книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

сопротивление внешнего контура обычно берут в 7— 10 раз выше эквивалентного сопротивления внутреннего контура. Для исключения непосредственного воздейст­ вия -внешнего контура на внутренний через магнитный поток катушка последнего экранируется.

Генераторы с самовозбуждением на транзисторах

Генераторы с самовозбуждением на транзисторах в большинстве случаев собраны по схеме с общим эмит­ тером. Схемы генераторов на транзисторах аналогичны

мы аналогична работе соответствующей схемы лампо­ вого генератора. Автоматическое смещение осуществ­ ляется за счет падения напряжения на сопротивлении Ru образующегося при прохождении по нему постоян­ ной составляющей тока эмиттера. Через емкость Сі проходит переменная составляющая тока эмиттера. Це­ почка RiCi одновременно служит для температурной стабилизации режима работы генератора.

Существенным недостатком генёраторов на транзи­ сторах является низкая стабильность частоты, обуслов­ ленная изменением параметров транзисторов, завися­ щих от условий их работы.

3. ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕРАТОРОВ УКВ

Ламповые генераторы, рассмотренные в предыдущих параграфах, используются в диапазонах средних и ко­ ротких волн. В диапазоне УКВ индуктивности и емко­ сти колебательных контуров настолько уменьшаются, что становятся соизмеримыми с межэлектродами емко­

190

стями ламп и индуктивностями выводов электродов. В таких контурах возрастают потери энергии, обуслов­ ленные как потерями на активном сопротивлении, так и особенно паразитным излучением энергии элементами контура. Вследствие этого такие контуры характеризу­ ются низкой добротностью. Поэтому в диапазоне ме­ тровых волн используются контуры в виде отрезков от­ крытых длинных линий, в диапазоне дециметровых волн отрезки коаксиальных линий, а на волнах еще более коротких — объемные резонаторы. Такие контуры обла­ дают малыми активными потерями и малыми поте­ рями на излучение, что обеспечивает высокую до­ бротность.

В качестве примера рассмотрим двухтактный гене­

Колебательный контур генератора образован анодной и сеточной линиями и межэлектродными емкостями ламп Сак, Сек и Сас- Такая схема представляет собой трехто­ чечную схему генератора с самовозбуждением с ем­ костной связью.’

Частота колебаний в таком генераторе регулируется изменением длины отрезка анодной линии (перемеще­ нием закорачивающего мостика LMA)- Величина обрат­ ной связи для выполнения условия баланса амплитуд регулируется изменением длины отрезка сеточной ли­ нии с помощью мостика Ьшс-

На величину обратной связи влияют также и ин­ дуктивности катодных дросселей. Поэтому при настрой­ ке генератора величина обратной связи устанавливает­ ся одновременным изменением длины отрезка сеточной линии и количеством витков катодных дросселей.

Недостатком рассмотренной схемы генератора яв­ ляется то, что при регулировке величины обратной свя зи длиной отрезка сеточной линии несколько изменяет­ ся также и частота колебаний генератора. В этом отно­ шении более совершенна схема с отрезками линий в цепях сеток и катодов ламп (рис. IV.14,б).

В сеточную цепь ламп включена линия, длина кото­ рой меньше четверти волны. Следовательно, отрезок сеточной линии представляет собой индуктивность, ко­ торая с межэлектродными емкостями Сас ламп обра­ зует колебательный контур.

191

Отрезок линии в цепи катодов настроен в резонанс. Аноды ламп соединены короткой перемычкой, не обла­ дающей индуктивностью. Это также трехточечная схе­ ма генератора с самовозбуждением, с емкостной обрат­ ной связью. Частота колебаний генератора регулирует­ ся изменением длины сеточной линии, а величина об­ ратной связи — изменением длины катодной линии.

Преимуществом данной схемы генератора является то, что регулировка величины обратной связи практи­

ка

Рис. IV.14. Автогенераторы метровых и дециметровых волн:

192

чески не влияет на частоту колебаний генератора. Кро­ ме того, в схеме имеются только две регулировки, что

открытых двухпроводных линий затруднено из-за уве­ личения потерь, вызванных паразитным излучением. В этом диапазоне волн в качестве колебательных кон­ туров используются отрезки коаксиальных линий.

