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

В аппаратуре, предназначенной для работы в однополосных системах связи, в автоматизированных линиях связи и других си­

рентный метод селекции движущихся целей, должен иметь более высокую стабильность частоты — 0,001—0,0001%. При этом осо­ бенно важно соблюдение стабильности частоты от импульса к им­ пульсу.

Узкополосные РЛС имеют еще большую стабильность частоты. Это объясняется тем, что нестабильность частоты передатчика узко­ полосной РЛС может привести к тому, что часть энергии сигнала окажется за пределами полосы пропускания приемного устройства, вследствие чего произойдет резкое снижение дальности действия РЛС.

2. Эталонность и фиксирующая способность контура автогенератора

Частота колебаний автогенератора зависит от собственной ча­ стоты контура, его добротности и фазового сдвига между первой гармоникой анодного тока и напряжением на контуре.

Собственная частота контура определяется по формуле

дестабилизирующего фактора, вызывающего изменение первичных параметров контура. Таким образом, одной из причин изменения частоты автогенератора является нестабильность параметров его колебательной системы. Другой причиной нестабильности частоты автоколебаний может явиться изменение фазового сдвига между первой гармоникой анодного тока и напряжением на контуре, воз­ никающее при нарушении баланса фаз. Способность контура про­

хранять неизменным значение собственной частоты колебаний. Эталонность колебательной системы зависит от качества ее де­

талей (конденсаторов и катушек индуктивности) и от стабильно­

80

И з м е н е н и е т е м п е р а т у р ы приводит к изменению раз­ меров деталей контуров и диэлектрической проницаемости изоля­ торов. Повышение температуры вызывает увеличение геометриче­ ских размеров металлических деталей и диэлектрической прони­ цаемости большинства изоляторов, следовательно, приводит к уве­ личению индуктивности и емкости колебательной системы. Следст­ вием этого является постепенное понижение частоты колебаний автогенератора по мере его прогрева. Практически этот процесс происходит в первые 10—15 мин после включения питания пере­

При изготовлении задающих генераторов стремятся использо­ вать материалы с малыми температурными коэффициентами. Так,

ния серебра. В наиболее ответственных случаях вместо керамики применяют плавленый кварц.

Для обеспечения облегченного температурного режима задаю­ щего генератора его мощность выбирают небольшой. Если же мощность автогенератора должна быть велика (например, в ра­ диолокационных передатчиках), то применяют принудительное ох­ лаждение ламп.

В задающих генераторах связных передатчиков широко при­ меняется термокомпенсация, т. е. использование конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом емкости (тикондовые конденсаторы).

причина этого заключается в изменении величины сеточного тока лампы задающего генератора, от которого зависят фазовые соот­ ношения между контурным напряжением и анодным током. Не­ стабильность напряжения питания вызывает также изменение про-

83

странственного заряда в лампе, т. е. изменение динамических меж­ дуэлектродных емкостей, входящих в состав колебательной си­

в анодную нагрузку лампы задающего генератора и поэтому мо­ жет ее изменять.

Изменения нагрузки задающего генератора могут быть актив­ ными и реактивными. Изменения активной составляющей нагруз­ ки можно устранить, поставив второй каскад передатчика в бу­ ферный режим, т. е. в режим работы без сеточных токов. Реак­ тивные сопротивления, вносимые в колебательную систему задаю­ щего генератора при изменении настройки антенны или промежу­ точных ступеней, уменьшаются за счет введения дополнительных промежуточных каскадов, применения экранировок, цепей развяз­ ки, а также использования режима умножения частоты.

Нагрузкой генератора УКВ радиолокационной станции являет­ ся антенно-фидерное устройство. Оно должно быть полностью со­

В сантиметровом диапазоне для устранения многократного от­ ражения электромагнитной энергии между генератором и антен­ ной в волноводном тракте применяют ферритовые разделители. Принцип действия таких разделителей заключается в том, что ферритовая пластина, помещенная внутрь волновода в различной степени изменяет распределение электромагнитного поля для па­ дающей и отраженной волн. Это позволяет получить различное за­ тухание для волн, распространяющихся в прямом и обратном на­ правлениях, и превращает ферритовый разделитель в своеобраз­ ный вентиль, пропускающий электромагнитные волны от генерато­ ра к антенне и не пропускающий отраженные волны от антенны

кгенератору.

И з м е н е н и е в л а ж н о с т и и д а в л е н и я в о з д у х а изме­ няет емкость конденсаторов с воздушным диэлектриком, так как диэлектрическая проницаемость воздуха является функцией его влажности и давления. Кроме того, повышение влажности увели­ чивает активную поверхностную проводимость изолирующих мате­ риалов, что приводит к уменьшению добротности, а следовательно, эталонности и фиксирующей способности колебательных систем. Поэтому в передатчиках, работающих в условиях изменяющегося давления и повышенной влажности (например, в передатчиках са-

84

молетных связных и радиолокационных станций), применяют гер­

из-за различия величины междуэлектродных емкостей. Смена не­ которых деталей также может вызвать изменение частоты генера­ тора вследствие изменения емкости детали по отношению к кор­ пусу и другим деталям. Поэтому при смене ламп задающего ге­ нератора и его деталей желательно осуществлять подстройку кон­ тура подстроечиым конденсатором (если он имеется).

