книги из ГПНТБ / Лапицкий Е.Г. Радиопередающие устройства. Основы теории нелинейных цепей [учебное пособие]

в^колебательный контур А, С, г. который включен в сеточную цепь лампы. Положительная обратная связь обеспечивается за счет катушки индуктивно связанной с контурной катуш­ кой L.

Рассмотрим влияние обратной связи на параметры контура, полагая, что амплитуды колебаний малы, т. е.

°сСр~ с

Амплитуда тока /к в контуре в стационарном режиме при усилении синусоидальной э. д. с. и Umgcos &t, согласно обозна­ чениям. принятым на рис. 4.1, равна

В то же время анодный ток /а связан с напряжением на управляю­

щей сетке Ugl (реакцией анодной цепи пренебрегаем) следующим со­ отношением:

L SU s1-

Подставляя сюда выражение для Ugl через контурный ток / к

получаем

/- S/K

аjwC

При этом равенство (154) принимает вид:

Подставим полученное выражение для Uoc в (153), тогда

LM S Umg С'

r-f-jlwL lar)

{mL ~

.110

схемы состоит в том, что в сеточную цепь последовательно с колебательным контуром вводится от внешнего источника

становится отрицательным и схема переходит в режим гене­ рации колебаний. Полагая, что внешняя э. д. с. отсутствует (f/m?—0), амплитуда ге­

нерируемых колебаний сначала будет возрастать по экспоненциальному за­ кону (см. § 3.4), как в обычном генераторе, от некоторого начального значения (£/нач).

Если время установ­ ления амплитуды генери­ руемых колебаний мень­ ше половины периода ко­ лебаний вспомогатель­ ного генератора, то еще до окончания полупериода в схеме установятся колебания с постоянной амплитудой, определяе­ мой нелинейностью лам­ повой характеристики (рис. 4.36). Если же время

установления колебаний больше полупериода вспомогательных колебаний, то амплитуда генерируемых колебаний за время

112

положительного полупериода не успеет нарасти до устано­ вившегося значения и напряжение на контуре будет изме­ няться, как представлено на рис. 4.3е. .

Как только напряжение вспомогательного генератора станет отрицательным, напряжение смещения резко увеличится, что приведет к уменьшению кру­

тизны, и гэ становится по- us ложнтельным. Условие са­ мовозбуждения нарушается, и амплитуда напряжения на контуре уменьшается до нуля. Скорость затухания зависит от величины гэ > О (f)iic. 4.36).

Таким образом, в схеме сверхрегенератора при от­

сутствии внешней э. д. с. напряжение на контуре будет пред­ ставлять собой серию нарастающе-затухающих колебаний.

Допустим, что на колебательный контур с периодически изменяющимся гэ действует внешняя гармоническая э. д. с.

Амплитуда напряжения на контуре в момент начала гене­ рации U'H34 теперь будет определяться .величиной Umg. В том случае, когда время установления амплитуды колебаний больше полупериода колебаний вспомогательного генератора, началь­

напряжения на контуре будет изменяться по закону модулирую­ щего напряжения. После детектирования этих колебаний полу­ чается ток, форма и частота которого с достаточной степенью точ­ ности будут воспроизводить модулирующий сигнал (рис. 4.5б). В те^ случаях, когда время установления колебаний меньше нолу-

Перемещение фронта нарастания колебаний приводит к тому, что площадь, ограниченная осью абсцисс и кривой Ugl—f( t ) , оказывается пропорциональной амплитуде внешней э. д. с. (Umg). Поэтому после детектирования такой последователь­ ности радиочастотных импульсов с переменным фронтом‘полу­ чается напряжение, частота и форма которого приближенно воспроизводят модулирующий сигнал.

§ 4.2. Захватывание частоты

Поведение автоколебательной системы, находящейся под воздействием внешней гармонической э. д. с., зависит как от амплитуды, так и от частоты этой э. д. с. Если амплитуда вводимой э. д. с. мала, а частота (i»B) далека от собственной

шением расстройки меж­ ду частотами и о>0 про­

исходит понижение тона биений, а при некотором \в значении Дш — )а>в—а>0|, за­

висящем от соотношения амплитуд, частота авто­ колебаний становится

-точно равной частоте внешней э. д. с.:

Частота автогенератора оказывается „захваченной* часто­ той внешней э. д. с. На рис. 4.7 изображена зависимость час­ тоты биений от частоты возбуждения. При изменении частоты от шх до о)2 имеет место захватывание частоты автогенера­

114

тора, и частота биений Дю равна нулю. Явление захватывания частоты используется на практике для осуществления прину­ дительной синхронизации автогенератора с помощью мало­ мощного постороннего источника колебаний. Строгая теория .

