Основные функциональные узлы аппаратуры многоканальных систем передачи с ЧРК, страница 23

Восстановление баланса фаз и, следовательно, удержание генерации происходят при изменении частоты генерации на Dw.

Тогда

или, воспользовавшись формулой Тейлора и полагая Dw  малой величиной, получим

                                             (6.17)

Вычитая из (6.17) выражение (6.16), находим

Отсюда относительная нестабильность частоты генерации

Знаменатель правой части этого выражения                            называется фиксирующей способностью генератора. Чем выше фиксирующая способность, тем меньше относительная нестабильность частоты генерации. Очевидно, что фиксирующая способность будет тем больше, чем выше крутизна фазовой характеристики  по крайней мере одного из четырехполюсников,  входящих в петлю ОС. Заметим, что четырехполюсник с большой крутизной фазовой характеристики должен иметь параметры, мало зависящие от внешних факторов и повторяющиеся от образца к образцу с высокой степенью точности. Этим условиям отвечают избирательные системы, выполненные на кварцевых резонаторах.

 На рис. 6.58, а изображена эквивалентная схема кварцевого резонатора, последовательно с которым включен подстроечный конденсатор Сн. На рис. 6.58, б приведены частотные характеристики полного сопротивления резонатора Z=(Z)e^jjр Элементы С1 и L1 (рис. 6.58, а ) определяются геометрией пластины, ее размерами, ориентацией плоскости относительно кристаллических осей и местом наложения токоподводящих электродов. Элемент С₀ соответствует емкости между электродами пластины и кварцедержателями и отображает потери энергии в резонаторе.

Резонансные   частоты   и .Обычно , т. е. резонансные частоты расположены весьма близко друг к другу. При включении Сn они еще больше сближаются.

      

Рис. 6.58. Эквивалентная схема кварцевого резонатора (а) и частотные характеристики полного сопротивления резонатора Z(б)

Задающий генератор обычно конструируют так, чтобы частота генерации w0 находилась внутри интервала wр1…. wр2  и лежала бы ближе к одной из них. Чаще встречаются схемы, где w0  выбирается чуть вышеwр1( илиwр1', если используется Сп). В целях повышения стабильности частоты генерации кварцевый резонатор помещается в отдельный термостат. Иногда осуществляется двойное термостатирование. В этом случае вся конструкция генератора вместе с термостатом кварцевого резонатора помещается в общий термостат.

Генераторы гармоник

Генераторы гармоник (ГГ) предназначены для формирования из синусоидального сигнала частотой f0 периодической последовательности импульсов определенной формы той же частоты. В сочетании с полосовым фильтром, выделяющим из импульсной последовательности к-ю высшую гармонику частоты f0, ГГ представляет собой умножитель частоты f0 на целое число к. Очевидно, что основным требованием, которому должен удовлетворять ГГ, является получение последовательности импульсов такой нормы, в спектре которой содержатся необходимые гармоники с амплитудами достаточной величины и близкими по значению друг к другу. Из теории нелинейных электрических цепей известно, что для получения небольшого числа гармоник наилучшими  являются последовательности прямоугольных импульсов, а для получения большого числа гармоник высоких номеров - последовательности экспоненциальной формы.

Генераторы гармоник, создающие последовательности импульсов прямоугольной формы, обычно сочетаются с устройствами деления частоты и будут описаны ниже.

Рассмотрим наиболее распространенную схему ГГ, создающего последовательность импульсов экспоненциальной формы.

Схема этого генератора приведена на рис. 6.59. Работает она по принципу периодического разряда конденсатора С на активное сопротивление нагрузки Rн. Управление зарядом и разрядом конденсатора осуществляется с помощью катушки индуктивности L, выполненной на сердечнике из ферромагнитного материала с петлей гистерезиса, форма которой близка к прямоугольной.

 Рис. 6.59. Схема генератора гармоник, создающего

 последовательность импульсов  экспоненциальной формы

На рис. 6.60 несколько упрощенно показана зависимость магнитной индукции В в сердечнике от напряженности магнитного поля Н и, следовательно, от тока I_L', протекающего через катушку. Цифрами на графиках В(Н)и i_L(t) указана последовательность смены состояний во времени. ИндуктивностьL катушки пропорциональна магнитной проницаемости сердечника m=dB/dH. Поэтому в интервалы времени, соответствующие изменению тока от точки 2 до точки 3 и от точки 5 до точки 6, индуктивность катушки велика (LB), а остальное время - мала (LH). Это изменение индуктивности катушки и используется для управления зарядом и разрядом конденсатора С.

Рис. 6.60. Зависимость магнитной индукции В в сердечнике катушки индуктивности L от напряжения магнитного поля

Работу схемы, приведенной на рис. 6.59, можно проиллюстрировать несколько упрощенными графиками, представленными на рис. 6.61. Обычно внутреннее сопротивление R0 источника опорного синусоидального сигнала частотой f0 достаточно велико, поэтому ток i1 близок к синусоидальному (рис. 6.61,а).

Предположим, что в моменты t1 и t2 сердечник катушки индуктивности выходит из насыщения, а в моменты t2 и t4- насыщается. Моменты t1, и t2 соответствуют точкам 2 и 5, а  и t2 и t4 - точкам 3 и 6 на рис. 6.60. Это иллюстрируется графиком на рис. 6.61, 6. Заметим, что для наглядности индуктивность Lн показана значительно больше своего реального значения.

График на рис. 6.61, в показывает изменение напряжения иLна катушке индуктивности, которое приблизительно пропорционально току i1 и величине индуктивности L.

 

 

Рис. 6.61. Графики, иллюстрирующие работу генератора гармоник

График на рис. 6.61, г показывает изменение выходного тока i2. В интервалы, когда индуктивность катушки велика, конденсатор С заряжается до напряжения U_Lm. Затем при насыщении сердечника конденсатор разряжается, создавая на нагрузке Rн экспоненциальный импульс. Очевидно, что площади участков графика тока i2 соответствующие заряду и разряду конденсатора, должны быть равны между собой. Кроме того, каждая из этих площадей численно равна максимальной величине заряда конденсатора.