Сложение мощности активных элементов. Мостовые схемы сложения, усилители с синфазными мостами, квадратурный мост, многополюсные схемы сложения.
Для сложения мощности применяют параллельное включение АЭ, двухтактное включение, мостовые схемы.
Наибольшее применение находят двухтактные схемы и мостовые схемы.
 |
Рассмотрим мостовую схему сложения мощности, эквивалентная схема которой приведена на рисунке 1.13.
Пусть А и Б выходные каскады двух передатчиков, работающих синхронно и синфазно от общего возбудителя.
Если мост сбалансирован то А не влияет на Б. Если, кроме того, токи, протекающие от А и Б равны и синфазны то, для мгновенных полярностей сигналов от А и Б указанных на рисунке, в сопротивлении балласта Rб они компенсируют друг друга и вся мощность от А и Б выделяется на Rн.
 |
Одно из главных достоинств мостовой схемы состоит в том, что не требуется точного равенства и синфазности токов Ia и Iб. Действительно, предположим что токи Ia и Iб не равны и не синфазны (рис.1.14)
 |
Iб = к Ia е
= к Iа (cos 
+i sin ),
где к- постоянный коэффициент,
- разность фаз.
Тогда,в соответствии с рис.1.13, можно записать для суммарного токаI(+), протекающего через сопротивление нагрузки Rн
I(+)=Ia + Iб= 
Мощность в нагрузке
P= 
Ток протекающий через Rб
Мощность выделяемая в Rб
P 
КПД мостовой схемы
Из последнего выражения следует, что если токи равны (К=1) и синфазны ( 
), то 
Однако, если амплитуды токов разнятся даже на 20%, а достигает 40 
то и тогда 
Ниже рассмотрены некоторые мостовые схемы деления и сложения мощностей нашедшие широкое применение в современных передающих устройствах.
Усилитель с синфазными мостами
 |
 |
Схема(1.15) предназначена для суммирования мощностей синфазных генераторов и для получения синфазных напряжений в режимах деления мощности. Развязка между выходами АЭ1 и АЭ2 объясняется следующим образом. Связь между АЭ через общее сопротивление нагрузки Rн компенсируется дополнительной связью через балластный резистор сумматора Rбал. Фазовое условие компенсации выполняется, т.к. напряжение поступающее на выход АЭ2 (АЭ1) от АЭ1 (АЭ2) через канал нагрузки, на
запаздывает по отношению к напряжению, поступающему через балластное сопротивление из-за наличия двух П-образных звеньев (С1 L1 C2 и С2 L2 C3), каждое из которых сдвигает напряжение по фазе на 
.
Таким образом, реактивная часть моста является фазовращателем на . В качестве фазовращателей могут использоваться сосредоточенные LC-цепи, отрезки линий, ТДЛ и др. Амплитудное условие компенсации требует выполнения определенного соотношения между Rбал, Rн и реактивными элементами моста. Невыполнение этого условия ведет к появлению связи между АЭ. То же и по входному мосту-делителю.
Отсутствие потерь мощности в балластных резисторах в номинальном режиме объясняется равенствами Uвых1=Uвых2 и Uвх1=Uвх2 в силу симметрии схемы.
Квадратурный мост
В качестве широкополосного моста СВЧ часто используют т.н. направленный ответвитель (рисунок 1.16), состоящий из двух связанных линий длиной 
на средней частоте диапазона и балластного резистора.
Из курса электродинамики известно, что напряжения в т.3-4 сдвинуты на в полосе порядка октавы. Следовательно, это квадратурный мост. При достаточно сильной связи между линиями этот мост может делить мощность генератора, подключенного в т.1 поровну между равными нагрузками, а также складывать в общей нагрузке мощности одинаковых АЭ.
Многополюсные мостовые схемы
Для суммирования мощностей большого числа АЭ, применяют т.н. многополюсные схемы (мосты). Они позволяют объединить произвольное число АЭ (обычно не более 16) и очень широко используются в современных мощных широкополосных усилителях. На рисунке 1.17 приведена мостовая многополюсная схема сложения мощности.
В схемах используются многополюсные мосты с балластными нагрузками
соединенными звездой. Полная мощность в нагрузке при нормальной работе всех n-генераторов
Мощность в нагрузке при отказе m-генераторов
Относительное уменьшение мощности для мостовой схемы
Дата добавления: 2016-02-04; просмотров: 6864;