ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА

В.Н. Гряник, С.Н. Павликов,

Формирование колебаний и сигналов

Владивосток 2009

УДК 65.0

ББК 32.884

Г 20

Рецензенты: кафедра вычислительной техники ТОВМИ, заместитель начальника кафедры к.т.н., доцент Карелин А.Н. и кафедра акустических приборов и технических средств судовождения Дальрыбвтуза (Технического университета), заведующий кафедрой к.т.н., профессор Карасев В.В.

Гряник В.Н., Павликов С.Н.

Г. 20. Формированиие колебаний и сигналов. - Владивосток: ВГУЭС. 2005. – 132 с.

Учебно-методический комплекс предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 210300 -“Радиотехника”. Может быть использовано для студентов по смежным специализациям направления 210300. В работе использованы результаты научных исследований авторов. Работа может быть полезна специалистам в области радиолокации и радионавигации.

© В.Н. Гряник, С.Н. Павликов

© ВГУЭС, 2009

Гряник Владимир Николаевич, Павликов Сергей Николаевич

Редактор Л. Д. Стрикаускас

Технический редактор И. Д. Стукалов

Подписано в печать Формат 60 x 84/ 16

Печать офсетная. Усл. Печ. Л. 9.5 Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ Цена «С»

Отпечатано в типографии издательства ВГУЭС.

Владивосток, ул. Гоголя, 41

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Устройства генерирования и формирования сигналов 7

1.1. Место и функции радиопередающих устройств 7

1.2. Истоки развития радиопередатчиков 9

1.3. Основные этапы развития техники и теории РПдУ 12

Глава 2. Классификация, каскады, структурная схема и параметры радиопередатчиков 14

2.1. Классификация РПДУ 14

2.2. Каскады и блоки РПДУ 14

2.3. Структурная схема РПДУ 17

2.4. Параметры радиопередатчика 19

2.5. Излучения радиопередатчика и проблема электромагнитной совместимости 23

2.6. Международное сотрудничество в области радиосвязи 25

Глава 3. Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний 28

3.1. Классификация и физический механизм работы ВЧ и СВЧ генераторов 28

3.2. Генератор на электровакуумном приборе 29

3.3. Генератор на биполярном транзисторе 29

3.4. Генератор на полевом транзисторе 29

3.5. Генератор на диоде 30

3.6. Клистронный генератор 30

3.7. Генератор на лампе бегущей волны 31

3.8. Время взаимодействия носителей заряда с 32

электромагнитным полем 32

3.9. Принцип синхронизма и фазировки носителей заряда с электромагнитным полем 32

3.10. Мощность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем 33

Глава 4. Основы теории вч генератора с внешним возбуждением 36

4.1. Обобщенная схема генератора с внешним возбуждением и ее анализ 36

4.2. Баланс мощностей в ВЧ генераторе 38

4.3. Динамические характеристики ВЧ генератора и максимально отдаваемая им мощность 39

4.4. Нагрузочные, амплитудные и частотные характеристики ВЧ генератора 42

4.5. Согласование электронного прибора с источником возбуждения и нагрузкой и номинальный коэффициент усиления по мощности ВЧ генератора 44

Глава 5. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением 48

5.1. Типовая электрическая схема лампового ГВВ 48

5.2. Статические характеристики триода и тетрода и их аппроксимация 49

5.3. Определение токов и напряжений в ламповом ГВВ 50

5.4. Динамическая характеристика и три режима работы ВЧ лампового генератора 55

ГЛАВА 6. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением 59

6.1. Методика расчета лампового ГВВ 59

6.2. Нагрузочные характеристики и оптимальные режимы работы лампового генератора 61

6.3. Ламповый ГВВ с общей сеткой 63

6.4. Электрические схемы ламповых ГВВ 66

ГЛАВА 7. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 71

7.1. Типы мощных транзисторов, используемых в генераторах 71

7.2. Биполярные транзисторы 72

7.3. Полевые транзисторы 80

ГЛАВА 8. Режимы работы транзисторно гВВ 84

8.1. Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением 84

8.2. Методика расчета ВЧ генератора с биполярным транзистором 87

ГЛАВА 9. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНЕРАТОРОВ 91

91

9.1. Ключевой режим работы ВЧ транзисторного генератора 91

9.2. Сравнительный анализ трех типов генераторов с внешним возбуждением: лампового, с биполярным и полевым транзисторами 92

