
книги из ГПНТБ / Пелюхов П.И. Основы радиолокации учебное пособие
.pdfт. е. длительность импульса, формируемого искусственной линией, равна:
ти = 2 п / 1 1С1. |
(П,42) |
Форма импульсов напряжения, создаваемых при помощи искусственной линии, зависит от числа звеньев в линии: чем больше число звеньев, тем в большей степени форма импуль сов приближается к прямоугольной. Для линий, формирующих импульсы длительностью 1 мксек, число звеньев обычно вы бирают не меньше 3—4.
Искусственные линии, как было отмечено выше, могут применяться для передачи импульсов с определенной времен ной задержкой. Если к одному концу линии подвести им пульс с амплитудой Uт, то на другом конце линии импульс
ивых появится с задержкой, |
которая |
определяется из выра |
|||||
жения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^зад = п \ ' |
С,, |
|
(П,43) |
|
где |
п |
— число |
звеньев |
линии; |
|
каждого |
звена. |
li и |
С, |
- индуктивность |
и емкость |
||||
Обычно линии |
задержки имеют от 4 до 12 |
звеньев, так |
Как при большем их числе увеличивается затухание вследст вие возрастания потерь в линии. Увеличение L i и Сi каждого
звена ведет к увеличению искажений передаваемых импуль сов, особенно кратковременных. При уменьшении длительно сти импульса увеличивается спектр частот, входящих в состав этого импульса. Между гем искусственная линия, являющая ся системой связанных между собой резонансных контуров, обладает ограниченной полосой пропускания, верхний предел
которой определяется по |
формуле: |
|
|
/ max — |
1 |
(П,44) |
|
2*У~~П~С1 |
|||
|
|
Дли расширения полосы пропускания необходимо умень шать параметры каждого звена, что ведет к уменьшению вре мени задержки Поэтому искусственные линии позволяют получить задержки обычно не более 100 мксек.
Блокинг-генераторы
Блокипг-генератор представляет собой разновидность лампового генератора с индуктивной обратной связью.
Для блокинг-генератора характерно отсутствие настроен лого контура в анодной или сеточной цепях и наличие силь ной обратной связи между анодной и сеточной цепями. Для
4* |
51 |
осуществления такой связи применяется трансформатор с же лезным сердечником. По этой причине блокинг-генератор ра ботает только на низких частотах.
Основное назначение блокинг-генератора — генерирование кратковременных импульсов напряжения с большой крутиз ной и большой амплитудой. Блокинг-генератор может рабо тать в одном из трех режимов: автоколебательном, ждущем
ив режиме синхронизации.
Вавтоколебательном режиме блокинг-генератор .представ ляет собой генератор с самовозбуждением. Его схема изо бражепа на рис. 34. Направление витков катушек /л и bi выбрано таким образом, чтобы имела место сильная поло жительная образная связь, т. е. при возрастании анодного тока г’а , проходящего через обмотку Li, в обмотке L-i индук
тируется э. д. с. такой полярности, |
что па сетку лампы |
пода |
ется э. д. с. со знаком плюс, а на |
катод— со знаком |
минус. |
+£а |
|
|
Пусть в момент времени |
t = 0 конденсатор |
С заряжен |
до напряжения UCmax таким |
образом, что его |
обкладка, |
обращенная к сетке лампы, заряжена отрицательно. Лампа заперта, так как ug = — ис < нзап, напряжение на ее аноде
равно напряжению источника питания ыа = Ея.
