ключевой генератор

Формула изобретения

Ключевой генератор, содержащий входной транзистор, коллектор которого через последовательный LC-контур соединен с нагрузкой и через дроссель с одной шиной источника питания, другая шина которого соединена с общей шиной, а также конденсатор, одним выводом подключенный к другой шине источника питания, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления по мощности, между вторым выводом конденсатора и коллектором транзистора включен четвертьволновый отрезок длинной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах.

Существующие однотактные ключевые генераторы имеют существенно меньший коэффициент усиления по мощности по сравнению с максимально возможным для данного типа транзистора. Это обусловлено высоким значением пик-фактора коллекторного напряжения П U_{k max}/E_п, где U_{k max} - максимальное значение напряжения на коллектора, E_п напряжение питания, что ведет к необходимости снижения напряжения питания, а следовательно к выходной мощности. При заданной величине выходной мощности снижение E_п вызывает необходимость увеличения мощности на входе, что и влечет за собой уменьшение коэффициента усиления по мощности.

Свободной от описанного недостатка является схема двухтактного последовательного инвертора [1] однако эта схема существенно сложнее однотактной, т. к. требует применения симметрирующего устройства на входе и использования двух активных элементов.

Наиболее близким к изобретению является ключевой генератор, содержащий входной транзистор, коллектор которого через последовательный LC-контур соединен с нагрузкой и через дроссель с одной шиной источника питания, другая шина которого соединена с общей шиной, а также конденсатор, одним концом подключенный к другой шине источника питания [2] который, однако, не обладает высоким коэффициентом усиления из-за значительного пик-фактора коллекторного напряжения.

Целью изобретения является увеличение коэффициента усиления по мощности.

Для этого в ключевом генераторе, содержащем входной транзистор, коллектор которого через последовательный LC- контур соединен с нагрузкой и через дроссель с одной шиной источника питания, другая шина которого соединена с общей шиной, а также конденсатор, одним выводом подключенный к другой шине источника питания, между вторым выводом конденсатора и коллектором транзистора включен четвертьволновой отрезок длинной линии.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ключевого генератора. На фиг. 2 представлены временные зависимости, поясняющие работу ключевого генератора.

Ключевой генератор содержит входной транзистор 1, дроссель 2, конденсатор 3, последовательный LC-контур 4, нагрузку 5 и четвертьволновой отрезок длинной линии 6, а также блокировочный конденсатор 7.

Ключевой конденсатор работает следующим образом. Под воздействием входного сигнала входной транзистор 1 полпериода находится в состоянии отсечки и полпериода в состоянии насыщения. Пусть в начальный момент входной транзистор 1 закрыт и четвертьволновой отрезок длинной линии 6 заряжена до напряжения Е. В момент времени t=0 входной транзистор включается и замыкает четвертьволновой отрезок длинной линии 6, в ней возбуждается волна с амплитудой Е, которая заряжает четвертьволновой отрезок длинной линии 6 и распространяется в направлении ее короткозамкнутого конца. В момент времени t=Т/4% где Т период входного колебания, волна достигает короткозамкнутого конца отражается в противофазе. В момент t=T/2 отраженная волна достигает начала линии, входной транзистор включается и волна, отражается синфазно от разомкнутого начала четвертьволнового отрезка длинной линии 6. Сумма напряжений подающей и отраженной волн дает значение, равное E, на коллекторе выключенного входного транзистора. Это напряжение поддерживается в течение половины периода и в момент t=T становится равным нулю.

В момент переключения входного транзистора 1 из состояния насыщения в состояние отсечки за счет тока последовательного LC-контура 4 и дросселя 2 в четвертьволновом отрезке длинной линии 6 возбуждается волна тока. Отразившись синфазно от конденсатора 3 эта волна, складываясь с токами последовательного LC-контура и дросселя 2, начиная с момента переключения входного транзистора 1 из состояния отсечки в состояние насыщения, формирует коллекторный ток входного транзистора 1 в виде однополярных косинусоидальных импульсов /фиг. 2/. Такие импульсы содержат в спектре только четные высшие гармоники, в то время как напряжение, имеющее форму меандра, только нечетные, поэтому не происходит рассеяния мощности на высших гармониках.