 0)2 -2p(6sinv.

+ cosy),

где Ue , и - постоянные напряжения на выходах вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 7 соответственно; kg ,k - коэффициенты передачи

вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 7,соответственно ;

Цапряжение на выходе дополнительного элемента сравнения 8 равно

(6)

С7

45

Ufl kg и, - kg-U,-

6t - П)

Ч kJUj.l-kg ,k, k (lUjJ- IU,J);

U, k ( IU.l-

1иьц1

(3)

e - K

((7)

50 При kg k « kg k k ,

tb) (7)

где kg и kg - коэффициенты передачи дополнительности элемента сравнения 8 для выходных сигналов вспомогательных амплитудных детекторов 6 и 7 соответственно.

Подкоренные вьфажения для ( , отличаются только третьими слагаемыми; для оценки зависимости U

55

от Ч оценивают разность этих слагаемых

( 9 sin4 -cos4 )(0sin4 +

cossp)l Ч Я6) sin4, при этом

Д О и Ug 0 при & -СО и Ug О при ч 0; Л 0 и Ug О при .

15

1йК№А образом, на выходе дополнительного элемента сравнения 8 форми- руетйя сигнал постоянного тока, полярность которого зависит от знака фазы настраиваемого импеданса нагрузки дампы 2 и равный нулю при настройке нагрузки в резонанс, т;е. при tf О, Аналогично работает индикатор настрой- ки и при включении трансформатора тока последовательно с конденсатором, подключенным к сетке лампы.

Редактор Л. Повхан

Составитель С. Даниэлян

Техред М.Ходанич Корректор М. Максимишинец

Заказ 3302/56 Тираж 816Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

Формула изобре. те.ния

Индикатор настройки резонансного усилительного каскада по авт.св. № 881989, отличающийся тем, что, с целью повышения точности индикации, последовательно с одним из конденсаторов, подключенных соответственно к аноду и сетке лампы, включен трансформатор тока, параллельно вторичной обмотке которого вклю-. чены последовательно соединенные первый и второй резисторы, величины сопротивления которых одинаковы, точка соединения первого и второго резисторов подключена к входу амплитудного детектора высокочастотного напряжения, к выходам вторичной обмотки трансформатора тока подключены соответственно первый и второй вспомогательные амплитудные детекторы, выходы которых подключены к дополнительному элементу сравнения.

Изобрет еиие относится к радиотехнике. Целью является повьшение точности индик 1ции. Устройство содержит амплитудный детектор (АД) 1 ВЧ напряжения, лампу 2, два дополнительных АД 3 и 4, элемент сравнения (ЭС) 5, два вспомогательных АД 6 и 7, дополнительный ЭС 8, трансформатор тока (ТТ) 9, два резистора 10 и 11, четыре конденсатора 12, 13, 14 и 15, настраиваемый резонансный блок 16 и нагрузку 17. Введение ТТ 9, параллельно вторичной обмотке которого включены последовательно соединенные резисторы 10 и 11, величины сопротивлений которых одинаковы, позволяет на выходе дополнительного ЭС 8 формирователь сигнал постоянного тока, полярность которого зависит от знака фазы настраиваемого импеданса нагрузки лампы 2. При настройке нагрузки в резонанс, т.е. при 4 О этот сигнал равен нулю. Изобретение дополнительное к авт.св. . № 881989. 2 ил. СО с