При /> 0 происходит разряд конденсатора С через сопро тивление R и катушку индуктивности Ы. При разряде конден сатора С до момента t = ti, соответствующего моменту отпира ния лампы, для сеточной цепи справедливо уравнение Кирх гофа:
+ |
«с t |
= 0 |
(11,45) |
или |
|
|
|
, |
J - j * * + * * . a |
|
52
Вследствие сравнительно большой величины постоян ной вре»мени цепи т0 = R С
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
- 1 - j j i p dt г /р /?==0 или 7 ^ 1- |
^ г “ |
°- |
(11>46) |
||||
Как было установлено выше, решение этого уравнения |
|||||||
Имеет вид для |
начального |
условия: при t —0 ас ~ |
Uc П1ач |
||||
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
~ R C |
|
|
|
|
|
«С = |
и с |
шах е |
|
|
|
|
Длительность разряда определяется постоянной време |
|||||||
ни цепи х0= R С. |
отпирается, |
так |
как |
напряжение |
|||
При t ~ t x |
лампа |
||||||
цс = Чзип (РИС. |
35). |
|
|
|
|
|
|
В результате прохождения анодного тока /а через пер |
|||||||
вичную обмотку трансформатора L, |
во вторичной |
обмотке |
53
этого трансформатора индуктируется э. д. с.взаимоиндук ции
и - М — УL, |
(11,47) |
|
L |
dt |
К |
где М — коэффициент взаимоиндукции. Напряжение на сетке лампы возрастает, так как полярность э. д. с. и^ при росте
такова, что э. д. с. плюсом приложена к сетке, а минусом —■ к катоду лампы.
Возрастание сеточного напряжения обусловливает увели чение анодного тока /а и уменьшение анодного напряжения (рис. 35), причем под действием обратной связи процесс на растания анодного тока и, следовательно, сеточного напряже ния развивается лавинообразно.
При t = ti, т. е. когда сеточное напряжение становится по ложительным, возникает сеточный ток и промежуток сетка — катод становится проводящим. Сопротивление этого участка
имало по сравнению с R, н оно шунтирует сопротивле
ние R.
В результате прохождения сеточного тока конденсатор С быстро заряжается, так как постоянная времени цепи заряда
c V k« / ? c .
Анодный ток, возрастая лавинообразно, достигает макси мальной величины, ограниченной условием насыщения; пре кращение увеличения анодного тока в свою очередь вызывает уменьшение сеточного напряжения, так как
и = м JLIs— и <
Яdt
Уменьшение ug обусловливает уменьшение анодного тока.
В соответствии с принятым направлением витков в обмотках трансформатора уменьшающийся анодный ток вызовет на конце обмотки Ы, обращенной к сетке, отрицательный потен циал. В момент t — ti произойдет перемена знака у напряжения и, следовательно, сеточного напряжения, которое быстро
проходит через величину запирающего напряжения:
ug - ~ UL “ “с- |
(П,48) |
Лампа запирается — анодный ток прекратится; напряже ние на обмотке Ы в течение U--U исчезнет.
Напряжение на аноде лампы в момент ее запирания и а становится несколько больше напряжения источника питания, так как при исчезновении анодного тока в первичной обмотке
54
трансформатора будет индуктироваться э. д. с. самоиндукции
1d /а
и. = L1 — — и напряжение па аноде
^d t
U-л = Ыа + |
«£• |
|
|
Напряжение на конденсаторе |
С далее |
начнет |
умень- |
|
|
|
t |
шаться в соответствии с выражением ис = UCmalle |
|
||
Напряжение на аноде лампы установится |
равным |
напря |
жению источника питания. В момент времени tn напряже ние на конденсаторе окажется равным напряжению отпи рания лампы, через лампу пойдет анодный ток и процесс снова повторится.
Приближенно длительность генерируемых импульсов оп
ределяется по формуле |
|
|
|||
|
|
|
2 - ^ L |
C ^ 2 r gKC, |
( И , 4 9 ) |
|
|
|
g max |
|
|
где |
— |
максимальное |
напряжение на сетке; |
|
|
/ о tnav |
~ |
максимальный |
сеточный ток. |
|
|
& шах |
|
|
|
|
|
Длительность импульса регулируется изменением емко |
|||||
сти конденсатора |
С. |
|
|
||
Длительность |
периода колебаний равна: |
|
|||
|
|
|
Т -- тн -у- тр, |
|
|
где Тр —- длительность паузы между импульсами. |
(т. е. |
||||
Время, |
в течение которого |
лампа остается запертой |
пауза между двумя импульсами), зависит от постоянной вре мени цепи разряда конденсатора С, величины напряжения, при котором запирается лампа, и величины напряжения, до
которой заряжается |
конденсатор: |
|
|
1р = ЯС1п |
(11,50) |
|
ызап |
|
В большинстве |
Uс |
|
случаев In -----= 1 и для ориенти- |
||
|
ызап |
колебания поль |
ровочной оценки длительности периода |
зуются простой формулой:
T ^ R C .
