
- •Формирование колебаний и сигналов
- •Глава 1. Устройства генерирования и формирования сигналов 7
- •Глава 2. Классификация, каскады, структурная схема и параметры радиопередатчиков 14
- •Глава 3. Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний 28
- •Глава 4. Основы теории вч генератора с внешним возбуждением 36
- •25.2. Параметры радиопередатчика 219
- •Глава 1. Устройства генерирования и формирования сигналов
- •1.1. Место и функции радиопередающих устройств
- •1.2. Истоки развития радиопередатчиков
- •1.3. Основные этапы развития техники и теории рПдУ
- •Глава 2. Классификация, каскады, структурная схема и параметры радиопередатчиков
- •2.1. Классификация рпду
- •2.2. Каскады и блоки рпду
- •2.3. Структурная схема рпду
- •2.4. Параметры радиопередатчика
- •2.5. Излучения радиопередатчика и проблема электромагнитной совместимости
- •2.6. Международное сотрудничество в области радиосвязи
- •Глава 3. Общие принципы генерирования и усиления вч и свч колебаний
- •3.1. Классификация и физический механизм работы вч и свч генераторов
- •3.2. Генератор на электровакуумном приборе
- •3.3. Генератор на биполярном транзисторе
- •3.4. Генератор на полевом транзисторе
- •3.5. Генератор на диоде
- •3.6. Клистронный генератор
- •3.7. Генератор на лампе бегущей волны
- •3.8. Время взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем
- •3.9. Принцип синхронизма и фазировки носителей заряда с электромагнитным полем
- •3.10. Мощность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем
- •Вопрос 1. В чем состоит назначение генератора высокочастотных колебаний?
- •Глава 4. Основы теории вч генератора с внешним возбуждением
- •4.1. Обобщенная схема генератора с внешним возбуждением и ее анализ
- •4.2. Баланс мощностей в вч генераторе
- •4.3. Динамические характеристики вч генератора и максимально отдаваемая им мощность
- •4.4. Нагрузочные, амплитудные и частотные характеристики вч генератора
- •4.5. Согласование электронного прибора с источником возбуждения и нагрузкой и номинальный коэффициент усиления по мощности вч генератора
- •Глава 5. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением
- •5.1. Типовая электрическая схема лампового гвв
- •5.2. Статические характеристики триода и тетрода и их аппроксимация
- •5.3. Определение токов и напряжений в ламповом гвв
- •5.4. Динамическая характеристика и три режима работы вч лампового генератора
- •Глава 6. Ламповые высокочастотные генераторы с внешним возбуждением
- •6.1. Методика расчета лампового гвв
- •Программа расчета электрического режима работы вч лампового генератора
- •6.2. Нагрузочные характеристики и оптимальные режимы работы лампового генератора
- •6.3. Ламповый гвв с общей сеткой
- •6.4. Электрические схемы ламповых гвв
- •Глава 7. Транзисторные гвв
- •7.1. Типы мощных транзисторов, используемых в генераторах
- •7.2. Биполярные транзисторы
- •7.3. Полевые транзисторы
- •Глава 8. Режимы работы транзисторно гВв
- •8.1. Анализ работы и режимы работы транзисторного генератора с внешним возбуждением
- •8.2. Методика расчета вч генератора с биполярным транзистором
- •Программа расчета электрического режима работы вч транзисторного генератора
- •Глава 9. Сравнительный анализ генераторов
- •9.1. Ключевой режим работы вч транзисторного генератора
- •9.2. Сравнительный анализ трех типов генераторов с внешним возбуждением: лампового, с биполярным и полевым транзисторами
- •Глава 10 . Электрические цепи вч гвв
- •10.1. Назначение и классификация цепей
- •10.2. Согласующие цепи в узкополосных вч транзисторных генераторах
- •10.3. Согласование вч генератора с антенной
- •Глава 11. Электрические цепи широкополосных генераторов
- •11.1. Согласующие электрические цепи в широкополосных вч генераторах
- •11.2. Широкополосный транзисторный усилитель с согласующими цепями лестничного типа.
- •11.3. Широкополосный транзисторный усилитель
- •Глава 12. Свч транзисторные гвв
- •12.1. Метод анализа линейных свч устройств
- •12.2. Гибридно-интегральные свч устройства
- •12.3. Свч транзисторный усилитель
- •Глава 13 . Свч транзисторные гвв
- •13.1. Свч транзисторный генератор балансного типа
- •13.2. Линейный режим работы транзисторного свч генератора
- •13.3. Режим «перелива» мощности в транзисторных свч генераторах
- •Глава 14. Автогенераторы и стабилизация частоты автоколебаний
- •14.1. Назначение, классификация и принцип действия
- •14.2. Установившийся режим автоколебаний
- •14.3. Стабильность частоты аг
- •14.4. Кварцевые аг
- •Глава 15. Стабилизация дискретного множества частот
- •15.1. Назначение и параметры синтезатора частот
- •15.2. Автоматическая подстройка частоты
- •15.3. Частотная автоподстройка частоты
- •15.4. Фазовая автоподстройка частоты
- •15.5. Цифровой синтезатор частот
- •Глава 16. Диодные свч автогенераторы и усилители
- •16.1. Физические основы работы генераторных свч диодов
- •16.2. Свч диодные автогенераторы
- •16.3. Свч диодные генераторы с внешним возбуждением
- •Глава 17. Полупроводниковые умножители частоты
- •17.1. Назначение, принцип действия и основные параметры
- •17.2. Транзисторный умножитель частоты
- •17.3. Диодные умножители частоты
- •Глава 18. Суммирование мощностей сигналов свч генераторов
- •18.1. Способы суммирования мощностей сигналов
- •18.2. Суммирование мощностей сигналов с помощью многополюсной схемы
- •18.3. Суммирование мощностей сигналов с помощью фар
- •Глава 19. Амплитудная модуляция
- •19.1. Виды модуляции
- •19.2. Амплитудная модуляция
- •19.3. Амплитудная анодная и коллекторная модуляция
- •19.4. Амплитудная сеточная и базовая модуляция
- •Глава 20. Однополосная амплитудная модуляция
- •20.1. Нелинейные искажения сигнала при амплитудной модуляции
- •20.2. Однополосная модуляция
- •20.3. Структура обп сигнала
- •20.4. Усиление обп сигнала в двухканальном усилителе (схема Кана)
- •20.5. Формирование обп сигнала
- •Глава 21. Частотная и фазовая модуляция
- •21.1. Основные определения
- •21.3. Спектр сигнала при частотной и фазовой модуляции
- •21.4. Методы осуществления угловой модуляции
- •21.5. Частотный и фазовый модуляторы
- •21.6. Стабилизация частоты несущей при частотной модуляции
- •Глава 22. Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений
- •22.1. Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений
- •22.2. Фазовая манипуляция (фм)
- •22.3. Частотная телеграфия
- •Глава 23. Импульсная модуляция
- •23.1. Параметры и спектр сигнала при импульсной модуляции
- •23.2. Структурная схема и классификация импульсных модуляторов
- •23.3. Импульсный модулятор жесткого типа с емкостным накопительным элементом
- •23.4. Импульсный модулятор мягкого типа с искусственной линией
- •23.5. Внутриимпульсная частотная модуляция
- •Глава 24. Радиопередатчики вч диапазона различного назначения
- •24.1. Радиовещательные радиопередатчики
- •24.2. Телевизионные радиопередатчики
- •Глава 25. Рпду наземных радиотехнических систем по информационному обслуживанию производств рассредоточенного типа
- •25.1. Назначение, основные функции и структура системы.
- •25.2. Параметры радиопередатчика
- •Глава 26. Радиопередатчики свч диапазона. Глобальные космические радиоэлектронные системы
- •26.1. Типы передатчиков в космических системах радиосвязи
- •26.2. Околоземные орбиты спутников
- •26.3. Основные параметры космических систем радиосвязи
- •26.4. Многостанционный доступ
- •26.5. Примеры космических систем радиосвязи
- •Глава 27. Радиопередатчики свч диапазона. Передатчики радиолокационных станций. Передатчики сотовой системы радиосвязи
- •27.1. Передатчики радиолокационных станций
- •27.2. Радиопередатчик сотовой системы радиосвязи
- •Глава 28. Радиопередатчики оптического диапазона
- •28.1. Принцип действия и классификация лазеров
- •28.2. Назначение и структурная схема передатчика оптического диапазона
- •28.3. Модуляторы света
- •Глава 29. Измерение параметров, регулировка и испытания радиопередатчиков
- •29.1. Техника безопасности при работе с радиопередатчиками
- •29.2. Измерение параметров радиопередатчиков
- •29.3. Регулировка и испытания радиопередатчиков
- •Заключение
- •Перечень вопросов для итогового контроля
- •Перечень тем контрольных работ
- •Основные определения
- •Список литературы
28.3. Модуляторы света
Оптический модулятор это устройство по вводу информации в световую волну путем управления одним из ее параметров. Классифицировать модуляторы света можно в зависимости:
– от управляемого параметра световой волны, как и в радиодиапазоне; различают амплитудную, фазовую, частотную и поляризационную модуляцию. При каждом из названных видов модуляции соответствующий параметр световой волны, например, амплитуда, изменяется в соответствии с законом модулирующего сигнала. В зависимости от формы сигнала различают аналоговую, цифровую и импульсную модуляцию;
– физического принципа, лежащего в основе работы устройства; различают электрооптические, магнитооптические, акустооптические модуляторы и основанные на управлении интенсивностью света.
Рассмотрим подробнее названные физические эффекты. Работа модулятора света внешнего типа основана на взаимодействии когерентного излучения со средой с управляемыми оптическими свойствами: коэффициентом преломления, влияющим на фазовую скорость световой волны, или коэффициентом поглощения, определяющим интенсивность проходящего света. Фаза луча, прошедшего через кристалл, изменяется на величину: =(2/)Ln,
где - длина волны света в вакууме; L - длина кристалла; n - коэффициент преломления среды.
