Файл: Лапицкий Е.Г. Радиопередающие устройства. Основы теории нелинейных цепей [учебное пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
схемы состоит в том, что в сеточную цепь последовательно с колебательным контуром вводится от внешнего источника
вспомогательная периодическая |
э. д. с., которая |
изменяет г-, |
|||
(изменяя Scp) так, |
что оно принимает попеременно |
положитель |
|||
|
ные и отрицательные |
значения. |
Ча |
||
|
стота |
вспомогательного генератора |
|||
|
должна быть выше частот модуля |
||||
|
ции. |
|
|
|
|
|
|
На рис. 4.3 изображены времен |
|||
|
ные диаграммы, поясняющие прин |
||||
|
цип работы сверхрегенератора. |
|
|||
|
|
Для простоты и наглядности на |
|||
|
пряжение вспомогательного генера |
||||
|
тора принято прямоугольной формы |
||||
_ |
(рис. 4.3а). В те моменты времени. |
||||
когда |
напряжение вспомогатель- |
||||
Рис. 4.2. |
ного генератора положительно, сме- |
||||
щение на управляющей сетке |
ста |
||||
реходит в область |
новится малым и рабочая точка |
пе |
|||
больших |
значений крутизны. |
В силу этого |
|||
|
|
|
MScp |
|
|
|
Гъ |
г — ' С |
|
|
становится отрицательным и схема переходит в режим гене рации колебаний. Полагая, что внешняя э. д. с. отсутствует (f/m?—0), амплитуда ге
нерируемых колебаний сначала будет возрастать по экспоненциальному за кону (см. § 3.4), как в обычном генераторе, от некоторого начального значения (£/нач).
Если время установ ления амплитуды генери руемых колебаний мень ше половины периода ко лебаний вспомогатель ного генератора, то еще до окончания полупериода в схеме установятся колебания с постоянной амплитудой, определяе мой нелинейностью лам повой характеристики (рис. 4.36). Если же время
установления колебаний больше полупериода вспомогательных колебаний, то амплитуда генерируемых колебаний за время
112
положительного полупериода не успеет нарасти до устано вившегося значения и напряжение на контуре будет изме няться, как представлено на рис. 4.3е. .
Как только напряжение вспомогательного генератора станет отрицательным, напряжение смещения резко увеличится, что приведет к уменьшению кру
тизны, и гэ становится по- us ложнтельным. Условие са мовозбуждения нарушается, и амплитуда напряжения на контуре уменьшается до нуля. Скорость затухания зависит от величины гэ > О (f)iic. 4.36).
Таким образом, в схеме сверхрегенератора при от
сутствии внешней э. д. с. напряжение на контуре будет пред ставлять собой серию нарастающе-затухающих колебаний.
Допустим, что на колебательный контур с периодически изменяющимся гэ действует внешняя гармоническая э. д. с.
Амплитуда напряжения на контуре в момент начала гене рации U'H34 теперь будет определяться .величиной Umg. В том случае, когда время установления амплитуды колебаний больше полупериода колебаний вспомогательного генератора, началь
|
ное значение £/'вач напря |
||
|
жения на контуре и мак |
||
|
симальное |
U'MaKC |
будут |
|
пропорциональны |
ампли |
|
|
туде внешней э. д. с. Umg. |
||
|
На рис. 4.4 представлена |
||
|
зависимость |
напряжения |
|
|
на контуре при отсутствии |
||
|
внешней э. д. с. (пунктир |
||
|
ная линия) |
и при ее на |
|
|
личии (сплошная линия). |
||
|
Если принимаемый сигнал |
||
|
имеет вид |
модулирован |
|
|
ных по амплитуде коле |
||
|
баний (рис. 4.5а), причем |
||
|
частота модуляции много |
||
|
меньше частоты вспомо |
||
Рис. 4.5. |
гательного генератора, то |
||
|
максимальная амплитуда |
напряжения на контуре будет изменяться по закону модулирую щего напряжения. После детектирования этих колебаний полу чается ток, форма и частота которого с достаточной степенью точ ности будут воспроизводить модулирующий сигнал (рис. 4.5б). В те^ случаях, когда время установления колебаний меньше нолу-
8 Зак. 32. |
113 |
периода колебаний |
вспомогательной |
э. д. с., |
амплитуда напря |
|||
жения |
на |
контуре |
будет пропорциональна |
внешней э. д. с. |
||
(Umg) |
лишь |
в процессе |
установления |
и не |
будет зависеть от |
|
нее в установившемся |
режиме (рис. |
4.6). |
|
Перемещение фронта нарастания колебаний приводит к тому, что площадь, ограниченная осью абсцисс и кривой Ugl—f( t ) , оказывается пропорциональной амплитуде внешней э. д. с. (Umg). Поэтому после детектирования такой последователь ности радиочастотных импульсов с переменным фронтом‘полу чается напряжение, частота и форма которого приближенно воспроизводят модулирующий сигнал.
