на частоты модулирующего сигнала видно из рис 5-46 Это влияние есть результат того, что модулирующий сигнал создает боковые

Формирование модулирующего сигнала так же вносит запаздывание фазы в между мод\ гарующим и детектированным сигналами Это

тстота модулирующего сигнала

Рис 5 46 Влияние формирования частоту сигнала

• поносы оконо спектральных составляющих по-с щдовате юности импульсов, как показано на рис. 5-39

Если частота модулирующего сш нала пре восходит/ф/2, то происходит перекрытие частот ных спектров, образующихся около каждой частотной составляющей Таким образом, низкочастотная составляющая (например, частоты F на рис 5-39) может изменяться в прететах

от нуля до

О 0,1 0,2 0,3 OA 0,5

Рис 5 47 Фазовое смещение детектиро ванного сигнала относительно модули рующего сигнала в зависимости от отио тения модулирующего сигнала к частоте формирования

запаздывание Й является функцией отиоше-Ъ

ния Иа рис 5-47 показаны пределы изме-/ф

нений угла в Эти влияния формирования должны учитываться в тюбом типе импульсной модуляции (см § 22-7)

ГЛАВА ШЕСТАЯ

АВТОГЕНЕРАТОРЫ

В данной главе рассматриваются автогенераторы синусоидальных электрических колебаний следующих шести типов: четырехпо-люсные LC автогенераторы, двухполюсные LC автогенераторы, кварцевые автогенераторы, RC автогенераторы, автогенераторы метровых и дециметровых волн, а также автогенераторы сантиметровых и миллиметровых волн, принцип действия которых основан иа использовании конечного времени пролета электронами междуэлектродных промежутков лампы.

6-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО РАСЧЕТУ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

При выборе схемы автогенератора для тех или иных практических применений следует учитывать: рабочие частоты и диапазонные свойства, достижимую стабильность частоты и постоянство амплитуды колебаний в схеме.

6-1а. Рабочая частота. На частотах ниже 100 кгц предпочтительно использование RC генераторов благодаря высокой стабильности частоты; широкому диапазону перестройки, поскольку частота изменяется обратно пропорционально первой степени, а не квадратному корню емкости, как это имеет место в LC генераторах; постоянству выходной мощности в широком диапазоне рабочих частот и отсутствию громоздких индуктивностей.

LC автогенераторы широко используются на частотах от 100 кгц до 500 Мгц. При применении специальных ламп могут быть построены маломощные LC генераторы, удовлетворительно работающие на частотах до 4 000 Мгц. Однако влияние пролетного времени, междуэлектродных емкостей и индуктивностей выводов существенно ограничивает выходную мощность на частотах выше 1 000 Мгц. На частотах выше 100-200 Мгц становится весьма затруднительным использование схем с индуктивной обратной связью, поэтому почти исключительно используются схемы с емкостной связью и двух-контурные автогенераторы.

На частотах выше 1 000 Мгц широко используются магнетронные и клистронные генераторы. Предельные верхние рабочие частоты современных магнетронов и клистронов достигают приблизительно 40 000 Мгц.

6-16. Стабильность частоты. Частота автоколебаний определяется значениями индуктивности L и емкости С резонансного контура,

но зависит также от параметров лампы (например, p., Ri и между электродных емкостей), добротности колебательного контура и от сопротивления нагрузки. В разных схемах автогенераторов зависимости частоты от параметров генератора различны. Степень влияния изменений характеристик лампы на частоту зависит от добротности нагруженного контура генератора. Сопротивление потерь в контуре зависит от потерь в катушке, входного сопротивления лампы и сопротивления, вносимого последующей нагрузкой. Частота автоколебаний зависит как от эквивалентного сопротивления контура, так и от внутреннего сопротивления лампы [см., например, уравнение (6-6)]. Так как величина эквивалентного сопротивления зависит от реактивных сопротивлений элементов контура, изменения частоты с изменением внутреннего сопротивления лампы должны оцениваться для каждой схемы автогенератора отдельно. Поскольку внутреннее сопротивление лампы изменяется с изменением анодного напряжения и анодного тока, частота автоколебаний зависит от питающих напряжений.

На частотах выше 50 Мгц от изменений анодного тока зависит также емкость сетка - катод Сс. к, поскольку та часть ее, которая связана с временем пролета электронов, является функцией проводимости лампы (см. §7-4а). Изменение частоты, вызванное этой причиной, будет зависеть от того, какой процент от общей емкости сетка - катод составляет емкость, связанная с пролетным временем.

