книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

Управляющее напряжение возникает только в том случае, когда частота колебаний клистрона превышает частоту настройки эталонного резонатора. Максимально возможное значение управ­ ляющего напряжения обычно превышает напряжение запирания лампы фантастрона Egl0 и бывает порядка 15—25 а.

Зависимость управляющего напряжения от частоты колебаний, генерируемых клистроном, легко снимается экспериментально. Р1змененне частоты колебаний клистрона обычно осуществляется из­ менением объема резонатора. При этом не должно быть соединения между фантаетроном и фазовым детектором.

5. Рабочие графики для абсолютной системы АПЧ

Типичная зависимость частоты и мощности колебаний, генери­ руемых клистроном, от величины напряжения на отражателе при двух объемах его резонатора изображена на рис. 2.250. В нижней

частоты и мощности колебаний клистрона от величины управляю­ щего напряжения, подаваемого на сетку фантастрона, при условии, что он работает в режиме слежения. В этом режиме фантастрон работает*как усилитель постоянного напряжения с коэффициентом усиления около 50. Поэтому небольшое изменение величины управ­ ляющего напряжения вызывает значительное изменение напряже­ ния на отражателе клисг.рона.

Зависимость частоты и мощности колебаний клистрона от величи­

стотных колебаний. Каждый такой график показывает частотную зону клистрона при данном объеме его резонатора.

Таких характеристик можно снять бесчисленное множество. В про­ цессе экспериментального получения характеристик электронной настройки клистрона (и кривых для Рк) цепь передачи возникаю-

500

щего напряжения ошибки должна быть разомкнута. На рис. 2.251 также приведена зависимость величины управляющего напряжения от частоты колебаний клистрона, снимаемая при отсутствии соеди­ нения между фантастроном и фазовым детектором.

При наличии этих двух зависимостей на одном рисунке легко определить величину управляющего напряжения, при котором про­ исходит остановка фантастрона. Под остановкой фантастрона здесь

:"«np J 1 ,

Рис. 2.250. Зависимость положения частотной зоны кли­ строна от объема его резонатора

понимается случай, когда при замкнутой петле системы АПЧ на­ пряжение на аноде фантастрона становится неизменным и опреде­ ляется величиной вырабатываемого управляющего напряжения. На­ пряжение остановки фантастрона определяется точкой пересечения характеристики электронной настройки клистрона с кривой, пока­ зывающей зависимость управляющего напряжения от частоты. Этому напряжению соответствует вполне определенная частота ко­ лебаний, генерируемых клистроном.

501

мых колебаний максимальна. Характеристика Б проведена для большего объема резонатора клистрона. Поэтому она расположена левее характеристики А. Следовательно, одному и тому же значе­ нию управляющего напряжения соответствуют различные частоты

тельно. С увеличением объема резонатора клистрона частота гене­ рируемых колебаний немного понижается, и наоборот.

6. Физические процессы в абсолютной системе АПЧ

тора клистрона характеристика электронной настройки занимает положение Л (рис. 2.252).

Рассмотрим физические процессы, происходящие в абсолютной системе АПЧ с начала ее работы. При включении фантастрона по­ тенциал его анода максимальный. Отрицательное напряжение на отражателе клистрона минимальное. Колебаний в клистроне нет.

502

Рис. 2.252. Графики процессов, происходящих в схеме абсолютной системы АПЧ

Вслед за этим начинается линейное уменьшение напряжения на аноде фантастрона, а следовательно, увеличение отрицательного напряжения на отражателе клистрона. Фантастрон работает в ав­ токолебательном' режиме, так как управляющего напряжения на выходе фазового детектора нет.

В момент t2 происходит возбуждение клистрона. Возникшие в клистроне колебания модулированы по частоте. Средняя частота генерируемых колебаний медленно повышается по мере изменения напряжения на отражателе клистрона.

С момента t3 начинается возбуждение эталонного резонатора и на входе фазового детектора появляется напряжение ошибки. Оно находится в противофазе с опорным напряжением, и поэтому на выходе фазового детектора напряжения нет. Поскольку фазовый детектор не оказывает воздействия на фантастрон, то он продол­ жает работать как генератор пилообразного напряжения, повышая частоту колебаний клистрона.

