![]() |
Разделы
![]() Рекомендуем
|
Автоматическая электрика Распространение радиоволн Штырь располагается паралельио электрическим силовым линиям волгП)!, а плоскость витка - перпендикулярно магнитным линиям. Шель должна прорезаться в боковой стенке (или торце) волновода по ходу магнитных силовых линий у стенки. ![]() рактеристики ламповых и полупроводниковых диодов и транзисторов. Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов могут быть симметричными и несимметричными. Симметричны-м и (рис. 5-102) называются вольт-амперные характеристики, не зависящие от полярности напряжения и напряжения тока Рис. 5-103. Несимметричная вольт-амперная характеристика нелинейного элемента (полупроводнико-. вый диод). ![]() Рис. 5-101. Способы возбуждения ТЕ, -волны. а - штырем; б - винтом; в и г - щелью. Для достижения большей связи источника колебаний с полостью волновода возбуждающие элементы располагаются в местах максимального значения электрического или магнитного поля. На рис. 5-101 показано расположение возбуждающих элементов для получения волны TEio. Рис. 5-102. Симметричная вольт-амперная характеристика нелинейного элемента (лампа с угольной нитью). ![]() Рис 5-104. Вольт-амперная характеристика диода. 5-14. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ Нелинейные элементы Нелинейными радиотехническими цепями называются цепи, которые, помимо источников э.д.с. и линейных сопротавпешй, содаржат непиейкие сопротивления (нелинейные элементы). К нелинейным элементам цепей относят электронные, ионные, а также полупроводниковые приборы, параметры которых зависят от величины протекающих через эти приборы токов или от величины действующих на них напряжений. Свойства нелинейного сопротивления выражаются его вольт-амперной характеристикой, которая представляет собой зависимость тока, протекающего через нелинейное сопротивление, от напряжения, приложенного к нему, / = f(t/). Между током и напряжением в нелинейном элементе нет линейной зависимостн; вольт-амперные характеристики нелинейных элементов либо обладают кривизной, либо являются ломаными. Таковы, например, ха- ![]() ЮО т 300 too 500 600 в 0 Рис 5-105. Вольт-амперные характеристики триода. В нелинейном элементе. Несимметричными (рис. 5-103) называются вольт-амперные характеристики, неодинаковые при различных направлениях тока и различных полярностях приложенного напряжения. В радиотехнических цепях наибольшее распространение получили нелинейные элементы с несимметричными вольт-амперными характеристиками, такие как электронные лампы, полупроводниковые приборы и др. (см. разд. 8 и 9). Типичный вид вольт-амперной характеристики диода представлен на рис. 5-104. Вольт-амперные характеристики триода обычно представляют семейством либо анод-но-сеточных характеристик (рис. 5-105,а), либо анодных характеристик (рис. 5-105,6). Нелинейные элементы в виде ламп и полупроводниковых приборов широко используются в радиотехнических цепях для различных преобразований сигналов. При питании таких нелинейных цепей источниками э. д. с. одной частоты в цепях возникают токи различных частот. Из спектра этих частот можно выделить постоянную составляющую (выпрямление) или высшие гармонические составляющие (умножение частоты). Нелинейность характеристик цепи позволяет добиваться постоянства амплитуды напряжения основной гармоники на одном из участков цепи при значительных отклонениях напряжения источника (стабилизация напряжения). В нелинейных цепях, питаемых источниками постоянного тока, возможно возникновение установившихся автоколебаний, близких к синусоидальным (генерация колебаний). Питание нелинейных цепей постоянным и переменным током позволяет воздействовать на амплитуду переменного тока, т. е. увеличивать мощность переменного тока за счет энергии источников постоянного тока (усиление). Наконец, питание нелинейных цепей источниками синусоидальных э. д. с. с различными частотами позволяет добиваться изменения амплитуды колебаний, вызванных одним источником, с частотой другого источника (модуляция), а также получать в селективной нагрузке колебания суммарной или разностной частот (преобразование частоты). Несимметричность вольт-амперных характеристик нелинейных элементов позволяет изменять спектр высокочастотных амплитудно-модулнрованных колебаний так, что в его составе появляются составляющие низкочастотного модулирующего сигнала (детектирование). Методы анализа нелинейных цепей Анализ явлений в нелинейных радиотехнических цепях в большинстве случаев не может быть сведен к решению