Глава 4. Стабилизация частоты передатчиков

4.1. Общие сведения

Для надежной радиосвязи, уверенного приема радиовещатель­ных станций, беспоискового вхождения в связь необходимо обес­печить постоянство частоты радиопередатчика в процессе его ра­боты.

Постоянство или стабильность частоты определяет способность передатчика сохранять частоту выходного колебания постоянной при воздействии дестабилизирующих факторов.

Нестабильностью частоты передатчика называют изменение частоты выходного колебания при воздействии дестабилизирую­щих факторов. Нестабильность частоты оценивают абсолютной и относительной нестабильностью.

Абсолютная нестабильность ∆f — это максимальное отклонение частоты передатчика от ее номинального значения f, т. е. ∆f= =f-fo.

Относительная нестабильность б — это отношение абсолютно­го значения отклонения частоты ∆f к ее номинальному значению, т. е. δ=∆f/fo. Различают два вида нестабильности частоты: долго­временную и кратковременную. Кратковременная нестабильность проявляется за время не более 1 с и определяется быстрыми флук- туационными изменениями частоты автогенератора. Долговремен­ная нестабильность — это медленные изменения частоты автоге­нераторов, вызываемые изменениями окружающей температуры, давления, влажности, напряжений источников питания и др.

Стабильность частоты передатчика определяется в основном стабильностью частоты задающего генератора, т. е. автогенерато­ра, а частота колебаний автогенератора определяется параметра­ми колебательного контура и реактивностями транзистора и мон­тажа.

Допустимая нестабильность частоты зависит от назначения пе­редатчика, условий работы, диапазона волн и др. Например, аб­солютная нестабильность связных передатчиков для радиосвязи в декаметровом диапазоне не должна превышать ±20 Гц, а радио­вещательных ±10 Гц.

4.2. Дестабилизирующие факторы и параметрические способы стабилизации частоты

Температурная нестабильность частоты. Изменение темпера­туры окружающей среды вызывает изменение размеров деталей ав­тогенератора, диэлектрической проницаемости диэлектриков, маг­нитной проницаемости сердечников катушек, режима работы уси­лительных элементов и др.

С изменением размеров конденсатора и катушки контура ав­тогенератора изменяются значения их параметров: емкости и ин­дуктивности, а следовательно и частоты колебаний автогенера­тора. Изменение частоты автогенератора, вызываемое изменением температуры окружающей среды, оценивают температурным ко­эффициентом частоты (ТК.Ч), который показывает относитель­ное отклонение частоты на 1°С: ∆f = ∆f/f∆t°.

Изменение влажности и атмосферного давления вызывает из­менение диэлектрической проницаемости воздуха и диэлектриков конденсаторов и монтажа, а следовательно и их емкости.

Уменьшение влияния изменения температуры, давления и влаж­ности на стабильность частоты достигается помещением задаю­щего генератора в термостат, в котором поддерживаются посто­янная температура и влажность. Кроме того, применяют катушки с малыми температурными зависимостями: катушки на керамиче­ском основании с жесткой намоткой и катушки, изготовленные ме­тодом вжигания серебряного слоя в керамический каркас.

Параллельно конденсатору контура с положительным темпера­турным коэффициентом емкости (ТКЕ) подключают другой кон­денсатор с отрицательным ТКЕ. В результате противоположного изменения емкостей параллельно включенных конденсаторов при изменении температуры общая емкость контура не изменяется.

Нестабильность напряжений источников питания электронных приборов вызывает изменение электрического и теплового режи­мов работы автогенератора, что в свою очередь изменяет частоту генерации. Для уменьшения влияния нестабильности напряже­ний источников питания на частоту генерации применяют стаби­лизацию напряжений источников питания, а также питание зада­ющего генератора от отдельного источника.

Влияние механических воздействий — вибраций, толчков, тря­сок— уменьшают применением жесткого монтажа, жесткой кон­струкции конденсаторов и катушек, а также амортизацией задаю­щего генератора.

Токи, протекающие в автогенераторе, разогревают детали ко­лебательного контура, вызывая тепловые изменения их размеров, что ведет к нестабильности частоты. Поэтому автогенератор вы­полняют маломощным — до 1 Вт.

Влияние нагрузки последующего каскада на автогенератор проявляется в том, что через элементы межкаскадной связи в кон­тур автогенератора вносится реактивное сопротивление, которое расстраивает контур и изменяет частоту. Уменьшается влияние последующего каскада на частоту автогенератора включением меж­ду усилителем и автогенератором буферного каскада, токи во вход­ной цепи которого ничтожно малы.

Для повышения стабильности частоты в автогенераторах при­меняют контуры высокой добротности и неполное включение кон­тура в выходную цепь усилительного элемента, т. е. понижают

коэффициент включения контура.

Все рассмотренные способы повышения стабильности частоты называют параметрическими. Они дают возможность поддержи­вать частоту автогенератора с погрешностью до 0,03%, что для современных передатчиков недостаточно. Лучшую стабилизацию частоты обеспечивают применением кварцевых резонаторов.