Виды нестабильности частоты АГ
•– абсолютная fі = fi –fсредн , Гц
•– относительная f = fi / fсредн , (величина безразмерная)
•– долговременная,
•– кратковременная.
Причины нестабильности частоты АГ
•Причины долговременной нестабильности частоты АГ:
•- малая величина добротности резонансного контура,
•- нестабильность и пульсации напряжения источников питания,
•-температурная нестабильность (изменение параметров всех элементов схемы при изменении окружающей температуры),
•- старенне элементов автогенератора,
•- вибронагрузки на элементы схемы АГ.
•Причиной кратковременной нестабильности частоты АГ являются собственные шумы его активных элементов.
Добротность АГ
•Долговременная нестабильность зависит от добротности резонансного контура в схеме АГ. Чем выше добротность Q, тем меньше нестабильность частоты АГ. В КВ диапазоне резонансные цепи выполняются в виде параллельных контуров LC, добротность которых не превышает 100…150. Поэтому достижимы значения относительной нестабильности частоты таких АГ составляют 10-3 –10–4 .
•В дцм диапазоне волн резонансные контура выполняются в виде короткозамкнутого или разомкнутого четвертьволновых отрезков длинных линий (длина которых равна /4). Их добротность достигает несколько сотен. И как следствие, величина относительной нестабильности частоты может достигать значений 10–4 ...10–5 .
•В СВЧ диапазоне резонансные цепи выполняются на основе высокодобротных объёмных (волноводных) резонаторов, добротность которых может достигать нескольких тысяч. Нестабильность частоты АГ с таким резонатором будет лучше, чем 10–5 .
Кварцевая стабилизация частоты автогенераторов
Добротность кварцевых резонаторов на несколько порядков превышает добротность обычных LC-контуров. Кварцевая пластина вырезается из кристалла кварца и помещается между двумя металлическими обкладками. Под действием высокочастотного напряжения, приложенного к металлическим обкладкам резонатора, возникают упругие механические колебания с очень малым затуханием. Основная частота механических колебаний в мегагерцах определяется соотношением f M d
•где M – частотный коэффициент, величина которого определяется типом среза и видом колебаний; d – толщина пластины в миллиметрах.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В част |
|
|
|
толщине значение М нахо |
||||||
|
|
до 3 МГц/мм. При толщине 0.1 мм обеспечивается частота колебан |
|||||||
|
Lкв |
|
|
1 |
|
|
15…3 |
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Скв |
|
|
|
|
|
|||
C0 |
Имеется две собственные частоты резонатоLракв Скв |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
– частота последовательного резонанса |
|
Скв |
|
||||
|
|
1 |
|
|
|
1 1 |
|
|
|
|
|
– частота параллельного0 резонанса |
|
|
С0 |
||||
|
rкв |
С0 |
Скв |
|
|
|
|
|
|
|
|
Lкв |
|
С0 |
Скв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Эквивалентная схема замещения
кварцевого резонатора.
Эквивалентные трёхточечные схемы автогенераторов |
|
|
|||||||||||
На практике широко используются трёхточечные схемы автогенераторов. |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обобщенная структура приведена на рис. а. Элементы Ż1, Ż2, Ż3 – комплексные |
|
|
|||||||||||
сопротивления, являющиеся элементами колебательного контура и содержащие как реактивные |
|
||||||||||||
X1, X2, X3, так и резистивные r1, r2, r3 составляющие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ż1 = r1 + jX1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ż2 = r2 + jX2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ż3 = r3 + jX3, причем на частоте генерации X1+ X2+X3 = 0 (условие резонанса) и ri Xi. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z1 |
Z2 Z3 |
|
|
||
Сопротивление нагрузки в коллекторной цепи транзистораZн |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Коэффициент обратной связи |
Z2 |
|
|
|
Z1 |
Z2 |
Z3 |
|
|
||||
kос |
Z2 |
Z3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ż3 |
|
L |
C1 |
|
Реактивности X1 и X2 имеют одинаковые знаки, тогда из |
|
|
|
|
Ż1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условия резонанса X3 – противоположный знак. Отсюда следует, |
|
Ż2 |
|
C2 |
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
что если X1 и X2 – индуктивности, то X3 – ёмкость, при этом |
|
|
|
|
а) |
б) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
полученная схема называется индуктивной трёхточкой (рис. в); |
|
|
|
|
C3 |
|
|||||||
если же X1 и X2 – ёмкости, то получим ёмкостную трёхточку |
|
|
|
C |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(рис. б). Частным случаем ёмкостной трёхточки можно считать |
|
|
|
L1 |
L |
C1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
приведённую на рис. г) схему Клаппа. |
|
|
|
|
|
|
L2 |
|
C2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда для индуктивной трёхточки kос |
L2 |
|
для ёмкостной |
С |
|
|
|
|
в) |
г) |
|
||
|
L1 |
kос 1 |
С |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Эквивалентные трехточечные схемы автогенераторов на БТ: |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||||||
Частота колебаний автогенератора определяется резонансной |
|
а) обобщенная, б) емкостная, в) индуктивная, г) Клаппа. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
частотой контура. Для индуктивной трёхточки рис. в ген 1 |
L1 L2 C |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
для ёмкостной трёхточки рис.б. ген 1 LCэкв где |
Сэкв С1 1 С2 1 С3 1 1 |
|
|
||||||||||
Для схемы Клаппа ген |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L C1C2 |
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
C2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||