Период колебаний обычно устанавливают подбором вели чины сопротивления R, так как при изменении емкости одно временно изменяются длительность импульса и период ко лебаний.
55
Режим синхронизации. Частота колебаний блокннг-гейера- тора изменяется в некоторых пределах с изменением величи ны питающих напряжений и параметров схемы. Для стаби лизации частоты блокинг-генератор синхронизируют от ка кого-либо вспомогательного устройства, с выхода которого к блокинг-генератору подводят импульсные или синусоидаль ные колебания более стабильной частоты.
На рис. 36,а изображена схема блокипг-генератора, у ко торого синхронизирующее напряжение подается па участок сетка — катод лампы. Период повторения импульсных колеба ний в этом случае определяется периодом внешних синхрони зирующих колебаний. Графики процессов в генераторе изо бражены на рис. 36,6. Здесь с поступлением каждого синхрони зирующего импульса лампа блокинг-геиератора отпирается и создается очередной импульс.
Необходимое условие синхронизации состоит в том, чтобы период собственных колебаний блокинг-геиератора Т был не сколько больше периода синхронизирующих колебаний 7 СИН. Обычно
7’ = (1,2 4- 1,5) W
Частным случаем режима синхронизации является режим деления частоты. В этом режиме частота повторения импуль сов, снимаемых с блокипг-генератора, в целое число раз меньше частоты повторения синхронизирующих импульсов, воздействующих обычно на сетку лампы блокинг-геиератора
(рис. 36,а).
На рис. 37,а изображены графики напряжений синхрони зирующих импульсов, на рис. 37,6—графики результирующих
56
импульсов на сетке лампы. Блокинг-генератор в этом случае срабатывает от каждого четвертого импульса, т. е. частота генерируемых колебаний будет в четыре раза меньше частоты синхронизирующих импульсов.
Ждущий режим. В ждущем режиме блокинг-генератор ге нерирует импульсы под воздействием внешнего запускающего импульса. В паузе между запускающими импульсами, неза висимо от ее длительности, лампа блокинг-генератора остает ся запертой и импульсы не генерируются,
У-сан
В ждущем режиме необходимо па управляющую сетку подать от отдельного источника отрицательное напряжение, большее по абсолютной величине напряжения запирания. На пример, «Зан = —5 в, напряжение смещения Ес = —10 в.
Мультивибраторы
Мультивибратор представляет собой генератор несинусоидальпых колебаний, т. е. колебаний, имеющих сложную форму и образованных суммированием множества синусои дальных колебаний различной частоты и амплитуды. В им пульсной технике мультивибраторы применяются для генери рования напряжений прямоугольной формы, деления часто'- ты, расширения импульсов и в качестве пусковых и переклю чающих устройств.
Мультивибратор может работать в трех различных режи мах: автоколебательном, ждущем и в режиме синхронизации.
Автоколебательный режим. В этом режиме мультивибратор представляет собой генератор с самовозбуждением. Схема такого генератора изображена на рис. 38. Данная схема со стоит из двух усилительных каскадов на сопротивлениях. Вы ход каждого каскада соединения со входом другого осуществ ляется посредством конденсатора.
57
При включении мультивибратора в обеих лампах появля ется анодный ток, и конденсаторы Сi и С-г заряжаются до величины анодных напряжений. Всегда существующая раз ница анодных токов ламп вызывает неустойчивое состояние схемы, которое усиливается лавинообразно до тех пор, пока анодный ток в одной лампе не уменьшится до нуля, а во вто рой— не достигнет максимума.
