где pk - характеристическое сопротивление контура; 1 1

Сз = С1 + С .

(оСа соСд Используя выражение (6.6), получим КПД контура

% = Р р1 Ralip Pi Ra + ft Xf) ( 6.7)

Коэффициент включения p= YRiiRklpk, где ?hi - сопротивление нагрузки транзистора на частоте первой гармоники.

Значение коэффициента включения в транзисторных автогенераторах всегда небольшое. Например, при использовании транзистора КТ904А и pfc=200 Ом коэффициент включения рг 0,1. Кроме того, при малых размерах антенны параметры pk и Ха, а также Ra и Rh являются величинами одного порядка, поэтому КПД контура рассматриваемой схемы АГ в лучшем случае равен всего нескольким процентам.

Рис. 6.1. Схема .Клаппа (а); антенна-генератор на базе схемы Клаппа (б)

Рис. 6.2. Схема АГ с улучшенным КПД контура

Таким образом, проведенный выше анализ показал, что при использовании в качестве БЭУ схемы Клаппа малогабаритные антенны-генераторы являются малоэффективными устройствами.

Как следует из (6.6), (6.7), для увеличения КПД контура АГ необходимо схему БЭУ построить так, чтобы излучатель подключался к той части емкостной ветви контура, сопротивление которой близко к характеристическому.

Данному требованию удовлетворяет схема АГ, представленная на рис. 6.2. Режим работы предлагаемой схемы и величины р, L, Сц, р можно рассчитать, используя известные выражения [78]. Емкости Сз и Сг находятся из условий:

Сз>С

вх ;

2н-4

1-0)2 LCo

где Свх - входная емкость транзистора; Со - паразитная емкость катушки индуктивности.

Величина емкости Ci при выбранном коэффициенте связи определяется из выражения, полученного с помощью метода узло-

вых напряжений при представлении схемы АГ в виде схемы П-об-разного фильтра:

k=-- (6.8)

С8(Сх + Са)(1-ш £эС,)+С,(С1 + С +Сз).

Если элементы контура рассчитаны по вышеприведенным выражениям, то для рассматриваемой схемы АГ выполняется условие

Сь С, +<-5.

Cl -Ь С4 Сз + Са

При ЭТОМ можно считать, что для вносимого в контур сопротивления излучателя и КПД контура справедливы следующие приближенные соотношения:

. (б.9>

Pk Ра + Rh

Расчеты показали, что при любых соотношениях величин, входящих в (6.9), (6.7), КПД контура схемы АГ, изображенной на рис. 6.2, более чем на порядок больше величины КПД контура АГ, в которой используется схема Клаппа. Для примера сравним КПД рассматриваемых схем при условии равных нагруженных добротностей и равных размеров излучателей. При этом для обоих случаев Ra, Ха, рк, Rh, Rbu равны и отношение КПД, определяемых по (6.9), (6.7),

plRa/RhXl+l

При р=200 Ом, J?fc=l Ом, р=0,1, Ха=300 Ом и Ra=2 Ом величина Кг\ =52.

Оценим КПД контура АГ, изображенной на рис. 6.2. Как следует из выражения (6.9), КПД контура можно увеличить до максимально возможного четырьмя способами:

1) увеличением характеристического сопротивления контура ра;

2) уменьшением собственных потерь контура Rh т. е. увеличением его ненагруженной добротности Q;

3) увеличением сопротивления излучателя Ra,

4) уменьшением реактивного сопротивления излучателя Ха-Пределы изменения характеристического сопротивления контура ограничены уравнением (4.5) и зависимостью [78] рл= =530Х/Сй, т. е. pftRi (50-200) Ом. Пределы уменьшения величины Rh также ограничены, так как сосредоточенные индуктивности имеют добротность Q 100-b400.

Учитывая, что Rh=PklQ, можно заключить, что величина Rk0,5 Ом.

Оценим величину КПД контура АГ при различных длинах и

волновых сопротивлениях излучателя. При этом будем считать, что излучателем является несимметричный короткий вибратор с входным сопротивлением

(6.10)

и, кроме того, выполняется условие реализуемости схемы (Ха>рй), изображенной на рис. 6.2.

На рис. 6.3-6.5 представлены результаты расчетов КПД щ и нагруженной добротности Qh при вариации величин 1/К, ро и Q. Как следует из приведенных рисунков, при размерах вибратора

0,05 0,075 ijx

Рис. 6.3

0,025 0,05 0,075 1/Х

Рис. 6.5

0,075 1/Л

Рис. 6.4

Рис. 6.3. Зависимость КПД контура АГ от длины несимметричного вибратора при его различных волновых сопротивлениях

Рис. 6.4. Зависимость КПД контура АГ от длины несимметричного вибратора при различной добротности контура

Рис. 6.5. Зависимость иагружеиной добротности контура АГ от длины несимметричного вибратора

меньше 0,1Л можно достичь КПД контура аитенны-генератора порядка нескольких десятков процентов. Однако при увеличении КПД нагруженная добротность уменьшается, а следовательно, уменьшается и стабильность частоты АГ. Уменьшение стабильности частоты можно оценить с помощью выражения

Асо . 1 /AQ > )

И результатов расчета, приведенных на рис. 6.5. При увеличении 1/К от 0,025 до 0,1 нагруженная добротность уменьшается относительно ненагруженной примерно в 2,5-5 раз, что согласно (6.11) приводит к ухудшению стабильности частоты в 12-50 раз.

Из приведенных рассуждений и полученных данных следует, что реализованные по предлагаемой схеме АГ могут обеспечить нестабильностью частоты не хуже, чем схема Клаппа (А(о/со 10~-=-]0~), только при КПД контура в единицы процентов.