§ 1.2.1 Генераторы низкой частоты (гнч)

Диапазон рабочих частот ГНЧ: 3 Гц — 300 кГц.

Требования к ГНЧ:

- должны отсутствовать искажения формы сигнала, так называемые нелинейные искажения (сигнал должен быть как можно ближе по форме к гармоническому сигналу);

- частота должна выставляться с заданной точностью;

- необходима точная установка значения амплитуды.

Рассмотрим структуру генератора низкой частоты:

К задающему генератору предъявляются требования отсутствия искажения формы сигнала и высокой стабильности по частоте.

Усилитель устанавливает динамический диапазон интенсивности сигнала(от min до max). Усилитель должен обладать неизменным коэффициентом усиления во времени, не искажать сигнал (усилитель должен быть линейным устройством), также линейность АЧХ во всем диапазоне рабочих частот генератора.

При помощи управляемого делителя с заданной точностью устанавливает напряжение на выходе генератора (к делителю предъявляются требования по ширине полосы пропускания).

Делитель и устройство согласования должны обладать полосой пропускания большей или равной полосе пропускания усилителя (чтобы коэффициент передачи не менялся с изменением частоты).

Р ассмотрим структуру задающего генератора:

Источником гармонических колебаний является возбужденный генератор, основанный на усилителе. Чтобы в цепи возникли колебания необходимо выполнить баланс амплитуд и баланс фаз. Для этого необходимо ввести положительную обратную связь (ПОС) компенсирующую потери возникающие в усилителе. Для коррекции формы генерируемых колебаний, повышения линейности и повышения полосы пропускания усилителя (а, следовательно, расширения частотного диапазона генератора) вводится отрицательная обратная связь (ООС).

Математически работа данного генератора описывается обыкновенным дифференциальным уравнением второго порядка, решением которого является незатухающая гармоническая функция (система без потерь).

Генератор, работающий на этом принципе, имеет большой недостаток — высокую нестабильность.

Существует второй способ создания генератора низких частот, основанного на принципе выделения частоты биений как разность частот двух генераторов, выделяемой из набора кратных и комбинационных частот, появляющихся на выходе нелинейного устройства:

Перестраивать можно оба генератора, но чаще перестраивают один.

Генератор такого типа работает в основном на частоте биений: f_г1-f_г2=f.

Недостатком такого генератора является то, что для его работы требуются очень высокостабильные генераторы.

§ 1.2.2 Генераторы высокой частоты (гвч)

Диапазон рабочих частот ГВЧ: 300 кГц — 300 МГц.

ГВЧ должны генерировать сигнал, напоминающий радиосигнал, то есть информационный. На таких частотах достаточно просто осуществить передачу сигнала на расстояние посредством его излучения в пространство. Для создания сигнала содержащего информацию необходимо воздействовать на параметры ВЧ колебания по закону сообщения (по функции). Процесс изменения параметров сигнала называется модуляцией. В зависимости от изменяемых параметров колебания различают различные виды модуляции: амплитудная модуляция (АМ), частотная модуляция (ЧМ), фазовая модуляция (ФМ), существуют и другие виды модуляции.

Параметры генератора высокой частоты:

- частота;

- амплитуда;

- период;

- начальная фаза;

- длина волны.

Рассмотрим схему генератора высокой частоты:

При амплитудной модуляции вид сигнала в разных точках схемы:

вид спектра сигнала при АМ:

АМ – амплитудная модуляция.

ЧМ – частотная модуляция.

М, m – коэффициенты модуляции.

U₀ – амплитуда несущего колебания.

; (М=(Umax-Umin)/2Um*100%);

При замкнутых S2 и S4 осуществляется амплитудная модуляция.

При замкнутых S2 и S3 осуществляется внешняя модуляция.

При замкнутых S1 и S4 осуществляется частотная модуляция.

Внутренняя модуляция осуществляется с помощью встроенного низкочастотного генератора (1 – 10 кГц).

Амплитудная модуляция осуществляется посредством управления коэффициентом усиления усилителя.

Чаще всего встречаются генераторы, обладающие только одним типом модуляции.

Крайне редко встречаются генераторы, реализующие ЧМ и АМ одновременно, эти генераторы используются для настройки телевизионных приемников, в которых яростный сигнал заложен в АМ, а звуковой в ЧМ телевизионного сигнала.

Частотная модуляция:

Отклонение частоты от среднего значения при частотной модуляции называется девиацией частоты.

Индекс модуляции: , где - частота модулирующей функции. Чем больше индекс модуляции, тем более широкополосный требуется канал (в общем случае спектр ЧМ сигнала является бесконечным).

Частотную модуляцию возможно осуществить с помощью управляемой емкости в составе колебательного контура:

Для изменения частоты используется варикап, полупроводниковый диод, принцип работы которого основан на изменении барьерной емкости pn-перехода в зависимости от приложенного к нему обратного напряжения (емкость обратно пропорциональна приложенному напряжению).

Также для формирования необходимой функции используется внешняя модуляция (при этом отключается внутренняя модуляция и сигнал со входа внешней модуляции подается на вход делителя).

Импульсная модуляция осуществляется импульсными генераторами (Г5-54).