Конструкция генераторов на дециметровых волнах изображена на рис. IV. 14, в. В них применяется специ­ альная лампа, которая имеет плоские электроды, име­ ющие дисковые выводы для сочленения с коаксиаль­ ными линиями. Колебательную систему образуют три полые цилиндрические коаксиальные трубы. Внутренняя труба по постоянному току изолирована от анода лам­ пы, а в месте стыка образуется емкость, которая для высокой частоты обладает малым сопротивлением, т. е. внутренняя труба по высокой частоте соединена с ано­ дом. Средняя труба соединена с управляющей сеткой, а внешняя с катодом. Таким образом, внешняя и сред­ няя трубы образуют катодный контур, а внутренняя и средняя трубы — анодный контур. Генератор работает по схеме емкостной трехточки. Генератор настраивается с помощью скользящих цилиндрических поршней анод­ ного и катодного контуров. Регулировка обратной связи (емкости между анодом и катодом) производится вин­ том регулировки обратной связи. Высокочастотные ко­ лебания отводятся в нагрузку через емкость между средней трубой и специальным штырем, проходящим в катодный контур через внешнюю трубу.

§ 3. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ

Частота передающего устройства определяется ча­ стотой задающего генератора. В процессе работы ра­ диопередающего устройства частота задающего генера­ тора несколько изменяется около установленного зна­ чения под влиянием многих факторов. К числу наиболее существенных дестабилизирующих факторов относятся: механические деформации деталей задающего генера­ тора, изменение температуры окружающей среды и тем­ пературного режима самого генератора, изменение влажности и атмосферного давления, изменение напря-

жеиия источников питания и влияние изменений пара­ метров нагрузки. В настоящее время известны два ос­ новных метода стабилизации: бескварцевой и кварце­ вой стабилизации частоты.

1. БЕСКВАРЦЕВАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ

Рассмотрим влияние основных дестабилизирующих факторов на частоту задающих генераторов' и методы ослабления этих влияний.

Механические деформации деталей генераторов про­ исходят вследствие вибраций. Вибрации вызывают из­ менение входных и выходных емкостей лампы, емкостей монтажных проводов, подключенных параллельно кон­ туру, что приводит к изменению генерируемой частоты.

Мерами борьбы с механическими деформациями де­ талей являются: создание жесткой конструкции генера­ тора в целом и всех его деталей и монтажа; применение амортизаторов, ослабляющих влияние вибрации; при­ менение специальных высокочастотных керамических материалов, которые обладают наибольшей механиче­ ской жесткостью.

Изменение температуры окружающего воздуха, а также самопрогрев задающего генератора приводят к изменению режима работы лампы и размеров деталей контура. С повышением температуры емкость и индук­ тивность контура увеличиваются за счет увеличения размеров конденсатора и катушки. Для уменьшения температурного влияния контуры задающего генератора располагают в стороне от ламп, в которых рассеивается наибольшая тепловая энергия, или их помещают в тер­ мостаты; детали изготовляют из материалов, размеры которых мало изменяются при нагревании, применяют термокомпенсацию (параллельно конденсатору контура включают конденсатор, обладающий отрицательным температурным коэффициентом емкости).

Изменение давления и влажности особенно сильно влияет на частоту колебаний самолетных станций. Наи­ лучшими мерами для ослабления влияния от изменений давления и влажности являются полная герметизация задающих генераторов или размещение передающих устройств в герметизированных кабинах.

194

Изменение напряжения источников питания радио­ передающих устройств влечет за собой изменение гене­ рируемой частоты задающих генераторов, поэтому на­ пряжение первичных источников питания стабилизи­ руется.

На частоту задающего генератора могут оказывать влияние последующие цепи через электрические и маг­ нитные поля, а также через источники питания. Для ослабления связи через общие источники питания при­ меняются блокирующие и развязывающие фильтры.

Влияние вредных электромагнитных полей устра­ няется как экранировкой задающего генератора в це­ лом, так и экранировкой проводов и других деталей, на­ ходящихся под напряжением высокой частоты. Кроме того, для устранения влияния последующих каскадов на частоту задающего генератора применяется буферный каокад, работающий без сеточных токов. Поскольку в буферном каскаде сеточные токи отсутствуют, то кон­ тур задающего генератора оказывается фактически ненагруженным. Поэтому изменение параметров последу­ ющих каскадов не влияет на частоту задающего генера­ тора. Каскад, работающий в режиме умножения, также уменьшает паразитную связь между отдельными каска­ дами и делает работу передающего устройства более устойчивой. Уменьшение паразитной связи между ка­ скадами осуществляется за счет применения экраниро­ ванных ламп.

