Термины, определения, классификации. Измерительные генераторы. Генераторы шумовых сигналов. Генераторы гармонических колебаний, страница 6

Импульсная модуляция осуществляется импульсными генераторами (Г5-54).

§ 1.2.3 Генераторы сверхвысоких частот (ГСВЧ)

Начинают применяться при частотах выше 300 МГц.

До 200-400 МГц (возможно и выше) можно было передавать высокочастотную энергию по кабелю, но на более высоких частотах это невозможно ( энергия рассеивается в кабеле из-за активных потерь в медном проводе и диэлектрике (потери на токи смещения и поляризации при распространении магнитного поля). Поэтому приходится транспортировать энергию другим путем, с помощью волноводов. Волновод это труба с круглым или прямоугольным сечением оптимальным только на одной длине волны.

Генератор сверхвысоких частот должен выводить энергию с помощью волноводов. Но чем выше частота сигнала, тем сложнее его усиливать (поднимать его энергетику), поэтому такие генераторы являются маломощными.

Рассмотрим обобщенную схему ГСВЧ:

В генераторах такого типа очень важно устройство согласования – если его нет, то энергия доходит и отражается, не оставаясь в нагрузке.

Так как используются волноводы, перестраиваться генераторы могут только в небольших пределах – у волноводов узкая полоса пропускания.

Регулировка мощности генератора сопряжена с определенными трудностями, связанными с отсутствием простых измерительных приборов для работ на таких частотах.

Из-за потерь в волноводах связанных с их полосой пропускания невозможно гарантировать необходимый уровень выходной мощности при перестройке генератора, для измерения мощности используется аттенюатор (нет других измерительных приборов), но так как генератор перестраивается и меняется мощность на входе в аттенюатор, то для обеспечения достаточной точности измерений перед аттенюатором устанавливают калибратор. На него подается определенная часть энергии, и он показывает пределы опорной мощности (в красном секторе) на входе в аттенюатор, если показания выходят за определенные пределы (сектора), то регулируют мощность генератора. Вышеизложенные действия позволяют гарантировать точность установки выходной мощности ГСВЧ.

Если с модулирующего генератора управлять задающим, то будет меняться частота следования генерируемых импульсов (и их длительность).

В качестве закона модуляции могут применяться АМ, различные виды импульсной модуляции, амплитудная манипуляция (разновидность амплитудной модуляции). Рассмотрим график сигнала при амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) (частный случай АМ):

Также возможны: АИМ, АЧМ, АФМ, АФИМ, ФИМ, ЛЧМ…

Особенности ГСВЧ:

1)  Типичные значения мощностей СВЧ генератора лежат в пределах микроватт и милливатт (мкВт и мВт). Усилитель на таких частотах чаще всего применять не нужно, но и в случае потребности сделать его проблематично.

2)  ГСВЧ не имеют большого диапазона перестройки по частоте, так как сложно изменять параметры СВЧ резонаторов.

В качестве генератора сверхвысокой частоты можно использовать клистрон, диод Гана, лавинный диод. Подробно устройства этих приборов изложены в специальных курсах.

Все ГСВЧ имеют объемный резонатор, сопряженный с волноводом в котором происходит обмен энергией между реактивными составляющими (между векторами Е и Н).

§ 1.2.4 Генераторы крайне низких частот

Диапазон рабочих частот: менее 10 Гц.

Генераторы такого типа требуются там, где развиваются крайне медленные процессы (например, процессы в геологии, океанологии имеют периодичность ~ 3 Гц и ниже).

Также такие генераторы применяются в медицинском оборудовании и для различных научных исследований.

Принцип генерации на крайне низких частотах (и ниже)

Математической моделью данного процесса является обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка, решением которого является функция, описывающая незатухающее гармоническое колебание.

_________________________________________________________________

;                                   ;

;                   ;

_________________________________________________________________

	отсутствует декремент затухания

 

;

;                  ;

;       ;

В процессе решения этого уравнения с помощью электронной модели на операционных усилителях придем к ответу в виде функции описывающей незатухающее гармоническое колебание:

;

Рассмотрим электронную модель решения ОДУ:

Для того чтобы процесс генерации начался необходимо задать начальные условия U₀₁ и U₀₂.