книги из ГПНТБ / Ягодин, В. П. Техника буквопечатающей радиосвязи

В качестве этого генератора в ряде случаев может слу­ жить генератор гармоник одной из частот nfK. Выделяе­ мые узкополосным фильтром Ф2 на выходе этого смеси­ теля колебания nfK— / Вг + / ВГз вводятся в смеситель

См2 и суммируются с колебаниями ВГ]. В процессе это­ го преобразования узкополосным фильтром Ф3 выделя­ ются суммарные колебания с частотой tifK~\-fBr Так как

при двукратнрм преобразовании частоты нужной гармо­ ники tifк происходит сначала вычитание частоты генера­ тора ВГ, а затем ее прибавление, результирующая часто­

рассмотренный метод образования сетки опорных частот называют компенсационным.

Выходная частота калибратора fp= nfK+ / ВГа. Изме­

нение через равномерные интервалы частоты генератора / ВГа при настройке генератора ВГ] на выбранную гар­

монику nfк образует сетку частот в интервале между ее гармониками. Перестройкой генератора ВГ] на разные гармоники fK формируется сетка частот в требуемом широком диапазоне. Диапазон частот генератора ВГ2 выбирается равным интервалу между гармоника­ ми Ilfк.

эталонной частоты и может быть достаточно стабильной. Поэтому относительная нестабильность выходной часто­ ты во столько же раз меньше относительной нестабиль­ ности генератора ВГ2, во сколько раз частота гармоник fK выше частоты / вг

Главная причина изменения частоты колебаний квар­ цевого и вспомогательного генераторов — колебание тем­ пературы и влажности воздуха. Для устранения влияния изменения окружающей среды на стабильность частоты

50

кварцевый резонатор (или весь кварцевый генератор) и генератор ВГ2 помещают в термостаты. Термостат — ка­ мера, в которой принудительно с помощью терморегуля­ торов поддерживается постоянная температура выше возможной температуры окружающей среды ' (примерно 60—70°). Терморегуляторы (термоконтакты) подобны ртутному термометру с впаянными в баллон и капилляр на уровне выбранной температуры электрическими кон­ тактами. Ртутный столбик при охлаждении термостата, разрывая контакт, включает подогрев термостата и, на­ оборот, при повышении температуры до заданного зна­ чения, замыкая контакты, выключает подогрев.

В другом варианте кварцевого калибратора (рис. 12,6) используется декадное образование дискретных частот [22, 23, 25]. Из одной высокостабильной частоты fK квар­ цевого генератора КГ (равной, например, 1 Мгц) деле­ нием и умножением образуются опорные частоты с деся­ тичной градацией, например: 1, 10, 100, 1000 и 10 000 кгц. Колебания этих частот вводятся соответственно в декад­ ные преобразователи ДП\—Д/75, состоящие из генера­ торов гармоник и узкополосных фильтров. В каждом преобразователе образуется сетка из десяти гармоник опорных частот, соответственно с /у по fiv. С помощью переключаемых фильтров от декадных преобразователей к смесителям Смх, См2, См% и Сли подводятся поочеред­ но колебания только одной из десяти частот.

Если принять интервал между соседними дискретны­ ми частотами равным 1 кгц, то первая группа будет со­ держать 10 частот с интервалом 1 кгц. Первая часто­ та /( этой группы будет больше частоты /у на 1 кгц, вто­

рая частота /] — больше на 2 кгц и т. д. Поэтому часто­

та колебаний первой декадной группы f i= fi+ k - l кгц, где k — целое число от 0 до 9. Вторая декадная группа

В смесителях Слц, См2 и Смъ полосовые фильтры ПФ выделяют суммарные колебания и подавляют все иные составляющие. Частота колебаний на выходе смесителя

51

См8 будет равна сумме частот колебаний, подводимых к смесителям:

/омз = / j / п+ _/jjj + / jV + t i ■ 1000 w ■100 + /-10 + A-1.

Заменяя сумму минимальных частот декадных пре­ образователей одной fo= fi+ /n + /in + /iv , частоту колеба­ ний на выходе См3 можно определить по формуле

Выбирая в этой формуле различные значения коэффи­ циентов р, п, т , I и k, изменяют частоту выходных коле­ баний /р с интервалом 1 кгц в диапазоне от нуля до

99999 кгц.

Отсчет полученных значений дискретных частот легко связать с числами, которыми выражается значение этих коэффициентов. Числовое значение k задает единицы, I — десятки, т — сотни, п — тысячи и р — десятки тысяч килогерц. В связи с тем что здесь выходная частота «со­ ставляется» из значений частоты нескольких декадных групп, такие устройства и называют декадными синтеза­ торами.

Декадные преобразователи в синтезаторах частот мо­ гут выполняться по различным схемам. В простейшем случае такой преобразователь состоит из генератора гар­ моник и переключаемых узкополосных фильтров на каж­ дую из выделяемых частот. В более сложных схемах де­ кадных преобразователей осуществляются еще дополни­ тельные преобразования [22, 25, 33, 35]. Переключатель П (рис. 13, а) подключает к смесителю данной декады фильтр, выделяющий одну из десяти частот, нужную для преобразования. Роль десятипозиционного переключате­ ля Я в различных конструкциях могут выполнять вра-

52

53

щающиеся переключатели или электронные ключи — коммутаторы.

