Замедляющие системы. Генераторы с электрическим управлением электронным потоком. Методы и устройства стабилизации частоты и фазы колебании в задающих генераторах простых и сложных сигналов, страница 35

В качестве задающего генератора (ЗГ) обычно используется кварцевый автогенератор или синтезатор сетки частот. Для фор­мирования тактовых импульсов, синхронизирующих кодирующее устройство (КУ), могут использоваться делители частоты (ДЧ). В качестве фазовращателей (ФВ) в зависимости от диапазона час­тот используются элементы волноводной техники, отрезки кабеля, линии задержки на многозвенных фильтрах, автотрансформаторы или трансформаторы, транзисторные или ламповые инверторы и т. д. Одна из простейших принципиальных схем такого фазового манипулятора на лампах, используемого в длинноволновом и мет­ровом диапазонах волн, приведена на рис. 7.43.

Фазовый сдвиг на p осуществляется за счет заземления средней точки обмотки трансформатора Тр.

Коммутация (стробирование) ламп осуществляется по цепям антидинатронных   сеток импульсами кодирующего устройства. Начальная фаза колебаний выходного контура в каждом дискрете (t_д) определяется фазой входного сигнала открытой в данный мо­мент лампы. Катоды ламп соединены между собой через потенцио­метр R3, с помощью которого выравнивается усиление обеих ламп. Быстродействие манипулятора фазы определяется постоянной времени анодного контура, которая   равна . Минимальная длительность дискрета t_д ³ 3t_к.

Ориентировочные границы достигнутых параметров КФМ сигналов при таком   способе фазовой манипуляции показаны на рис. 7.40 (штрихпунктирная линия с кружочками — 4).

Фазовая манипуляция в трактах (линиях) передачи колебаний может осуществляться с использованием варакторных и ферритовых фазовращателей, переключателей на p-i-n-диодах с отрезками длинных линий и др. Наибольшее применение при формировании КФМ сигналов находят последние два типа фазовых манипулято­ров. В диапазоне частот до 4ГГц, как правило, используют p-i-n-диоды, поскольку по времени установления колебаний (не более 5...10 нc), точности   установки фазы без автоподстройки (единицы градусов), мощности цепей управления (не более 0,1..5 Вт), потерям и другим параметрам при f£ 4 ГГц переключатели на p-i-n-диодах лучше ферритовых фазовращателей. В диапазоне частот от 4 ГГц до 12 ГГц чаще используют ферритовые фазовращатели, поскольку при этом потери в них в 1,5...3 раза меньше, чем в переключателях на p-i-n-диодах. Более широкое применение находят два типа дискретных фазовых манипуляторов на p-i-n-диодах: отражательные и проходные.

Схема волноводного фазового манипулятора дискретного действия отражательного типа приведена на рис. 7.44. Он состоит из циркуляторa, короткозамкнутого на конце  отрезка волновода с включенным на расстоянии l=l/4 от короткозамыкателя (к.з.) p-i-n-диодом (Д) с цепями смещения. Диод в исходном состоянии закрыт. При этом входные колебания поступают в волноводную камеру, отражаются от короткозамыкателя и поступают па выход устройства. При открытом диоде колебания отражаются от другого короткозамыкателя, подключенного через диод ко входу волноводной камеры, и поступают на выход устройства в противофазе. Диод коммутируется импульсами кодирующего   устройства. Путем изменения положения короткозамыкателя можно изменять раз­ность фаз .

Схема коаксиального фазового манипулятора дискретного действия проходного типа изображена на рис. 7.45.

Где r_i - внутреннее сопротивление открытого диода.

Время установления колебаний ( быстродействие коммутации фазы) при этом равно

Где

Достоинства  данного способа  фазовой  манипуляции:   простота технической реализации; возможность обеспечения высокой стабильности несущей частоты и величины скачка фазы: возможность осуществления фазовой манипуляции непосредственно на несущей частоте зондирующего сигнала; высокое быстродействие коммутации фазы (не более 5—10 нс) и отсутствие ограничений по количеству дискретов (n).

Его недостатки; сравнительно большие размеры устройства на длинных волнах; при больших уровнях мощности сравнительно низкая надежность работы p-i-n-диодов из-за несовершенства технологии изготовления.

Ориентировочные границы достигнутых параметров КФМ сиг­налов при таком способе фазовой манипуляции показаны на рис. 7.40 (штрихпунктирная линия — 3).

При активном цифровом методе формирования КФМ сигналов структурная схема и принципы работы устройств такие же, как и при цифровом формировании ЛЧМ сигналов (см. рис. 7.21). Отличия состоят только в алгоритме работы вычислителя кода или запоминающего коды устройства. Достигаемые при этом парамет­ры КФМ сигналов соответствуют, примерно, графику —4 (штрихпунктирная линия с кружочками), приведенному на рис. 7.40.

7.6. Принципы построения устройств при комбинированных методах формирования импульсных ЛЧМ и КФМ сигналов

Одновременно достоинствами как пассивного или цифрового, как и активного аналогового методов формирования ЛЧМ или КФМ сигналов обладают комбинированные (аналоговый   пассивно-активный и аналогово-цифровой) методы (см. рис. 7.13).

Структурная схема устройства при комбинированных методах нормирования ЛЧМ или КФМ сигналов с использованием фазовой синхронизации автоколебаний управляемого генератора  (УГ) изображена на рис. 7.46.

При комбинированном аналоговом пассивно-активном методе используется пассивный формирователь ЛЧМ и КФМ сигнала с промежуточной начальной частотой W₀, а при комбинированном аналогово-цифровом методе - соответствующий цифровой формирователь. Генератор опорных колебаний формирует высокостабильный монохроматический сигнал с частотой . Полосовой фильтр (ПФ) выделяет синхронизирующий ЛЧМ и КФМ сиг­нал с начальной частотой w_0г+W₀ или w_0г-W₀, равной  начальной частоте w₀ выходного ЛЧМ или КФМ сигнала управляемого гене­ратора. Как известно, при синхронизации автоколебаний мощность сигнала, подаваемого на вход устройства связи с колебательной системой УГ, может быть на 10...20 дБ меньше мощности колеба­ний синхронизируемого УГ. Предмодулятор частоты (фазы) повы­шает устойчивость работы УГ, увеличивает полосу синхронизации и предельную ширину спектра формируемых ЛЧМ и КФМ сигналов.