Размеры резонатора можно сохранить, переходя на высшие виды колебаний. Однако с увеличением значений резонансных частот интервалы между ними существенно уменьшаются, увеличивая плотность частотного спектра резонатора. При этом, начиная с некоторой частоты, резонансные кривые различных видов колебаний в закрытом резонаторе настолько перекрываются, что он теряет свои избирательные свойства.
Рис. 11.21. Конструкция зеркального резонатора
Отмеченных недостатков лишены открытые зеркальные резонаторы, принцип работы которых соответствует резонаторам, применяемым в оптических приборах. На рис. 11.21 показана конструкция зеркального резонатора, состоящая из двух прямоугольных плоских металлических зеркал с размерами а х b, расположенных перпендикулярно оси О1 О2 на расстоянии l друг от друга. К такой конструкции можно прийти, удалив у прямоугольного закрытого резонатора обе пары боковых стенок.
В прямоугольном закрытом резонаторе для колебаний Етпр и Нтпр с малыми значениями индексов т и п энергия поля сосредоточена вблизи продольной оси резонатора и быстро спадает при приближении к его боковым стенкам. Этим видам колебаний в закрытом резонаторе соответствуют падающие и отраженные волны, распространяющиеся преимущественно в продольном направлении под малыми углами θ к оси резонатора (см. рис. 11.21). Для видов колебаний с большими значениями индексов т и п интенсивность поля вблизи боковых стенок закрытого резонатора достаточно велика, так как им соответствуют падающие и отраженные волны, распространяющиеся под большими углами θ к продольной оси резонатора. При удалении боковых стенок резонатора энергия последних видов колебаний будет сильно затухать из-за излучения в окружающее пространство, и они не смогут существовать в открытом зеркальном резонаторе. Колебания с малыми значениями индексов т, п и в открытом зеркальном резонаторе сохраняют достаточно высокий уровень добротности. Наибольшей добротностью обладают основные виды колебаний при т = п=0, которые являются чисто электрическими Eоор или магнитными H00р (последний индекс р в их обозначении часто опускается).
Длина волны собственных колебаний зеркального резонатора (см. рис. 11.21) определяется так же, как и для прямоугольного закрытого резонатора (11.3). Для основных типов колебаний получаем λоор = 2l/р, т.е. на длине резонатора должно укладываться целое число полуволн. Это соотношение выполняется практически для всех видов высокодобротных колебаний.
Расстояние между собственными частотами высокодобротных колебаний зеркального резонатора Δf≈ с/2lпри р » 1 и не зависит от частоты. Таким образом, резонатор обладает эквидистантным спектром собственных частот. Это свойство резонатора не нарушается и при изменении его размеров, поэтому их можно выбирать намного больше собственной длины волны, что очень удобно с технологической точки зрения.
Открытые зеркальные резонаторы из-за их высокой добротности и простоты конструкции широко применяются в электронных приборах миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, а также в квантовых усилителях, генераторах и измерительных устройствах оптического диапазона.
Часть 4
НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
ГЛАВА 12
ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
12.1. Классификация цепей с обратной связью и их особенности
В радиотехнических цепях сигналы распространяются по двум направлениям:
прямой путь, когда сигнал проходит от входа цепи к ее выходу;
обратный путь, когда сигнал поступает с выхода цепи к ее входу.
Передача сигнала с выхода устройства к его входу осуществляется по цепи обратной связи (ОС). При этом ОС делятся на специально организованные и паразитные. Специально организованные ОС широко используют в целях придания радиотехническим устройствам тех или иных свойств либо для достижения ими требуемых параметров. Паразитные ОС возникают помимо воли разработчика радиотехнического устройства из-за конструктивных недоработок аппаратуры и из-за наличия паразитных электромагнитных излучений.
В радиотехнических устройствах специально вводимые ОС делят на местные и общие. На рис. 12.1 показана организация местной и общей ОС. Местная (независимая) ОС охватывает только отдельно выделенные каскады (см. рис. 12.1, а). Напротив, общая ОС охватывает устройство в целом или определенное число каскадов данного устройства (см. рис. 12.1, б). Организация цепей ОС, охватывающих множество каскадов в радиотехническом устройстве, может быть и более сложной, чем представлено на рис. 12.1. Например, отдельные каскады охватываются местной ОС, а все устройство охватывается еще и общей петлей ОС.
Рис. 12.1. Организация местной (а) и общей (6) ОС
В зависимости от того, какое влияние ОС оказывает на передаточные свойства устройства, они делятся на положительную (ПОС) и отрицательную (ООС) обратные связи.
Положительной называется ОС, при которой сигнал, передаваемый в предшествующие цепи или каскад, находится в той же фазе, что и сигнал, проходящий через эти цепи или каскад.
Отрицательной называется ОС, при которой сигнал, передаваемый в предшествующие цепи или каскад, смещен по фазе на 180° относительно сигнала, проходящего через эти цепи или каскад.
Введение в устройство ПОС приводит к увеличению коэффициента передачи напряжения, что позволяет, например, построить автогенераторы, расширить диапазон усиливаемых частот, однако при этом снижается стабильность этого устройства, поскольку оно становится склонным к самовозбуждению (генерации).
Введение ООС снижает коэффициент передачи напряжения электронного устройства, однако при этом удается повысить стабильность и определенность параметров устройства, снизить уровень нелинейных, частотных и переходных искажений.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.