В момент г4 происходит изменение фазы напряжения ошибки на 180° и на выходе фазового детектора появляется управляющее на­ пряжение. Оно отрицательно по знаку и возрастает по величине. С появлением управляющего напряжения скорость изменения на­ пряжения, на отражателе клистрона уменьшается и повышение |Частоты / г замедляется.

К моменту /5 повышение средней частоты колебаний клистрона прекращается. Она становится неизменной и немного выше частоты настройки эталонного резонатора. Эта частота названа номиналь­ ной, так как получена при номинальном объеме резонатора кли­ строна.

Рассмотрим теперь процессы, которые будут происходить в аб­ солютной системе АПЧ при скачкообразном и медленном измене­ нии объема резонатора клистрона.

В момент t6 произошло резкое изменение положения поршня на­ стройки клистрона и объем его резонатора увеличился. В результа­ те этого частота генерируемых колебаний скачком понизилась. Ха­ рактеристика электронной настройки клистрона переместилась влево и заняла положение Б. Соответственно график для мощности клистрона занимает положение 2. Поскольку в момент t6 произош­ ло, изменение фазы напряжения ошибки на 180°, то управляющее напряжение исчезло и фантастрон начинает работать как генератор пилообразного напряжения. Поэтому частота колебаний клистрод­ ного гетеродина медленно повышается.

В момент t7 происходит изменение фазы напряжения ошибки на 180° и на выходе фазового детектора появляется нарастающее уп­ равляющее напряжение. Ввиду этого изменение напряжения на от­ ражателе клистрона замедляется и к моменту tB повышение часто­ ты / г прекращается. Установившееся значение частоты колебаний клистрона получается несколько меньше номинального. Различие между новым значением частоты клистрона и ее номинальной ве­ личиной очень незначительно. Оно тем меньше, чем выше доброт­ ность эталонного резонатора и чем больше коэффициент усиления

504

системы АПЧ для сигнала ошибки. Обычно добротность эталонного

жение В. Соответственно график для мощности клистрона занял положение 3. Повышение частоты клистрона оказалось столь зна­ чительным, что привело к исчезновению колебаний в эталонном ре­ зонаторе (его резонансная характеристика показана пунктиром). Следствием этого является исчезновение управляющего напряже­ ния на выходе фазового детектора и фантастрон начинает работать в режиме генерации. По этой причине происходит дальнейшее по­ вышение частоты колебаний, генерируемых клистроном.

Вмомент tio напряжение на отражателе выходит за пределы рабочей зоны клистрона и колебания в нем прекращаются. Однако отрицательное напряжение на отражателе клистрона продолжает возрастать.

Вмомент tn напряжение на сетке фантастрона, работающего в автоколебательном режиме, становится равным напряжению опро­ кидывания, поэтому начинается обратный ход напряжения поиска.

зоны клистрона сигнала ошибки не возникает, хотя клистрон и воз­ буждается на этот промежуток времени. Отсутствие сигнала ошиб­ ки во время обратного хода фантастрона объясняется тем, что это время очень мало по сравнению с периодом напряжения низкой частоты, воздействующего на катод клистрона.

После опрокидывания напряжений в схеме фантастрона начи­ нается новый цикл поиска стабильной частоты клистрона. Он за­ канчивается в момент /и- При этом установившееся значение часто­ ты клистрона получается несколько выше номинального значения.

В момент /15 произошло небольшое уменьшение объема резона­ тора клистрона и характеристика электронной настройки заняла положение Г. Соответственно график для мощности РК переместил­ ся в положение 4. В данном случае скачок частоты мал и колеба­ ния в эталонном резонаторе не исчезают. Поэтому управляющее напряжение сохраняется и фантастрон работает в режиме усили­ теля постоянного напряжения. Он приближает частоту колебаний клистрона к номинальному значению. С момента ri6 в схеме снова наступает установившийся процесс.

С момента ti7 показан процесс изменения частоты колебаний клистрона, причиной которого является постепенное увеличение объема его резонатора за счет разогрева. К моменту г1 8 объем ре­ зонатора клистрона изменяется столь заметно, что характеристика электронной настройки занимает положение Д. Ей соответствует график мощности 5. Уменьшение частоты настройки резонатора клистрона из-за увеличения его объема оказалось весьма значитель­ ным. Однако частота генерируемых колебаний получается лишь не­ много меньше номинальной величины. Объясняется это тем, что

505

ОГЛАВЛЕНИЕ

507

508,

509