Кроме указанных мер, направленных на устранение внешних дестабилизирующих факторов, для стабилизации частоты исполь­ зуют системы автоматической подстройки частоты (АПЧ), поддер­ живающие заданное значение частоты генерируемых колебаний, а также применяют квантовые генераторы, принцип работы которых обеспечивает весьма высокую стабильность частоты.

Существенное повышение стабильности частоты можно полу­ чить, увеличивая добротность колебательных систем, в частности, используя вместо обычных колебательных контуров кварцевые или камертонные резонаторы, обладающие высокой эталонностью и фиксирующей способностью. В диапазоне дециметровых и санти­ метровых волн для стабилизации частоты применяют короткозамкнутые четвертьволновые отрезки коаксиальных линий и объемные

Применение кварцевых механических колебательных систем в качестве резонансных систем автогенераторов позволяет снизить относительную нестабильность частоты колебаний до величины по­

(SiOa ). Использование кварца для стабилизации частоты генери­ руемых колебаний базируется на явлении пьезоэлектрического эф­ фекта, присущего кристаллам кварца. Прямой пьезоэлектрический эффект заключается в том, что механическая деформация пласти­ ны кварца вызывает появление электрических зарядов на ее гра­ нях. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в том, что пластина кварца, помещенная в переменное электрическое поле,

Основным преимуществом кварца как колебательной системы является большая добротность. Она достигает десятков и сотен тысяч.

85

Благодаря высокой добротности эталоиносгь и фиксирующая способность кварца весьма высоки.

Кристаллы кварца имеют вид шестиугольных призм с пирами­ дами на концах (рис. 1.59). У кристаллов кварца различают не­ сколько осей симметрии: оптическую ZZ, три электрические XX и три механические YY. Кварцевые пластины вырезаются из призма­ тической части кристалла. Существует много способов ориентиро­

Рис. 1.59. Общин вид кристалла кварца и простейшие способы ориентирования пластин, вырезанных из кристалла кварца:

а — о б щ и й вид кристалла; 6 — ЛГ-срез; а — У - с р е з ; г — к о с о й срез

В настоящее время используются различные варианты так на­ зываемого косого среза (рис. 1.59,г). Тип и угол ореза определя­ ются главным образом диапазоном волн. Температурный коэффи­ циент частоты пластин косого среза близок к нулю. Это также является одним из преимуществ использования кварца по сравне­ нию с обычным колебательным контуром.

Кварцевые пластины, используемые для стабилизации частоты, помещаются в специальные устройства — кварцедержатели.

Одна из возможных конструкций кварцедержателя (для метал­ лизированных пластин) приведена на рис. 1.60. На рис. 1.61, а дано условное изображение кварцевой пластины с кварцедержателем. Если в такой схеме на входные клеммы подать переменное напряжение, то в цепи возникает переменный ток. Этот ток имеет две составляющие: реактивный ток / с , протекающий через емкость,

86

этому собственная резонансная частота кварца как последова­ тельного контура шо к в = у. близка к собственной ча-

V ^-ко С к в

стоте эквивалентного параллельного контура, и'бо с учетом емко­ сти кварцедержателя эта частота определяется по формуле

1

кварца сохранять индуктивный характер сопротивления в узком интервале частот, лежащих между частотами последовательного и параллельного резонанса (рис. 1.62). Осцилляторные схемы со­ браны по типу трехточечных. Кварц включается в такие участки схемы, сопротивление которых для выполнения фазового условия самовозбуждения должно иметь индуктивный характер. Два ва­ рианта таких схем приведены на рис. 1.63. Третий возможный ва­ риант с включением кварца между анодом и катодом лампы не используется, так как в нем кварц сильно шунтируется нагрузкой. Появление колебаний в осцилляторной схеме автогенератора сви­

кварц включен между сеткой и катодом, на рис. 1.63,6 —между

88

Рис. 1.63. Принципиальные и эквивалентные схемы лам­

обеспечения индуктивного характера сопротивления анодного кон­

Во второй же схеме (рис. 1.63,6'), где в анодной цепи необхо­ димо иметь сопротивление емкостного характера, контур должен быть настроен на частоту, меньшую частоты кварца ( ш о < ^ ш о к п ) - На рис. 1.64 приведены кривые, иллюстрирующие настройку кон­ туров в схемах кварцевых генераторов. При определении харак­ тера сопротивления кварца и контура по этим кривым удобно пользоваться следующими правилами: на тех участках кривой Z — •=/(ci>), где сопротивление цепи возрастает с ростом частоты, цепь, имеет индуктивный характер, на участке, где сопротивление умень­ шается с возрастанием частоты,— емкостный характер.

Недостатком первой схемы с кварцем между катодом и сеткой является несколько меньшая стабильность частоты; это является

89