Включение гармонической э. д. с.

и — Umg cos uigt

с, частотой, равной частоте автоколебаний (шв= « 0), и амплиту­ дой Umg<^U0C не изменит фазовых соотношений в рассматри­ ваемой схеме (рис. 4.9б).

•Изменим несколько частоту внешней э. д. с., например увеличим ее относительно частоты автоколебаний на некото-

к тому, что вектор напряжения Um (а так как коэффициент обратной связи вещественен, то и вектор напряжения Uoc)

в момент времени t будет отставать от Umg на угол « —

является суммой векторов Uoc и Umg, будет опережать напря­ жение на контуре Um на некоторый угол ®z.

Опережение амплитудой тока и напряжения на контуре Um возможно лишь в том случае, если сопротивление контура на частоте генерируемых колебаний будет иметь емкостный характер.

Последнее имеет место, если частота генерируемых коле­ баний со больше резонансной частоты контура.

Таким образом, в переходный период колебания в схеме происходят с непрерывно меняющейся частотой ш, стремящейся совпасть с частотой внешнего воздействия. Это означает, что векторная диаграмма, представленная на рис. 4.9в, вращается

где ш0—резонансная частота контура.

116

В установившемся режиме сумма фазовых сдвигов, опреде­ ляемых равенствами (158) и (159), должна быть равна нулю.

Следовательно,

Полученное соотношение выполняется при условии, что абсолютная расстройка между частотой внешнего воздействия и резонансной частотой контура ](о8—ч>0| = |До>| не превышает некоторой предельной величины, при которой j sin <э|=—1. Эта предельная величина |Аш| определяет границы полосы захва­ тывания.

Таким образом, полоса захватывания прямо пропорциональна отношению амплитуды внешней э. д. с. к амплитуде напряже­ ния обратной связи и обратно пропорциональна качеству кон­ тура. Иными словами, полоса захватывания будет тем больше, чем больше амплитуда внешней э. д. с., чем меньше коэффи­ циент обратной связи (меньше Uoc) и чем меньше качество колебательного контура.

§ 4.3. Деление частоты

На практике часто встречаются"случаи, когда требуется от источника высокостабильных колебаний получить гармонические колебания более низкой частоты, в целое число раз меньшей частоты колебаний стабильного источника.

Эта задача решается путем деления частоты.

Технические способы осущест­ вления деления частоты могут быть различны, но все они основаны' на воздействии внешней э. д. с. на авто­ колебательную или потенциально­ автоколебательную системы. В на­ стоящем параграфе рассмотрим ра­ боту делителя частоты, основан­ ного на использовании автоколеба­

тельной системы. Схема такого делителя (рис. 4.10) ничем не отличается от схемы „захваченного1 автогенератора, рассмот­ ренной в предыдущем параграфе.

117

При отсутствии внешнего воздействия в схеме генерируются синусоидальные колебания с частотой ш0, определяемой пара­ метрами контура, включенного в анодную цепь. При подаче синхронизирующего напряжения (напряжение внешней э. д. с.) частоты, кратной частоте автоколебаний (и>в &пш0), при опре­

деленных условиях частота генерируемых колебаний оказывается независимой от параметров авто­ генератора и точно равной вели-

Переменное напряжение, действующее на управляющей сетке, представляет собой суммарное напряжение внешнего воздействия и автоколебаний:

ugl -- Uoc cos wt-[-Umg cos »)Bt -

Наличие в управляющем напряжении составляющей с часто­ той яы приводит к тому, что импульс анодного тока стано­ вится несимметричным относительно своего максимального значения.

Это иллюстрируется рис. 4.11 для случая п —2, т. е. и>в —

~2ш. Поскольку импульс анодного тока несимметричен, то амплитуда первой гармоники анодного тока должна быть пред­ ставлена в виде суммы двух составляющих: 1) косинусоидаль­ ной составляющей, находящейся в фазе с амплитудой первой

118