Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 34

Возможности применения активного аналогового метода фазо­вой модуляции для формирования ЛЧМ сигналов ограничиваются реализуемыми пределами изменения фазы. Наибольшие изменения фазы возможны при электронном способе управления в усилите­лях СВЧ с электродинамическим управлением электронным пото­ком, которые составляют около 300° в пролетных клистронах, до 800°в типовых ЛБВ и порядка 104...105 градусов в специальных ЛБВ с трубкой дрейфа. Поэтому даже в ЛБВ с трубкой дрейфа достигаемая величина , что не позволяет форми­ровать ЛЧМ сигналы с большими девиациями частоты Dfc при больших длительностях tc (рис. 7.20, штрихпунктирный гра­фик — 2).

7.5. Принципы построения устройств при пассивной, активных аналоговом и цифровом методах формирования КФМ сигналов

В радиолокации находят применение КФМ сигналы а виде n коротких сомкнутых между собой импульсов (дискретов), имею­щих постоянную амплитуду Um, длительность tд, частоту w0 и двузначную переменную начальную фазу, ко­торая изменяется в моменты . Последовательность чере­дующихся фаз j1 и j2 определяется выбранным кодом. Условно КФМ сигнал записывается в виде

         при 0£ ti £tc (7.23)

Формирование КФМ сигналов можно осуществить как на несу­щей частоте зондирующего сигнала, так и на пониженной проме­жуточной частоте с последующим ее преобразованием с помощью смесителей. Иногда для повышения частоты применяют   умноже­ние частоты. При этом кратность умножения в случае двузначной манипуляции фазы вида j1 = 0 и j2 = p    выбирается   обязательно нечетной, иначе произойдет декодирование фазовой манипуляции. Формирование КФМ сигналов на более высокой частоте, чем тре­буемая несущая частота зондирующего сигнала, производится тогда, когда в требуемом диапазоне частот не удается обеспечить не­обходимого быстродействия манипуляции фазы.

Фазовую манипуляцию можно осуществить как при импульсном, так и непрерывном генерировании одними и теми же методами.

Структурная схема устройства при пассивном методе формирования КФМ сигналов приведена на рис. 7.39.


Полосовой фильтр (ПФ) настроен на частоту w0 и имеет   ши­рину полосы пропускания . Постоянная линия за­держки (ЛЗ) с   запаздыванием tз =tд и фазовращатель (ФВ) со сдвигом фазы Dj=p образуют цепь отрицательной обратной связи. Полосовой фильтр возбуждается короткими d(t) - импуль­сами длительностью td£tд . На выходе полосового фильтра дли­тельность радиоимпульса частоты w0 точно равна tд, поскольку полосовой фильтр охвачен отрицательной обратной   связью с запаздыванием tз=tд. Этот радиоимпульс поступает на линию за­держки с временем запаздывания  и n от­водами, с которых задержанные на время tд импульсы поступают на кодовые фазовращатели (КФВ). С помощью кодовых фазовра­щателей набирается необходимый код фазовой манипуляции. Ве­совые усилители (ВУ) компенсируют разницу затухания дискретов формируемого сигнала вдоль линии задержки.

Достоинства данного метода: простота технической реализации на сравнительно низких частотах; возможность обеспечения высо­кой кратковременной и долговременной стабильности параметров КФМ сигналов (при использовании термостатирования).

Его недостатки: сравнительно малый уровень мощности выход­ного сигнала (из-за большого затухания в линии задержки); срав­нительно низкая частота, на которой возможна техническая реали­зация; наличие противоречий между увеличением длительности tc и числа дискретов n КФМ сигнала и уменьшением времени коммутации фазы (полоса пропускания линии задержки уменьша­ется с ростом tз).

Ориентировочные границы достигнутых значений  и tc при пассивном методе формирования КФМ сигналов приведены на рис. 7.40 (штриховая линия — 1).

Активные аналоговые методы формирования КФМ сигналов основаны на фазовой манипуляции гармонических   колебаний автогенераторов и могут быть реализованы следующими способами:

1)  путем фазовой манипуляции    управляемых    генераторов   с электрической и электронной перестройкой частоты (фазы);



2) путем коммутации усилительных каскадов с разными  сдви­гами фазы сигнала, работающих на общую нагрузку;

3) путем фазовой манипуляции в трактах (линиях) передачи.

Фазовая манипуляция управляемых генераторов (УГ) основа­на на использовании систем ФАПЧ (рис. 7.41).

Рис. 7.41

Опорные колебания высокочастотного задающего генератора (ЗГ) подаются на фазовые детекторы ФД1 и ФД2 в противофазе благодаря наличию фазовращателя (ФВ). Усилители постоянного тока (УПТ) под воздействием   видеоимпульсов,   поступающих   с солирующего

устройства (КУ), открываются в соответствии с требуемым законом фазовой манипуляции . При этом начальная фаза колебаний управляемого генератора в каждом дискрете (tд) устанавливается в соответствии с тем, какой из УПТ открыт в данный момент времени.

Достоинства данного способа фазовой манипуляции: высокая стабильность (кратковременная и долговременная) несущей час­тоты; возможность осуществления фазовой манипуляции на срав­нительно высоком уровне мощности и непосредственно на несу­щей частоте зондирующего сигнала; отсутствие ограничения по количеству дискретов (n) и длительности сигнала (tc ).

Его недостатки: невозможность обеспечения величины , точно равной p, поскольку имеет место остаточная ошибка по фазе в системе ФАПЧ; ограниченное быстродействие коммутации фазы из-за инерционности систем ФАПЧ и управляе­мого генератора, что ограничивает минимально возможную вели­чину tд (или Dfc) КФМ сигнала.

Ориентировочные границы достигнутых параметров КФМ сиг­налов при таком способе фазовой манипуляции показаны на рис, 7.40 (штрих-пунктирный график — 2).

Структурная схема устройства, реализующего фазовую мани­пуляцию сигнала путем коммутации усилительных каскадов, изо­бражена на рис.7.42.

Рис. 7.42