Стабильность частоты зависит также от постоянства параметров контура автогенератора. Когда температурные изменения параметров контура приводят к большим изменениям частоты, должна применяться термокомпенсация

6-1в. Постоянство амплитуды. Обычно желательно, чтобы мощность автогенератора не изменялась во времени и при переходе с одной рабочей частоты диапазона на другую. Постоянство амплитуды зависит от схемы автосмещения. В большинстве случаев предпочтительно смещение за счет сеточных токов, потому что при этом напряжение смещения пропорционально амплитуде напряжения на выходе и, следовательно, имеет место автоматическая регулировка амплитуды. В тех случаях, когда требуется высокое постоянство амплитуды, для автоматической регулировки ее часто применяются специальные схемы с отрицательной обратной связью.Изменения выходной мощности прн пере-

стройке сводятся к минимуму в тех схемах автогенераторов, в которых контур, определяющий частоту, развязан с нагрузкой, например в автогенераторах с электронной связью, а также в схемах, в которых амплитуда напряжения обратной связи не зависит от рабочей частоты.

6-1г. Выходная мощность. Требуемая выходная мощность определяет прежде всего выбор лампы. Некоторые схемы автогенераторов (например, генераторы, стабилизованные кварцем, и отражательные клистроны) применимы только для получения малых выходных мощностей.

Условия работы для получения максимальных значений к. п. д. и выходной мощности автогенератора определяются точно так же, как и для усилителя с тем же типом лампы. Следует только учитывать, что выходная мощность "автогенератора меньше выходной мощности усилителя на величину, которая должна быть подведена к управляющей сетке из анодной цепи. Мощные автогенераторы обычно работают в классе С, так что может быть непосредственно применен расчет, приведенный в § 4-4, но при условии, что мощность возбуждения, подводимая к сетке по цепи обратной связи, вычитается из выходной мощности, рассчитанной для лампы, работающей в усилителе.

6-1д. Условия самовозбуждения. За исключением двухполюсных LC автогенераторов (§ 6-3), любой автогенератор с вакуумной лампой может рассматриваться как усилитель с положительной обратной связью. Это показано на рис. 6-1. Условие самовозбуждения представляется в виде

АК = 1, (6-1)

где А -- коэффициент усиления мощности, К - коэффициент обратной связи.

где itj обычно берется в виде -х«с, а «2 равно нулю. Условие самовозбуждения находится из равенства

Рис. 6-1. Блок-схема автогенератора.

Это условие означает, что для поддержания автоколебаний произведение А К должно иметь модуль равным 1, а фазовый угол для требуемой частоты должен быть равен 0°.

Иногда удобнее пользоваться равноценным методом анализа который состоит в следующем. Схема описывается системой уравнений, в которой напряжения выражаются через токи в выбранных контурах обхода (см. гл. 23). Система записывается в матричной форме. Определитель сопротивления принимается равным нулю. Из получающихся при этом уравнений находятся условия самовозбуждения. Например, если автогенератор изображается схемой с двумя контурами обхода, система уравнений в матричной форме записывается в виде уравнения (6-2):

(6-2)

= 0.

(6-3)

Z%y Z%2

Это равенство является выражением того факта, что в схеме существуют токи г, и г2, тогда как напряжения и, и «2 должны быть равны нулю, поскольку к замкнутой цепи не прикладывается никаких внешних напряжений. Следовательно, для соблюдения равенства определитель сопротивлений должен быть равен нулю.

Эти методы вывода условий самовозбуждения могут быть использованы для всех схем автогенераторов, включая схему двухполюсного LC генератора.

6-2. ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНЫЕ LC АВТОГЕНЕРАТОРЫ

Все LC генераторы могут быть разделены на два класса: четырехполюсные генераторы и двухполюсные генераторы с отрицательным сопротивлением. Во всех четырехполюсных LC генераторах колебательный контур представляет собой четырехполюсник, связывающий анод и сетку лампы. Коэффициент передачи,

т. е. "c " четырехполюсника, на частоте автора, к

колебаний обеспечивает между током и напряжением сдвиг фаз 180°. Этот сдвиг фаз вместе со сдвигом фаз, имеющим место в лампе и равным 180°, удовлетворяет требованию уравнения (6-1). Хотя в этой схеме колебательный контур рассматривается как четырехполюсник, два его вывода обычно общие, поэтому он имеет три вывода.

В двухполюсных LC генераторах обратная связь для контура является внешней. Она представляется отрицательным сопротивлением лампы, подключенной к колебательному контуру.

Четырехполюсные LC генераторы могут различаться по схеме получения на контуре фазового сдвига в 180°. Эквивалентная схема для всех четырехполюсных автогенераторов приведена на рис. 6-2. Пренебрегая потерями в контуре, можно видеть, что разница в 180° между фазой напряжения сетка - катод и фазой напряжения-р.«с. к эквивалентного генератора может быть получена единственным способом, при котором сопротивление хь должно иметь знак, противоположный знаку сопротивлений ха и хс, а абсолютная величина хь должна быть равна сумме величин ха и хс. При этом сдвиг фаз между «с к и ия к равен 180°, а сопротивление четырехполюсника со стороны его выводов А К является чисто активным и бесконечно большим. Напряжение сетка - катод мс. к определяется из соотношения

"с. к = - % «а. к- (6-4)

Рис. 6-2. Эквивалентная схема четырехполюсных LC автогенераторов.