Выходные колебательные системы мощных ламповых передатчиков.

Рассмотрим построение ВКС в виде многозвенных ФНЧ, элементов которого перестраиваются при смене рабочей частоты передатчика. Такие ВКС применяют в первую очередь в ламповых передатчиках мощностью выше 10 – 20 кВт, например, в виде П-контура или сдвоенного П-контура (рисунок 1).

Рисунок 1.Выходная колебательная система в виде П- и сдвоенного П-контуров.

Выбор числа LC-элементов ВКС и их величин определяется как требованиями к фильтрации высших гармоник, так и обеспечением заданной трансформации нагрузочных сопротивлений, например входного сопротивления антенны Z_a или фидера Z_ВХ.Ф в номинальное нагрузочное сопротивление лампы Z_ВХ=R_ЭК.

В качестве примера имеем зависимости КПД от фильтрации второй гармоники по току для одиночного (m=3) и сдвоенного (m=5) П-контуров при Z_ВХ=Z_Н, т.е. активной нагрузке, и при отсутствии трансформации сопротивлений, добротности Q_x.x=Q_L=250 и Q_C= (где m – число реактивных элементов П-контура).

Рисунок 2.Звисимость КПД ВКС от коэффициента фильтрации.

Из рисунка 2. следует, что П-контур обеспечивает удовлетворительные характеристики, КПД не ниже 80 – 90%, при коэффициенте фильтрации не более 40 – 45 дБ. Переход к сдвоенному П-контуру целесообразен только при более высоких требованиях к фильтрации. Исключение может быть при построении ВКС для передатчиков ДВ, в которых полоса пропускания в П-контуре может быть соизмерима или меньше полосы передаваемого сообщения. Поэтому для расширения полосы ВКС может быть оправдан переход к сдвоенному П-контуру при коэффициенте фильтрации меньше 40 – 45 дБ ценой усложнения и даже незначительного снижения КПД.

В ВКС мощных передатчиков (250 – 500 кВт и выше) выделяют отдельно функции фильтрации и трансформации нагрузочных сопротивлений между отдельными звеньями или контурами. Так при построении ВКС вещательных КВ передатчиков используют схему (рисунок 3):

Рисунок 3.Схема ВКС мощного лампового передатчика.

Здесь промежуточное звено (II звено) обеспечивает основную фильтрацию высших гармоник, не внося трансформации нагрузочных сопротивлений. В звене I индуктивность L_a вместе с выходной емкостью лампы С_ВЫХ образует контур, настроенный на частоту ниже рабочей: < . Поэтому на частоте w контур представляет небольшое емкостное сопротивление и вместе с индуктивностью связи L₂ и емкостью трансформирует нагрузочное сопротивление R_Н в R_ЭВ. Звено III трансформирует входное сопротивление фидера (антенны) Z_Ф в номинальное нагрузочное сопротивление R_Н. Как и звено I, в котором сопротивление L_aC_ВЫХ-контура на частотах высших гармоник емкостное, звено III представляет П-контур и вносит дополнительную фильтрацию высших гармоник в нагрузке.

Нагрузкой передатчика является антенна, которая характеризуется номинальным сопротивлением R_а.ном и значением КБВ антенны, определяющим на комплексной плоскости круг, в пределах которого входное сопротивление антенны может отклоняться от R_а.ном. Для современных антенн КБВ антенны равно 0,7 – 0,8. Однако во многих случаях, например для радиовещательных передатчиков КВ диапазона, применяют антенны с КБВ антенны до 0,5 и даже до 0,3. Кроме того, фидер, соединяющий антенну с передатчиком, из-за может тоже вносить заметное рассогласование и его входное сопротивление Z_вх.ф может отклоняться от R_а.ном в еще больших пределах. Поэтому передатчик должен обеспечивать работоспособность при КБВ фидера (антенны КБВ), составляющим не более 0,2 – 0,5. Для этого звено III на всех частотах рабочего диапазона должно обеспечивать трансформацию Z_вх.ф или Z_a в R_н.

В передатчиках малой и средней мощностей, особенно при работе на укороченную антенну (длина вибратора много меньше ), величина R_a<<R_н или R_ЭК. В этом случае согласующее устройство с антенной (рисунок 4) должно скомпенсировать реактивную составляющую Х_а и трансформировать только в сторону повышения R_a в R_н (или R_ЭК). Поэтому согласующее устройство может быть более простым – в виде Г-цепочки, в которой индуктивность L компенсирует реактивную составляющую входного сопротивления антенны и вместе с емкостью С трансформирует R_a в R_н (или R_ЭК).

Рисунок 4.Схема согласующего устройства.