дифференциального уравнения цепи, так как теория нелинейных дифференциальных уравнений значительно менее разработана. Решение того или иного типа нелинейного уравнения требует своеобразного подхода или использования специальных функций. Методы интегралов Фурье или Дюамеля не могут быть использованы, поскольку нелинейные цепи не удовлетворяют принципу суперпозиции (см. § 5-2). Наконец, строгий анализ и расчет нелинейных цепей осложняются еще и тем, что вольт-амперные характеристики нелинейных элементов чаще всего за- даны не аналитическим выражением, а графиком. Поэтому в инженерной практике вместо строгих методов анализа нелинейных цепей получили распространение приближенные методы, способные дать лишь качественную оценку происходящих явлений. Метод малого параметра используется в тех случаях, когда можно пренебречь малыми нелинейными эффектами, свести задачу к линейной, а заданные нелинейные зависимости использовать для коррекции полученного решения. В частности, этот метод позволяет использовать для анализа нелинейных цепей переменного тока символический метод (см. § 4-6), если амплитуды высших гармоник тока (напряжения) малы по сравнению с амплитудой первой гармоники. Метод аналитической аппроксимации нелинейной характеристики заключается в таком приближенном выражении вольт-амперной характеристики аналитической функцией, которое позволяет довести до конца решение дифференциального уравнения цепи. Метод припасов ы вания линейных решений сводится к замене нелинейной вольт-амперной характеристики ломаной линией, решению линейной задачи для каждого из участков ломаной и согласованию (припасовыванию) полученных решений соответствующим выбором постоянных интегрирования. Квазилинейный метод позволяет свести нелинейную задачу к линейной путем замены параметров цепи, зависящих от величины тока (напряжения), средними параметрами, определяемыми с учетом заданной нелинейности. Метод медленно меняющихся амплитуд заключается в том, что вместо мгновенных значений находят огибающую и частоту колебаний. Метод приводит к снижению порядка дифференциального уравнения цепи, если колебания в цепи близки к синусоидальным (амплитуда и частота меняются медленно). Графический метод позволяет получить решение в результате выполнения ряда графических построений. Простейшие построения на графике вольт-амперной характеристики нелинейного элемента позволяют определить форму тока, протекающего в элементе, под действием приложенного к нему синусоидального напряжения (рис. 5-106). Если нелинейная цепь состоит из последовательно соединенных линейного и нелинейного НЭ сопротивлений (рис. 5-107, а), то для определения рабочей точки (Uq, Iq) необходимо провести нагрузочную прямую, которая проходит через точку на оси абсцисс, соответствующую приложенному напряжению U, под углом а = arctg R к вертикали (рис. 5-107,6). ![]() ![]() Рис. 5-106. Определение формы тока в нелинейном элементе. Рис. 5-107. Определение рабочей точки. Графические построения (рис. 5-108) позволяют определить сопротивление нелинейного элемента постоянному току == = tgP (5-86) и сопротивление переменному току (дифференциальное сопротивление) 7? = -= tgY-di ![]() в соответствии с передаваемым сообщением. Таким образом, передаваемое сообщение отображается в той или иной форме ![]() Рис. 5-108. Определение сопротивлений нелинейного элемента. Рис. 5-109. Отображение сообщения в изменении формы огибающей. Более сложные графические построения позволяют изобразить интегральные кривые нелинейного дифференциального уравнения цепи. Модуляторы Для осуществления передачи сообщений (речь, музыка и пр.) с помощью высокочастотного колебания необходимо отобразить (запечатлеть) эти сообщения в изменениях того или иного параметра высокочастотного колебания - амплитуды, частоты или фазы. Эту задачу выполняет модулятор, входящий в состав любого радиопередающего устройства. Амплитудный модулятор изменяет амплитуду Um высокочастотного колебания u-Ufn cos (Во f огибающей амплитудно-модулированного колебания (рис. 5-109) AM=tmW cos (Во Л где Um (t) - функция, линейно связанная с передаваемым сообщением (низкочастотным сигналом). Важно отметить, что простое сложение высокочастотного колебания Uo cos соо с низкочастотным сигналом Um(t) не приводит к эффекту амплитудной модуляции. Если же сумму этих двух напряжений прило- Рис. s-iio. Прии- жить к нелинейному эле- Sa Линейного менту (рис. 5-110) с модулятора. ![]()
|
© 2010 KinteRun.ru автоматическая электрика
Копирование материалов разрешено при наличии активной ссылки. |