Призначення, принципи роботи і основні енергетичні характеристики генераторів із зовнішнім
Генератор з зовнішнім збудженням (ГВВ) являє собою пристрій, в якому енергія джерела живлення постійного струму перетворюються в енергію електромагнітних коливань. Перетворення енергії здійснюється в ГВВ за допомогою активного елементу (електронного приладу - ЕП), керованого зовнішнім джерелом електромагнітних коливань, тому частота генеруючих коливань визначається частотою зовнішнього збудження. В якості активних елементів в ГВВ передавачів використовуються електровакуумні тріоди, тетроди, пентоди, лампи біжучої хвилі, прогонові клістрони, біполярні і польові транзистори, лавинно-пролітні діоди і діоди Ганна.
Нагадаємо суть зазначеного перетворення енергії.
Рис.1.2. Спрощена схема ГВВ
Розглянемо спрощену схему ГВВ на рис.1.2, на якій показаний трьохелектродний ЕП, до керуючого електрода якого підключені джерело напруги зсуву ЄСМ і зовнішнього високочастотного напруги збудження Uвх (t). а до вихідного електроду-джерело живлення Еп і навантаження з деяким опором Zн. Припустимо, напруга зсуву на керуючому електроді встановлено таким, що в початковому стані (за відсутності зовнішнього високочастотного збудження) через ЕП протікає постійний струм. При включенні джерела зовнішнього збудження напруга на керуючому електроді періодично змінюється (з частотою зовнішнього збудження). При цьому періодично змінюється і напруга, яка подається ЕП. (Фізичні причини-різні, в залежності від типу ЕП. Наприклад, в біполярному транзисторі - періодично змінюється концентрація носіїв зарядів, інжектіруемих з емітера в базу, в польовому транзисторі-площа перетину каналу, в лампі-концентрація електронів між сіткою і катодом). В результаті у вихідному ланцюзі ЕП поряд з постійної складової струму Iвих0 з'являється і змінна складова iвих
(T). створює на опорі навантаження змінне напруга Uн
При відносно малих амплітудах напруги Uвх (t) залежність між ним і струмом iвих
можна вважати лінійною. При цьому форма iвих
При великій амплітуді зовнішнього збудження форма змінної складової iвих
(T) через нелінійність характеристик ЕП може сильно відрізняться від форми збуджуючого сигналу.
Структура реального ГВВ насправді складніше показаної на рис.1.2: необхідно забезпечити необхідні форми коливань на електродах ЕП і навантаженні ГВВ, умови ефективного електричного режиму, розділити шляхи протікання постійних і змінних струмів і ін. Узагальнена структурна схема ГВВ на одному ЕП приймає при цьому вид , показаний на рис.1.3.
Рис.1.3. Узагальнена структурна схема ГВВ.
У загальному випадку до складу ГВВ входять електронний прилад (ЕП), ланцюга зміщення і харчування і погоджують ланцюга зв'язку ЕП з джерелом порушення на вході (ЦСвих) і з навантаженням на виході. Джерелом порушення ГВВ в передавачі є зазвичай попередній каскад, а навантаженням - вхідний опір наступного каскаду або антенно-фідерного пристрою.
Ланцюги харчування і зміщення забезпечують підключення джерел необхідних напруг зсуву та харчування до електродів ЕП і містять елементи, що розділяють ланцюга постійного і змінного струмів.
Погоджують ланцюга виконують дві основні функції: перетворення опорів і забезпечення необхідних форм коливань струмів і напруг на електродах ЕП і навантаженні ГВВ. При цьому ЦСвх перетворює вхідний опір ЕП в опір, рівний внутрішньому опору джерела порушення, для найбільш повної передачі потужності до ЕП, а ЦСвих перетворює опір навантаження в якийсь інший опір, яке необхідно для забезпечення найбільш вигідного (оптимального) режиму ЕП.