Электронный ключ — схема из полупроводниковых диодов (рис. 13, б) и дросселей высокой частоты. На его вход подаются колебания высокой частоты от фильтра гармоник, а выход подключается к смесителю (например, См! на рис. 12,6) декады. На управляющий вход элек­ тронного ключа поступает постоянное напряжение Е, ко­ торое управляет диодами Д ь Д2 и Дъ- Дроссели Др\— Др3 обладают большим сопротивлением для токов высо­ кой частоты и являются блокировочными. Положитель­ ное управляющее напряжение Е отпирает диод Д2 и за­ пирает диоды Д\ и Д 3. Для проходящего высокочастот­ ного сигнала в электронном ключе образуются два после­ довательно включенных делителя напряжения: первый состоит из высокого сопротивления запертого диода Д\ и отпертого диода Д% а второй — из сопротивления выход­ ной нагрузки ключа и запертого диода Д 3. Эти делители создают весьма высокое затухание проходящего сигнала высокой частоты, поэтому ключ заперт. Напряжение вы­ ходного сигнала (по сравнению с входным в ключе) при этом понижается примерно в 100 000 раз [5]. При отри­ цательном знаке управляющего напряжения Е диоды Д\ и Дз отперты и имеют малое сопротивление, а диод Д 2 заперт (сопротивление его велико). При этом выходной сигнал высокой частоты проходит через схему электрон­ ного ключа с незначительным ослаблением (ключ от­ перт).

Электронные ключи для всех декад возбудителя син­ тезатора объединяют в коммутатор по десять ключей в ряд по горизонтали. На рис. 13, в показан такой ряд клю­ чей п четвертого декадного преобразователя синтезато­ ра, изображенного на рис. 12, б. На входы ключей п по вертикали сверху включаются фильтры Ф\—Фю, выде­ ляющие опорные частоты с первой по десятую. Выходы всех ключей ряда, соединенные вместе, подключаются к смесителю. Управляющие входы электронных ключей п по вертикали снизу соединены с устройствами набора ча­ стоты (переключатели, реле) синтезатора, от которых поступает положительное или отрицательное управляю­ щее напряжение Е.

Коммутатор составляется из нескольких таких гори­ зонтальных рядов (по числу декадных преобразователей

54

синтезатора). В каждом ряду одновременно открыт толь­ ко один ключ. Номер его определяется значением частоты (цифры) в каждом декадном преобразователе.

Установка рабочей частоты в возбудйтелях с диапа­ зонно-кварцевой стабилизацией возможна по шкалам на­ стройки и с непосредственным цифровым отсчетом. Установка по шкалам обеспечивает непосредственный отсчет частоты в килогерцах и мегагерцах. Для установ­ ки заданной частоты требуются две шкалы, которые удобно располагать рядом; по одной отсчитываются ме­ гагерцы, сотни и десятки килогерц, по другой — единицы килогерц. Последняя используется в возбудителях, в ко­ торых сетка частот образуется компенсационным ме­ тодом.

В декадных синтезаторах нужная частота устанавли­ вается простым набором ее значения с помощью одина­ ковых декадных переключателей по количеству знаков в числовом выражении частоты — единицы (десятки) ме­ гагерц, сотни, десятки и единицы килогерц. Положение этих переключателей отражает состояние органов на­ стройки декадных преобразователей (ключей-коммутато­ ров) синтезатора. Установленная частота считывается непосредственно с цифрового табло. Каждый декадный переключатель связан с цифровой индикаторной лампой, указывающей ту или иную цифру соответственно его по­ ложению. Декадный принцип установки и отсчета часто­ ты облегчает дистанционную настройку возбудителя.

В многократных преобразованиях частоты колебаний опорного кварцевого генератора в рассмотренных схемах участвует большое количество ламп и полупроводнико­ вых приборов. Из-за нелинейности характеристик этих элементов в возбудителе возникают переменные напря­ жения с очень широким спектром частот побочных коле­ баний. Из него необходимо выделить только сигналы одной полезной частоты, подавляя остальные в макси­ мально возможной степени. Но полное подавление по­ бочных колебаний в этих устройствах практически не­ возможно. Побочные колебания возбудителя, проникая в последующие ступени передатчика, могут получить в них значительное усиление и излучаться наряду с колебания­ ми основной частоты, создавая помехи радиоприему на смежных частотах. Указанное обстоятельство вынуждает подавлять в возбудителях побочные колебания в макси­

55

мально возможной степени. По действующим всесоюзным и международным нормам мощность любого побочного излучения передатчика должна быть в 10б раз (60 дб) ниже мощности основного колебания [5]. Побочные коле­ бания ослабляются применением высокоизбнрательных фильтров, тщательной экранировкой узлов и элементов схемы, рациональным выбором частот преобразуемых ко­ лебаний и другими мерами.

