ДОУ (Диаграммообразующие устройства)

При использовании числа усилителей, не кратных 2ⁿ приходится увеличивать число входов сумматора до 2ⁿ и свободные входы нагружать на согласованную нагрузку, что повышает бесполезно теряемую мощность.

При числе излучателей, не кратных 2ⁿ в бинарном делителе мощности число выходов увеличивается до 2ⁿ и свободные выходы нагружаются на согласованные нагрузки, что увеличивает потери.

N₁ = 5 усилителей;

N₂ = 11 излучателей.

Рис. 3-7

R₁, R₂, R₃ называются балластными резисторами, которые поглощают значительную мощность.

Из рис. 3-7 можно рассчитать КПД системы «сумматор - делитель», построенный по бинарной схеме.

В данном случае КПД равен:

Потери от каждого усилителя к излучателю в ПЛ составляет не менее 1,5÷1,8 дБ (30%).

,

что меньше экономически выгодных 18%.

При большом числе излучателей и усилителей при невысоких и низких уровнях мощности можно использовать полосковые ДОУ.

Рис. 3-8

В ДОУ:

1) на каждом излучателе суммируется мощность всех усилителей. Для суммирования необходимо, чтобы мощности от каждого усилителя были бы равны между собой и синфазны;

2) на входах всех излучателей амплитуды должны быть равны между собой;

3) с выхода усилителя до входа излучателя для равенства сигналов затухание должно быть минимальным (что принципиально невозможно) и равным между собой;

4) для уменьшения потерь размеры ДОУ по двум плоскостям должны быть минимальными.

Чем больше r_i, тем меньше волновое сопротивление, а волновое сопротивление подводящей и отводящей линий равно 50 Ом, отсюда требуется согласование сопротивлений в ДОУ, что достигается применением биномиальных или Чебышевских многоступенчатых переходов.

Если ДУ выполнен на окружности, синфазности между выходами усилителя и входами излучателя добиться нельзя, поэтому форма окружности искажается.

Как правило, ДОУ выполняются как НПЛ с толстым или тонким основным проводником. В этом случае по заданной частоте f₀ рассчитывается длина волны в свободном пространстве:

;

_- длина волны в неограниченном диэлектрике, не совпадающая с длиной волны в НПЛ вследствие краевого эффекта. Краевой эффект учитывается путем введения понятия .

зависит от h и W. Обычно .

После выполнения (1) такие же геометрические построения производятся для каждого усилителя и излучателя. Для замыкания кривых необходимо определить точки между излучателями и приемниками, в которых выходы усилителей синфазны.

Т.к. в этих точках отсутствуют излучатели, в них необходимо поставить мощные согласованные нагрузки. Положение точек определяется соотношением (1).

В зависимости от требований по рабочей полосе частот, а также коэффициенту отражения и перепадам сопротивлений, выбирается тип согласующего устройства (биномиальное или Чебышевское), а по перепаду сопротивлений ≈5 или 50 Ом число ступеней. Из общей теории согласования сопротивлений рассчитываются промежуточные сопротивления, а по ним – ширина полоски W.

Усилители, работая синфазно через зазор S, взаимодействуют друг с другом (проходя 12 и 21).

Для уменьшения взаимного влияния эти сигналы должны быть противофазны, т.е. пути 12 и 21 равны , следовательно, размер последней ступени трансформатора .

На центральной частоте при синфазной работе усилителей сигналы 12 и 21 в точности равны между собой и противофазны, и взаимно уничтожают друг друга. При отклонении от центральной частоты (на краях диапазона) противофазность нарушается, и разностный сигнал должен выделиться на резисторе R. Данное явление называется развязкой, а резистор – развязывающий. В ДОУ обычно развязка не хуже 25 дБ в диапазоне ±20%. Потери в ДОУ для N₁ и N₂, не превышающих 30, составляет 0,3÷0,4 дБ.

Поиск по сайту: