Федеральное агентство по образованию Уральский государственный технический университет – УПИ

УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

Конспект лекций

Екатеринбург

УГТУ–УПИ

2008

УДК 621.396.61(075)

Составители: Л.И. Булатов, Б.В. Гусев, Е.В. Логунов

Устройства формирования и генерирования сигналов: конспект лекций.

Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2008, 150 с.

Излагаются вопросы теории и практики, связанные с анализом процессов при генерировании радиочастотных колебаний большой мощности; амплитудной, угловой и импульсной модуляции. Приводится теория и практика методов генерации гармонических колебаний с высокой стабильностью частоты. Рассматривается методика расчета отдельных узлов радиопередатчиков с учетом электромагнитной совместимости радиоэлектронных устройств.

Подготовлено кафедрой «Высокочастотные средства радиосвязи и телевидения»

© Уральский государственный

технический университет – УПИ, 2008

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1.  Назначение, классификация, параметры устройств генерирования и формирования сигналов 6

Классификация радиопередатчиков 6

Требования к передатчикам 7

Контрольные вопросы 7

Глава 2 Энергетические характеристики усилителей мощности (ГВВ) 9

Контрольные вопросы. 13

Глава 3 АППРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРНЫХ ПРИБОРОВ 14

 Аппроксимация статических характеристик электронных ламп 14

Аппроксимация статических характеристик биполярных транзисторов 17

Аппроксимация статических характеристик полевых транзисторов 18

Контрольные вопросы. 18

Упражнения 19

Глава 4 ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫХОДНОГО ТОКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 20

Контрольные вопросы. 23

Глава 5. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР КАК НАГРУЗКА ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 23

Контрольные вопросы: 25

Глава 6. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОСИНУСОИДАЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ 26

Коэффициенты разложения косинусоидальных импульсов 28

Контрольные вопросы: 31

Глава 7. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ ГЕНЕРАТОРОВ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ 32

Выбор угла отсечки и напряженности режима ГВВ 32

Нагрузочные характеристики ГВВ 33

Расчеты выходных цепей генератора 35

Расчёт режима анодной цепи лампового ГВВ по заданной мощности Р₁ в граничном режиме 35

Расчёт коллекторной цепи транзисторного ГВВ 37

Расчеты входных цепей генераторов 38

Расчет входной цепи лампового ГВВ 38

Расчет входной цепи биполярного транзистора при возбуждении от источника гармонического тока 39

Контрольные вопросы: 43

Глава 8. Схемотехника генераторов с внешним возбуждением 43

Схемы питания выходной цепи ГВВ. 43

Последовательная схема питания коллекторной цепи 44

Параллельная схема питания выходной цепи генератора 46

Схемы питания входных цепей 47

Контрольные вопросы: 48

Глава № 9 СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ АКТИВНЫХ ПРИБОРОВ 49

Параллельная схема включения активных приборов 49

Двухтактная схема включения АЭ 51

Схемы сложения и деления мощности 53

Классическая мостовая схема 53

Контрольные вопросы. 55

Глава 10 устройства связи выходных каскадов передатчиков с нагрузкой 56

Узкополосные согласующие устройства 57

Пример расчета элементов Г- образного четырехполюсника. 60

П- образный четырехполюсник как трансформатор сопротивлений 60

Широкополосные согласующие устройства. 62

Фильтры гармоник широкополосных согласующих устройств. 63

Широкополосные трансформаторы 66

Широкополосные трансформаторы с магнитной связью 67

Трансформаторы на отрезках линий 69

Понятия «продольных» напряжений и токов 69

Использование ферритов для уменьшения продольных токов 70

Трансформаторы с коэффициентами трансформации 1:2 и 1:3 71

ШТЛ с дробным коэффициентом трансформации 73

ШТЛ без ФЛ 74

Контрольные вопросы 74

Глава 11 межкаскадные согласующие устройства 74

Контрольные вопросы. 78

Глава 12. Автогенераторы 80

Уравнение стационарного режима 80

Условие самовозбуждения автогенератора 82

Автоматическое смещение в автогенераторах 85

Обобщенная трехточечная схема автогенератора 88

Емкостная трехточка 89

Индуктивная трехточка 90

Практические схемы автогенераторов 90

Расчет автогенераторов 92

Выбор транзистора для автогенераторов 93

Расчет электрического режима автогенератора 93

Расчет колебательной системы 94

Контрольные вопросы 95

Глава 13. СТАБИЛЬНОСТЬ ЧАСТОТЫ АВТОГЕНЕРАТОРА 97

Эталонность контура 97

Основные дестабилизирующие факторы 97

Влияние нестабильных фазовых углов на частоту автоколебаний 98

Влияние режима автогенератора на частоту автоколебаний 100

Контрольные вопросы 102

Глава 14. КВАРЦЕВЫЕ АВТОГЕНЕРАТОРЫ 102

Схема замещения кварцевого резонатора. 103

Осцилляторные схемы автогенераторов с кварцем 105

Осцилляторные схемы автогенераторов, работающие на механических гармониках кварца 106

Автогенераторы, использующие последовательный резонанс кварца 107

Контрольные вопросы 108

Глава 15 ВОЗБУДИТЕЛИ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ 108

Требования к синтезаторам 109

Пассивные некогерентные синтезаторы 109

Синтезатор с идентичными декадами 110

Синтезаторы с использованием косвенного метода синтеза сетки дискретных частот 112

Фазовые шумы синтезатора с ФАПЧ 113

Контрольные вопросы 114

Глава 16 ПЕРЕДАТЧИКИ С АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ 115

Модуляция смещением 118

Порядок расчета ГВВ при модуляции смещением 121

Контрольные вопросы: 122

Глава 17 АНОДНАЯ (КОЛЛЕКТОРНАЯ) МОДУЛЯЦИЯ 123

Порядок расчета генератора при анодной модуляции. 126

Контрольные вопросы 127

Глава 18 ОДНОПОЛОСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 128

Элементы формирователей однополосного сигнала 131

Балансные модуляторы 131

Полосовые фильтры основной селекции 132

Структурные схемы однополосных передатчиков 132

Особенности усиления сигналов ОБП 134

Способы повышения КПД усилителей ОБП 136

Контрольные вопросы 136

Глава 19. УГЛОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ 137

Общие характеристики угловой модуляции 137

Частотная модуляция 139

Управители частоты 141

Варикап как частотный модулятор 143

Нелинейные искажения при ЧМ 144

Фазовая модуляция 145

Контрольные вопросы 147

Глава 20 ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 147

Основные параметры импульсного сигнала 148

Импульсные модуляторы с частичным разрядом емкости 149

Процесс формирования фронта и спада напряжения на генераторной лампе 151

Формирование плоской части импульса 152

Заряд накопительной емкости через индуктивность 153

Импульсные модуляторы с тиратронным коммутатором 155

Формирование импульса напряжения отрезком длинной линии 155

Расчет элементов цепочечного эквивалента линии 157

Колебательный способ заряда емкостей ЭЛ 158

Контрольные вопросы 160