Баланс мощностей в генераторах с внешним возбуждением

Преобразование энергии источника питания Е_п в энергию ВЧ–колебаний происходит в выходной цепи ГВВ. основными характеристиками ГВВ являются выходная мощность на N–й гармонике Р_N, электронный КПД выходной цепи АЭ η_э и коэффициент усиления по мощности К_р.

Рассмотрим распределение мощности источника питания Р₀=Е_пI_вых0.

Напряжение питания есть сумма двух напряжений Е_п=U_н(τ)+U_вых(τ)

Умножим обе части на выходной ток АЭ i_вых(τ) и проинтегрируем по периоду:

Левая часть равна Р₀, т.к.  =I_вых0. Первый интеграл в правой части это суммарная мощность Р_Σn всех гармоник, выделяемых на нагрузке Z_н, второй– мощность Р_рас, рассеиваемая на выходном электроде АЭ, т.е. Р₀=Р_Σn+Р_рас.

Учитывая, что ГВВ выделяет мощность на N–й гармонике, Р₀=Р_N+Р_рас

Во входной цепи Р_вх1+Р_с0=Р_{вх рас}.

где Р_вх1=0,5U_вх1I_вх1cosφ_вх1–мощность, отдаваемая источником возбуждения, Р_{вх рас}– мощность, рассеиваемая во входной цепи АЭ, Р_с0=Е_сI_вх0–мощность, отдаваемая источником смещения. В случаях, когда напряжение Е_с отрицательно, источник смещения становится потребителем мощности.

КПД выходной цепи .

Отношение g_N=I_выхN/I_вых0 называют коэффициентом тока по N–й гармонике; отношение ξ=U_нN/Е_п–коэффициентом использования напряжения источника питания выходной цепи (пик–фактором).

Таким образом, ηэ=0,5gNξcos φнN.

В ГВВ с настроенной нагрузкой  N=1, cosφ_нN­ =1. Если, изменяя смещение и амплитуду напряжения возбуждения, поддерживать неизменным ξ, то КПД будет зависеть только от g₁.Этот коэффициент зависит от формы импульса и при Θ=180^О равен 0,25, а при Θ=90^О– 1,57. При уменьшении Θ g₁→ 2.

Для увеличения КПД при увеличении ξ необходимо уменьшать остаточное напряжение на АЭ.

Для увеличения КПД можно применять режим с негармоническим напряжением на выходе АЭ. При этом фронты импульсов должны быть как можно короче