§ 13.3. Резонансные усилители мощности высокой частоты (генераторы с независимым возбуждением)

При построении резонансных усилителей мощности (генераторов с независимым возбуждением) необходимо обеспечить высокие значения КПД и выходной мощности, передаваемой в нагрузку. Для этого используется весь диапазон рабочих напряжений и токов усилительного элемента, работающего в схеме резонансного усилителя мощности как правило, с отсечкой тока в режиме класса В или С.

Резонансный контур, включенный в выходную цепь усилителя, настроен на частоту полезного сигнала. Возникающие при отсечке тока высшие гармоники отфильтровываются контуром, и в нагрузку поступает только полезный сигнал с минимальными нелинейными искажениями. Степень фильтрации высших гармоник зависит от добротности контура.

Рис. 13.11.

Для получения максимальной мощности нагрузка усилителя должна быть согласована с контуром, т. е. иметь оптимальное сопротивление . Так как при использовании усилителя мощности в качестве выходной схемы радиопередатчика сопротивление антенны значительно меньше сопротивления , то необходимость согласования антенны и усилителя является очевидной. Способы согласования могут быть различными и зависят от мощности передатчика.

В передатчиках малой мощности (до ), которые обычно выполняются на биполярных транзисторах, антенна включается непосредственно в контур усилителя, т. е. является как бы его составной частью (рис. 13.11). Такая схема связи усилителя с антенной называется простой. Контур, составной частью которого является антенна, называется антенным. Для его настройки на более длинную волну, чем его собственная, используют так называемую удлинительную катушку индуктивности (рис. 13.11). При включении последовательно с антенной увеличивается общая индуктивность и соответственно длина волны настроенного антенного контура. Для настройки контура на более короткую длину волны, чем его собственная, последовательно с антенной включают укорачивающую емкость , уменьшающую общую емкость контура. Если собственная частота антенного контура лежит в пределах рабочего диапазона волн, то в антенную Цепь включают индуктивность и емкость .

В мощных радиопередатчиках (свыше ) для согласования антенны с усилителем применяют сложную схему связи (рис.

13.12), состоящую из двух связанных между собой контуров, одшт из которых (промежуточный) включен в выходную цепь усилительного элемента, а другой (антенный) подключен к антенне.

Оба контура настраиваются на полный резонанс. Связь между контурами чаще всего делается трансформаторной. Изменяя сопротивление связи , можно согласовать антенну с усилителем, обеспечив таким образом максимальную отдачу мощности в антенну.

Усилители мощности в радиопередатчиках свыше обычно выполняются на специальных генераторных лампах, рабочие напряжения которых лежат в пределах от сотен вольт до нескольких киловольт.

Рис. 13.12.

Биполярные транзисторы в резонансных усилителях мощности работают при относительно низких рабочих напряжениях, не превышающих сотен вольт, но при больших токах, измеряемых амперами. С ростом тока уменьшаются входное и выходное сопротивления транзистора. Поэтому в транзисторных схемах усилителей мощности часто используются согласующие П-образные контуры, применение которых позволяет также улучшить фильтрацию высших гармоник.

С увеличением частоты падает коэффициент усиления транзистора, что приводит к снижению выходной мощности и КПД усилителя. Поэтому рабочая частота усилителя не должна превышать граничной частоты выбранного типа транзистора.

Зависимость параметров и характеристик биполярного транзистора от температуры окружающей среды вызывает изменение режима работы схемы.

Использование полевых транзисторов в резонансных усилителях мощности дает возможность исключить согласующие П-образные контуры, а также улучшить температурную стабильность параметров схем.