Раздел 3. Мостовое сложение мощностей генератора.

1. общие положения.

2. Мостовое сложение мощностей по напряжению и току.

Раздел 3.Мостовое сложение мощностей генератора.

Общие положения.

В современных радиопередающих устройствах различных диапазонов волн широкое применение получил метод сложения мощности с помощью мостовых схем, при котором обеспечивается независимая работа многих отдельных ВЧ генераторов или модулей и вследствие этого достигается высокая надежность передатчика.

Рисунок 1.Классическая мостовая схема сложения мощности двух генераторов.

Даже в тех случаях, когда заданную мощность можно получить от одного электронного прибора, часто передатчик выполняют в виде нескольких менее мощных ВЧ генераторов или модулей с последующим суммированием их мощностей в мостовых схемах. При этом вывод из строя одного из них не нарушает работу остальных и только уменьшает мощность передатчика в раз. Снижение мощности с до , а не до объясняется тем, что часть мощности оставшихся генераторов начинает выделяться в балластных сопротивлениях мостовой схемы.

По условиям эксплуатации обычно допускается некоторое кратковременное снижение выходной мощности. Исходя из него можно определить необходимое число модулей N и мощность каждого из них: . Например, если допустима работа с понижением мощности до 50%, то достаточно, чтобы передатчик содержал четыре модуля, т.к. (4-1)²/4²=0,56. Часто, например, при построении телевизионных передатчиков последний строится в виде двух полукомплектов. При выходе одного из них мощность передатчика должна была бы снизиться в 4 раза . Однако предусматривается схема обхода моста, и поэтому мощность в нагрузке снижается всего в 2 раза.

Принцип работы и свойства мостовой схемы рассмотрим на примере суммирования мощностей двух идентичных синфазных генераторов. Классическая мостовая схема на рисунке 1. содержит четыре резистивных нагрузочных сопротивления. При выполняется условие баланса моста, т.е. напряжение от одного из генераторов не поступает на выход другого и генераторы работают независимо друг от друга. При равенстве генераторы нагружены на сопротивления и . Токи обоих генераторов , суммируются в двух нагрузочных сопротивлениях и вычисляются в двух балластных сопротивлениях . В результате мощности, выделяющиеся в нагрузочных и балластных сопротивлениях, соответственно будут равны и .

Если I₁=I₂, то вся мощность поступает в полезную нагрузку. В общем случае, когда КПД моста, равный отношению мощности в нагрузке к суммарной мощности, определяется отношением , где ; - фазовый сдвиг между токами двух генераторов. При небольших отличиях I₁ и I₂, КПД остается высоким даже в том случае, когда токи неточно синфазны и неточно равны по амплитуде. Если сдвиг фаз не превышает 40⁰ и амплитуды различаются не более чем на 20%, КПД снижается до 0,87, т.е. только 13% суммарной мощности теряется в R_б. Следует заметить, что при - противофазной работе двух генераторов сопротивления R_н и R_б меняются «ролями».

Наихудшим случаем является отключение одного из генераторов, что приводит к уменьшению КПД до 0,5, а мощности в нагрузке в 4 раза, т.к. половина мощности второго работающего генератора выделится в балластном сопротивлении. Поэтому при выключении одного из генераторов целесообразно, особенно в мощных устройствах, переключить второй работающий генератор с моста сложения непосредственно на нагрузку, с тем чтобы избежать потери мощности в балластном сопротивлении. Обычно это делается автоматически с помощью системы обхода моста.