Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 32

процесса она становится равной .  При этом синхронный  режим устанавливается лишь в определенной   полосе   расстроек  генератора   относительно   частоты   внешнего   сигнала называемой полосой синхронизации. Синхронизация  при n=m=1 называется синхронизацией на основном фоне. При m=1 и n>1происходит деление частоты; m> 1 — умножение частоты; m, n>1 — синхронизация на дробно-кратной частоте.

Рассмотрим процесс фазовой синхронизации транзисторного автогенератора с трансформаторной обратной связью (рис. 5.21,а). Эквивалентная схема этого автогенератора приведена на рис. 5.21,6, где Uc — амплитуда синхронизирующего сигнала, пересчитанная в эквивалентный контур.

Суммарное напряжение на контуре   автогенератора при неза­висимом источнике внешнего синхронизирующего сигнала равно

контуре при отсутствии синхронизирующего сигнала. Представим фазу синхронизирующего сигнала в виде

где  — текущая разность фазовых углов сигнала автоге­нератора и синхронизирующего сигнала. Тогда суммарное напря­жение на контуре может быть записано в виде

 Таким образом, суммарное колебание в контуре является ко­лебанием с изменяющейся амплитудой и фазой. В результате при  синхронизирующий сигнал нарушает баланс фаз в автогенераторе. При этом о области устойчивости автогенератора нарушение баланса фаз будет автоматически компенсироваться за счет изменения частоты генерации. Изменение частоты бу­дет происходить до тех пар, пока снова не восстановится баланс фаз с учетом внесенного фазового сдвига .

Как известно, в области резонансной частоты колебательного контура при малой величине   выполняется соотношение на

(5.20)

 практике обычно  . Тогда  относительное изменение частоты колебаний автогенератора за счет   внесения   фазового сдвига  на основании (3.19) и (3 20) будет равно

(5.21)

В результате неравенство частот    автоматически компен­сируется и устанавливается частота  автоколебаний  то есть происходит захватывание частоты колебаний автогенератора внешним сигналом. При этом стабильность часто­ты колебаний синхронизируемого автогенератора становится близ­кой к стабильности частоты внешнего сигнала. Однако после ус­тановления режима захватывания между колебанием синхронизи­руемого генератора и синхронизирующим сигналом, как следует из (5.21), останется сдвиг по фазе, зависящий от начальной рас­стройки  и соотношения амплитуд и

(5.22)

Как видно из (5.21), наибольший фазовый сдвиг, который мо­жет быть скомпенсирован автогенератором, составляет . Он соответствует максимальной расстройте по частоте  при которой еще возможно захватывание

Тогда, в силу приблизительной симметрии полос захвата, полная полоса синхронизации автогенератора равна

(5.23)

где  и  — мощности синхронизирующего сигнала и синхро­низируемого автогенератора.

Относительно узкая полоса синхронизации при энергетически выгодном отношении  приемлемом значении Q являет­ся основным недостатком данного метода стабилизации частоты колебаний автогенератора.

Расширение полосы синхронизации может быть достигнуто при использовании самосинхронизации  (рис. 5 22). Самосинхронизация

достигается за счет подачи части выходного сигнала  синхронизируемого генератора (СГ) на его вход через цепь до­полнительной обратной связи. Подбором фазового сдвига в цепи дополнительной обратной связи обеспечивается когерентное сум­мирование  и   и, как следует из (3.23), расширенно полосы синхронизации. При этом, изменяя уровень  можно изменять ширину полосы синхронизации [61].

Возможна синхронизация автогенераторов и частотно-модули­рованными, в частности, ЛЧМ -колебаниями, если девиация часто­ты этих сигналов меньше полосы синхронизации.   При   большой девиации частоты ЛЧМ сигналов необходимо расширять полосу синхронизации, например, рассмотренным выше способом, либо осуществлять перестройку частоты синхронизируемого генератора по закону, близкому к закону изменения частоты входного сиг­нала. Принципиальная схема синхронизируемого микрополоскового транзисторного автогенератора, перестраиваемого варактором, приведена на рис. 5.23 Такой автогенератор может быть не использован

для умножения или деления средней частоты входного  сигнала и его девиации частоты. В этом случае автогениратор настраивается на гармонику или субгармонику входного сигнала и устанавливается необходимая амплитуда модулирующего преабразованного напряжения.

5.5 Стабилизация частоты и фазы колебаний автогенераторов простых и сложных сигналов методами автоподстройки

5 5.1. Классификация устройств автоматической подстройки частоты

Устройства автоматической подстройки частоты (АПЧ) предназначены для стабилизации частоты колебаний простых сигналов и заданных законов изменения частоты сложных сигналов. Устройства АПЧ различаются между собой по измеряемому аккумулируемому параметрам колебаний. Если измеряемым к регулированным параметром является частота, то ДПЧ называется частота (ЧАПЧ); если же измеряемым параметром является фаза, а регулируемым — частота, то система автоподстройки называется регулируемой фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ). Существующие в настоящее время устройства АПЧ позволяют компенсировать нестабильности, частота которых  не  превышает