Предположим, что анодный ток лампы Л-» стал больше
анодного тока лампы Л х. Ввиду этого |
напряжение |
иа, |
на |
||
аноде лампы Л2 станет меньше напряжения иа1 на |
аноде |
||||
лампы Лх. |
|
|
|
было |
|
Напряжение на конденсаторе Си которое раньше |
|||||
равно напряжению на2, теперь за |
счет |
уменьшения |
ца2 |
||
окажется больше существующего |
в данный момент напря |
||||
жения на аноде лампы. В результате |
конденсатор |
С£нач |
|||
нет разряжаться через лампу Лг и сопротивление R |
|
Ток |
|||
разряда создает н^ сопротивлении R |
\ |
падение напряже |
|||
ния н ^, отрицательное относительно |
сетки лампы Л и |
что |
приведет к уменьшению анодного тока лампы Лх и уве личению анодного напряжения ца1. Вследствие увеличения анодного напряжения ы£И до н'а1 = ца1 + Дг/а1 напряжение на обкладках конденсатора С2 окажется меньше напря жения «'а1, что обусловит прохождение зарядного тока через конденсатор С2, сопротивление /?а1 и Rg2 и участок
сетка—катод Л 2. |
|
|
|
Rg2 |
падение |
|
Зарядный ток создает на сопротивлении |
||||||
напряжения; |
знак |
плюс |
этого |
напряжения |
приложен к |
|
сетке лампы |
Л 2. |
Вследствие этого анодный |
ток |
лампы |
||
Лх резко увеличивается, |
что, |
в свою очередь, ускоряет |
||||
процесс разряда конденсатора Сх через лампу Л2 |
и сопро |
|||||
тивление Rg\ |
и приводит |
к запиранию лампы |
Лх. |
|
58
Процесс увеличения анодного тока лампы Л2 и умень шения анодного тока лампы Л х происходит лавинообраз но. В конце этого процесса лампа Л х полностью запрется, что приведет к заряду конденсатора С2 до напряжения источника питания и к установлению анодного тока лампы Л2 наибольшей величины. После этого конденсатор Сх будет продолжать разряжаться до величины напряжения иа•/, установившегося на аноде лампы Л2.
По мере разряда конденсатора Сi величина разрядного тока уменьшается и, следовательно, уменьшается отрицатель ное смещение на сетке лампы Л\. Наконец, наступает такой момент, когда напряжение \\aRg\ становится меньше напряже
ния запирания лампы Л\ и лампа Л\ открывается. При этом напряжение на ее аноде практически падает мгновенно до минимального значения и весь процесс повторяется в обрат ном направлении.
Графики изменений напряжений на элементах схемы по казаны на рис. 39.
Рис. 39
59
Время Т1, в течение которого лампа Л% остается запертой, определяется постоянной времени цепи разряда конденсато ра С-2, а время Тг, в течение которого лампа Л-л остается за пертой,— постоянной времени цепи разряда конденсатора С\. Приближенно период импульсных колебании можно оценить
при условии R ai<€.Rgl и |
Ra |
по формуле: |
||
|
Тг + |
Т-у, = RgiC-i + Rg2 Сг. |
( 11, 51) |
|
Ждущий режим. Мультивибратор, работающий в ждущем |
||||
режиме |
(ждущий мультивибратор), представляет собой ге |
|||
нератор импульсов с внешним (независимым) |
возбуждением. |
|||
Форма |
генерируемых импульсов |
определяется параметрами |
||
схемы мультивибратора. |
Момент |
появления |
генерируемого |
импульса определяется моментом подачи на вход схемы внеш него пускового импульса. Длительность генерируемых импуль сов в различных схемах ждущих мультивибраторов может определяться параметрами схемы и напряжением постоянного тока, которое вводится специально для регулирования дли тельности импульса.
Ждущие мультивибраторы очень часто применяются в тех случаях, когда требуется изменить в широких пределах за держку по времени одного импульса по отношению к другому.
Р и с . 40
Входной кратковременный импульс запускает ждущий мультивибратор (рис. 40). Задний фронт генерируемого им импульса подвергается дифференцированию (обострению). Следовательно, кратковременный импульс на выходе всей схемы задержки по отношению к входному будет задержан па длительность импульса мультивибратора (рис. 41,в).
Выбор режима работы мультивибратора и параметров его схемы осуществляется таким образом, чтобы между на пряжением и ш, регулирующим длительность генерируемых импу'льсов, и длительностью импульсов существовала прямая пропорциональность:
т — k uBX, где k = const.
60