генератора связаны емкостью Сас. Под действием на­ пряжения на антенном контуре возникает ток /, кото­ рый потечет через емкость Сасг и далее по двум цепям:

оказывает малое сопротивление, а межэлектродная ем­ кость ССС2 имеет величину 10—20 пф и представляет для него весьма большое сопротивление. Поэтому в контур возбудителя ответвляется весьма малый ток по сравнению с током экранирующей сетки. Это означает,

что связь между антенным контуром с контуром возбу­ дителя ослаблена. Вследствие слабой связи изменения параметров антенны не оказывают заметного влияния на стабильность частоты задающего генератора. Таким образом, конденсатор Сэкр служит для развязки каска­ дов.

6

Рис. IV.15. Схема стабилизации частоты на экрани­ рованной лампе (а) и ее эквивалентная схема (б)

2. КВАРЦЕВАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ

Кварцевая стабилизация частоты основана на ис­ пользовании пьезоэлектрического эффекта кварца. Кварц имеет кристаллическую структуру. Если опреде­ ленным образом вырезать пластину кварца и подверг­

196 ~

ратной (рис. IV. 16,б). Величина' зарядов пропорцио­ нальна действующей силе F. Появление зарядов на гра­ нях кварцевой пластины при ее механической дефор­ мации называется пьезоэлектрическим эффектом квар­

а6

де

Рис. IV.16. Кварц, его разрезы и . эквивалентные схемы

ское поле, например между обкладками конденсатора, то она начнет деформироваться. Появление деформаций кварцевой пластины под действием сил электрического поля называется обратным пьезоэлектрическим эффек­ том кварца. В переменном электромагнитном поле кварц совершает механические, колебания, причем каждой пластине свойственна своя частота колебаний. При сов­ падении частот электрических и механических колеба­

197

ний получается наибольшая амплитуда колебаний. Если кварц включить в цепь переменного тока, то можно за­ метить, что при частоте источника, равной частоте коле­ баний кварца, амплитуда тока в цепи резко увеличи­ вается. Резонансная частота кварца в основном зависит от толщины пластины d и вида среза. Так, например, для пластины параллельного среза частоту и длину волны можно приближенно определить по выраже­ ниям:

в Мгц;

X— длина волны для пластины параллельного сре­ за в м\

d — толщина пластины в мм.

Из последнего выражения видно, что, чем короче волна, тем тоньше требуется пластина кварца. На уль­ тракоротких волнах толщина пластины становится весь­ ма малой и под действием электромагнитного поля мо­ жет разрушаться. Поэтому практически кварцевые пла­ стины изготовляются для волн не короче 10 м. Под действием температуры окружающей среды частота ко­ лебаний кварца изменяется. Это изменение зависит от направления среза относительно осей кварца. Располо­

вается срезом уу. При параллельном срезе пластина вырезается параллельно грани в направлении оси х

вается постоянной. Частота колебаний пластины с ко­ сым срезом не изменяется под влиянием температуры, и поэтому они применяются без термостатов. При часто­

198

те источника, меньшей, чем частота колебаний кварца, ток в цепи отстает от напряжений источника, а при ча­ стоте, большей, чем частота колебаний кварца, ток опе­ режает напряжение, поэтому свойства кварца напоми­ нают свойства последовательного колебательного кон­ тура (рис. IV. 16,(9). Индуктивность кварца велика, а емкость весьма мала, поэтому кварц имеет высокие ре­ зонансные свойства. Добротность контура кварца до­ стигает десятка тысяч. Он имеет очень острую резонанс­ ную кривую.

то эквивалентная схема кварцевого контура принимает вид, приведенный на рис. ІѴ.16, е.

§ 4. КВАРЦЕВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Задающие генераторы, в которых частота колебаний определяется резонансной частотой кварцевой пласти­ ны, а не колебательного контура, называются кварце­ выми генераторами. В кварцевых генераторах кварц обычно включается между сеткой и катодом или между сеткой и анодом лампы.

Генератор, у которого кварц включен между сеткой и катодом (рис. IV. 17,а), возбуждается по схеме с об­ ратной связью через емкость С ао- Кварц в цепи сетки играет роль стабильного колебательного контура. Для получения напряжения смещения в сеточную цепь вклю­ чено сопротивление R0■ Допустим, что при воздействии шумового напряжения на обкладках кварца возникнут переменные электрические заряды, которые вызовут механические колебания кварца. В результате механи­ ческих колебаний переменное напряжение, приложен­ ное к сетке лампы, изменяет ее анодный ток. Перемен­ ная составляющая анодного тока создает на анодном контуре падение напряжения. Под действием этого на­ пряжения через емкость Сас проходит ток, который поддерживает начальные колебания кварца. Для вы­ полнения условий самовозбуждения необходимо, чтобы анодный и кварцевый контуры имели индуктивный ха­ рактер сопротивления.

199