При возможности управления значением n можно осуществлять фазовую модуляцию световой волны, преобразуя ее затем в амплитудную. Такое изменение значения n реализуется на основе электрооптического, магнитооптического и акустооптического эффектов. Электрооптический эффект. При этом эффекте наблюдается зависимость у некоторых типов кристаллов (один из них называется КДП) коэффициента преломления n от напряженности внешнего электрического поля Е (рис. 28.4, а).
Рис. 28.4. Вариант электрооптического модулятора света
Есть кристаллы с линейной зависимостью n=kE, особенно удобные для модуляции света. Разместив такой кристалл в зазоре коаксиального резонатора, возбуждаемого СВЧ сигналом, можно модулировать луч света. Такое устройство, показанное на рис. 28.4, б, и есть один из вариантов электрооптического модулятора света.
М
агнитооптический
эффект. При этом эффекте наблюдается
зависимость у некоторых типов кристаллов
(один из них называется ЖИГ) коэффициента
преломления n
от напряженности внешнего магнитного
поля Н (рис. 28.5).
Рис. 28.5. Магнитооптический модулятор света
Пропустив свет через такой кристалл, и управляя внешним магнитным полем с помощью соленоида, можно создать магнитооптический модулятор света. Лазерные диоды и их модуляция. Источником лазерного излучения небольшой мощности могут служить изготовленные по определенной технологии полупроводниковые структуры. Такие очень малые по размерам и высокой надежности лазерные диоды особенно удобны для применения в оптических интегральных схемах и волоконно-оптических устройствах. Принцип действия амплитудной модуляции лазерного диода поясняет рис. 28.6.
Рис. 28.6. Принцип действия амплитудной модуляции лазерного диода
К
лазерному диоду приложено постоянное
напряжение E0
и модулирующий высокочастотный сигнал
(рис. 28.6, а). Характеристика зависимости
интенсивности лазерного излучения
диода от тока Р=Ф(I)
показана на рис. 28.4,б. В соответствии с
законом модулирующего сигнала меняется
интенсивность лазерного излучения,
т.е. осуществляется амплитудная модуляция
(AM).
Схема, приведенная на рис. 28.6,а, пригодна
при частоте модулирующего сигнала до
100 МГц. При СВЧ модулирующем сигнале
лазерный диод располагается в резонаторе
или сопрягается с микрополосковыми
линиями. Первые лазерные диоды,
изготовленные из арсенида галлия (GaAs),
имели структуру, показанную на рис.
28.7, а. В таких диодах при протекании тока
повышенной плотности тонкая активная
область толщиной в несколько микрометров,
расположенная на границе p-n-перехода,
являлась источником лазерного излучения,
а две торцевые параллельные зеркальные
поверхности выполняли роль обратной
оптической связи.
Рис. 28.7. Структура лазерных диодов, изготовленных из арсенида галлия
В дальнейшем были разработаны более совершенные лазерные диоды на основе двойной гетероструктуры (рис. 28.7,б), в которых толщина активного слоя, служащая источником лазерного излучения, не превышает 1 мкм. (Гетеропереходом называется контакт между двумя разными по химическому составу полупроводниками, которые могут иметь как одинаковые, так и разные типы проводимости). В 2001 г. за создание лазерных диодов с двойной гетероструктурой трем ученым, в том числе и нашему соотечественнику академику Ж.И. Алферову, была присуждена Нобелевская премия в области физики.
Выводы по главе
1. В основе работы лазеров лежит явление вынужденного или индуцированного излучения, возникающее в веществе в результате согласованного по частоте и направлению одновременного испускания электромагнитных волн огромным числом атомов и молекул под действием внешнего электромагнитного поля.
2. Лазеры применяются для следующих целей:
– в оптических системах связи в космическом пространстве;
– волоконно-оптических линиях связи, в которых луч лазера распространяется по волоконному световоду;
– устройствах высокоточного измерения расстояний;
– оптических системах обработки информации;
– светолокации;
– в качестве высокоточного оружия.
Вопросы для самоконтроля:
1. В чем состоит принцип работы лазера? Перечислите основные типы лазеров.
2. Нарисуйте структурную схему оптического передатчика. Для каких целей он используется? В чем состоят его преимущества?
3. Перечислите возможные виды модуляции оптических передатчиков.
4. Как осуществляется модуляция лазерного излучения с помощью модулятора внешнего типа?
5. Как осуществляется модуляция полупроводникового лазера?
Методические рекомендации.
Изучив материал главы, ответьте на вопросы. При возникновении трудностей обратитесь к материалам для закрепления знаний в конце пособия. Для углубленного изучения воспользуйтесь литературой: основной: 1 – 3; дополнительной: 4 - 6 и повторите основные определения, приведенные в конце пособия.