Глава 10 . ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ВЧ ГВВ 95

10.1. Назначение и классификация цепей 95

10.2. Согласующие цепи в узкополосных ВЧ транзисторных генераторах 96

10.3. Согласование ВЧ генератора с антенной 98

ГЛАВА 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ широкополосных генераторов 103

11.1. Согласующие электрические цепи в широкополосных ВЧ генераторах 103

11.2. Широкополосный транзисторный усилитель с согласующими цепями лестничного типа. 104

11.3. Широкополосный транзисторный усилитель 105

ГЛАВА 12. СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 108

12.1. Метод анализа линейных СВЧ устройств 108

12.2. Гибридно-интегральные СВЧ устройства 110

12.3. СВЧ транзисторный усилитель 113

ГЛАВА 13 . СВЧ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГВВ 118

13.1. СВЧ транзисторный генератор балансного типа 118

13.2. Линейный режим работы транзисторного СВЧ генератора 119

13.3. Режим «перелива» мощности в транзисторных СВЧ генераторах 123

ГЛАВА 14. АВТОГЕНЕРАТОРЫ И СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ АВТОКОЛЕБАНИЙ 126

14.1. Назначение, классификация и принцип действия 126

14.2. Установившийся режим автоколебаний 127

14.3. Стабильность частоты АГ 129

14.4. Кварцевые АГ 133

Глава 15. СТАБИЛИЗАЦИЯ ДИСКРЕТНОГО МНОЖЕСТВА ЧАСТОТ 138

15.1. Назначение и параметры синтезатора частот 138

15.2. Автоматическая подстройка частоты 138

15.3. Частотная автоподстройка частоты 141

15.4. Фазовая автоподстройка частоты 144

15.5. Цифровой синтезатор частот 145

ГЛАВА 16. ДИОДНЫЕ СВЧ АВТОГЕНЕРАТОРЫ И УСИЛИТЕЛИ 149

16.1. Физические основы работы генераторных СВЧ диодов 149

16.2. СВЧ диодные автогенераторы 152

16.3. СВЧ диодные генераторы с внешним возбуждением 153

ГЛАВА 17. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ 156

17.1. Назначение, принцип действия и основные параметры 156

17.2. Транзисторный умножитель частоты 157

17.3. Диодные умножители частоты 157

ГЛАВА 18. СУММИРОВАНИЕ МОЩНОСТЕЙ СИГНАЛОВ СВЧ ГЕНЕРАТОРОВ 161

18.1. Способы суммирования мощностей сигналов 161

18.2. Суммирование мощностей сигналов с помощью многополюсной схемы 162

18.3. Суммирование мощностей сигналов с помощью ФАР 165

ГЛАВА 19. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 170

19.1. Виды модуляции 170

19.2. Амплитудная модуляция 172

19.3. Амплитудная анодная и коллекторная модуляция 174

19.4. Амплитудная сеточная и базовая модуляция 176

ГЛАВА 20. ОДНОПОЛОСНАЯ АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 180

20.1. Нелинейные искажения сигнала при амплитудной модуляции 180

20.2. Однополосная модуляция 180

20.3. Структура ОБП сигнала 182

20.4. Усиление ОБП сигнала в двухканальном усилителе (схема Кана) 183

20.5. Формирование ОБП сигнала 184

ГЛАВА 21. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ 185

21.1. Основные определения 185

21.3. Спектр сигнала при частотной и фазовой модуляции 186

21.4. Методы осуществления угловой модуляции 188

21.5. Частотный и фазовый модуляторы 189

21.6. Стабилизация частоты несущей при частотной модуляции 190

ГЛАВА 22. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ дискретных сообщений 193

22.1. Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений 193

22.2. Фазовая манипуляция (ФМ) 194

22.3. Частотная телеграфия 195

ГЛАВА 23. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 200

23.1. Параметры и спектр сигнала при импульсной модуляции 200

23.2. Структурная схема и классификация импульсных модуляторов 202

23.3. Импульсный модулятор жесткого типа с емкостным накопительным элементом 202

23.4. Импульсный модулятор мягкого типа с искусственной линией 204

23.5. Внутриимпульсная частотная модуляция 207

ГЛАВА 24. РАДИОПЕРЕДАТЧИКИ ВЧ ДИАПАЗОНА 209

РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 209

24.1. Радиовещательные радиопередатчики 209

24.2. Телевизионные радиопередатчики 212

ГЛАВА 25. РПДУ НАЗЕМНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО ИНФОРМАЦИОННОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ 216

ПРОИЗВОДСТВ РАССРЕДОТОЧЕННОГО ТИПА 216

25.1. Назначение, основные функции и структура системы. 216