Меньшим уровнем побочных колебаний отличаются возбудители с фазовой автоподстройкой частоты. В цепи

устраняет возможность паразитной частотной модуляции генератора ГПД через управляющий элемент комбина­ ционными побочными колебаниями. Поэтому цепь авто­ подстройки дополнительно подавляет побочные состав­ ляющие, возникающие в преобразователях при формиро­ вании сетки частот (особенно в декадных синтезаторах).

Более высокий уровень побочных колебаний имеется в синтезаторах частоты (рис. 12, б) вследствие недоста­ точно полного отфильтровывания соседних гармоник в декадных преобразователях. Поэтому такие синтезаторы часто используются не в качестве возбудителя непосред­ ственно, а как кварцевый калибратор или датчик опор­ ных частот в сочетании с фазовой автоподстройкой ча­

счет фильтрующих свойств фазовой автоподстройки уро­ вень побочных колебаний значительно ослабляется.

Рассмотрим структурные схемы и принцип работы некоторых вариантов возбудителей с диапазонно-кварце­ вой стабилизацией частоты.

Возбудители, построенные по методу анализа частоты. На рис. 14 даны структурные схемы простейших возбу­ дителей с диапазонно-кварцевой стабилизацией, выпол­ ненных по методу анализа частоты.

В первом возбудителе (рис. 14, а) сетка частот соз­ дается с помощью трех кварцевых генераторов; в каж­ дом из них по несколько переключаемых кварцев [20]. Интервал между соседними частотами сетки определяет­ ся расстановкой частот кварцев в генераторах КГ\, КГ2 и КГ3. Общее количество частот (N) зависит от числа и

56

а

6

57

разноса частот используемых кварцев: N = 4 Ki • КъК3, где Ки Ко, Кг — число кварцев соответственно в первом, втором и третьем генераторах. Частота fn генератора ГПД двойным последовательным преобразованием в смеси­ телях См\ и Сл«2 приводится к значению промежуточной частоты, выделяемой фильтром Ф2 на выходе второго смесителя и равной f„— (/Kj 4-/кг) - Фазовая автоподстрой­ ка (ФД и ЭУЭ) осуществляется сравнением частоты этих колебаний с одной из частот кварцевого генератора КГ3. Рабочая частота на выходе возбудителя равна сумме ча­ стот кварцевых генераторов /п=/шН-/н2+/из- Относитель­ ная нестабильность ее определяется нестабильностью ча­ стот кварцевых генераторов. Установка рабочей частоты возможна тремя ручками, переключающими кварцы гене­ раторов КГ 1, КГ2 и КГ3, с помощью настроечных таблиц. Переключение кварцев снижает нестабильностьихчасто­ ты (по сравнению с однокварцевой схемой).

В схеме второго возбудителя (рис. 14, б) сетка частот получается с помощью одного кварцевого генератора КГ [11, 60]. Его частота /„ последовательно делится в дели­

теле Д на 10, 100 и 1000 и таким образом получаются три

f f f

опорных частоты jfi-, -щ- и-^щ-. Из колебаний этих ча­

стот генераторы гармоник ГГи ГГ2 и ГГ3 соответственно создают три группы гармоник:

ник ГГ I. Фильтр Ф\ выделяет разностную частоту /п—fi, которая совместно с частотой f2 генератора гармоник ГГ2

вводится в фазовый детектор ФД. Он сравнивает колеба­

58

Перестройка возбудителя с одной частоты на другую осуществляется по настроечной таблице органами на­ стройки генераторов гармоник ГГи ГГ2 и ГГ$ — тремя ручками (сотни, десятки и единицы килогерц).

В схеме третьего возбудителя (рис. 14, в) сетка частот образуется компенсационным способом [22, 25]. Частота fK опорного кварцевого генератора в делителе Д делится на т . Из полученных колебаний генератор гармоник ГГ формирует гармоники высших порядков. С частотой вспо­

—/вг,- Они выделяются фильтром Ф2 и в смесителе- См3

ния этой частоты поступают на второй вход фазового де­ тектора ФД. Автоподстройка будет поддерживать точное равенство частот колебаний, поступающих на вход фазо­ вого детектора, — стабилизируемых f3 и эталонных f2. Ча­ стота колебаний / вг здесь компенсируется, поэтому зна­

чение рабочей частоты /п стабилизируемого генератора ГПД представляет сумму частот nf + f Br. Градуировка

шкалы установки частоты / вг определяет интервал

между частотами сетки. Сумма значений частоты на шкалах указанных ручек соответствует выходной часто­ те U Настройкой генератора ВГ2 возможно плавно изме­ нять выходную частоту fa возбудителя.

Возбудитель с декадным набором и автоматической подстройкой частоты. В возбудителе, упрощенная струк­ турная схема которого показана на рис. 15, используется комбинированный метод синтеза и анализа частот, соче­ тающий декадный набор (и отсчет) и автоматическую подстройку частоты [22, 23, 25, 33]. В этой схеме выход­ ной сигнал рабочей частоты /р образуется из колебаний частотой /п стабилизируемого генератора плавного диа­ пазона ГПД и вспомогательных колебаний частотой /т,

59