§ 4.2. Захватывание частоты
Поведение автоколебательной системы, находящейся под воздействием внешней гармонической э. д. с., зависит как от амплитуды, так и от частоты этой э. д. с. Если амплитуда вводимой э. д. с. мала, а частота (i»B) далека от собственной
частоты автоколеоании (ы0) и не кратна ей |
где га |
... J, то в системе су
V
Дш - | сод—ш|
твуют колеоания двух частот, проявляющиеся в виде биений с, разностной ча стотой |и>в—со0|. С умень
шением расстройки меж ду частотами и о>0 про
исходит понижение тона биений, а при некотором \в значении Дш — )а>в—а>0|, за
висящем от соотношения амплитуд, частота авто колебаний становится
-точно равной частоте внешней э. д. с.:
Частота автогенератора оказывается „захваченной* часто той внешней э. д. с. На рис. 4.7 изображена зависимость час тоты биений от частоты возбуждения. При изменении частоты от шх до о)2 имеет место захватывание частоты автогенера
114
тора, и частота биений Дю равна нулю. Явление захватывания частоты используется на практике для осуществления прину дительной синхронизации автогенератора с помощью мало мощного постороннего источника колебаний. Строгая теория .
явления |
захватывания ■весьма |
сложна, поэтому ограничимся |
|||||
лишь |
качественным, |
рассмотре |
|||||
нием |
явления |
захватывания |
на |
||||
примере |
одноконтурного |
авто |
|||||
генератора |
с |
трансформаторной |
|||||
обратной |
связью (рис. |
4.8). |
При |
||||
отсутствии внешнего воздействия |
|||||||
фазовые соотношения в рассмат |
|||||||
риваемой |
схеме могут быть вы |
||||||
ражены |
при |
помощи |
векторной |
||||
диаграммы, |
|
изображенной |
|
на |
|||
рис, 4.9а. Действительно, если |
|||||||
предположить, что средняя кру |
|||||||
тизна |
и |
коэффициент |
обратной |
.связи |
вещественны, |
то условие баланса фаз |
®г= 0 определяет |
|
синфазность напряжения на |
контуре Um и |
амплитуды первой |
||
гармоники анодного тока. и |
(сопротивление контура активно). |
|||
Так |
как средняя |
крутизна |
вещественна, др напряжение на |
|
сетке |
(пренебрегая |
реакцией |
анодной цепи) |
синфазно с 1а1. |
Включение гармонической э. д. с.
и — Umg cos uigt
с, частотой, равной частоте автоколебаний (шв= « 0), и амплиту дой Umg<^U0C не изменит фазовых соотношений в рассматри ваемой схеме (рис. 4.9б).
•Изменим несколько частоту внешней э. д. с., например увеличим ее относительно частоты автоколебаний на некото-
|
* |
/А«> |
<Д1). Так |
как шв ¥=%, то |
вектор Umg не- |
||
рую величину Д«> |
|
||||||
будет совпадать с вектором Uoc, а начнет |
медленно вращаться |
||||||
в |
положительном |
направлении |
(против |
часовой |
стрелки) |
||
с |
мгновенной угловой частотой |
Дш = ((ов — <о0). |
Это |
приведет |
к тому, что вектор напряжения Um (а так как коэффициент обратной связи вещественен, то и вектор напряжения Uoc)
8* |
115 |
в момент времени t будет отставать от Umg на угол « —
- ^i\wdt (рис. |
4.9в). |
|
|
|
о |
первой гармоники |
анодного |
тока, |
синфазная |
Амплитуда |
||||
с напряжением |
на управляющей |
сетке Ugl, |
вектор |
которого |
является суммой векторов Uoc и Umg, будет опережать напря жение на контуре Um на некоторый угол ®z.
Опережение амплитудой тока и напряжения на контуре Um возможно лишь в том случае, если сопротивление контура на частоте генерируемых колебаний будет иметь емкостный характер.
Последнее имеет место, если частота генерируемых коле баний со больше резонансной частоты контура.
Таким образом, в переходный период колебания в схеме происходят с непрерывно меняющейся частотой ш, стремящейся совпасть с частотой внешнего воздействия. Это означает, что векторная диаграмма, представленная на рис. 4.9в, вращается
вокруг точки О с переменной частотой со. |
Как только <d станет |
|||||||||||||||
равной |
, |
т. е. u)g—о> |
0, |
вектор Umg прекратит свое враще |
||||||||||||
ние, |
а угловая |
частота вращения |
векторной |
диаграммы |
уста |
|||||||||||
новится |
равной |
, т. е. будет |
иметь |
|
место |
захватывание. |
||||||||||
Очевидно, что захватывание |
будет существовать до тех пор. |
|||||||||||||||
пока |
сдвиг |
фаз между |
напряжением |
обратной |
связи |
(Uoc) |
||||||||||
и напряжением |
на сетке (Ugl) компенсируется |
сдвигом |
фаз |
|||||||||||||
между |
амплитудой |
первой |
гармоники |
|
анодного |
тока |
(/а1) |
|||||||||
и напряжением на контуре (Vт ). |
можно |
выразцть, согласна |
||||||||||||||
Сдвиг фаз между Uoz , |
и Ug\ |
|||||||||||||||
обозначениям, принятым |
на рис. 4.9в, следующим образом: |
|||||||||||||||
|
|
|
|
АВ |
|
АВ |
|
|
Umg-sin <? |
|
|
|
||||
|
|
tg?~’ |
ОВ |
|
ОС |
ВС |
" |
Uo c -UmgcosV ■ |
|
|||||||
Так как выше было предположено, |
что Umg<^U0с, то вто |
|||||||||||||||
рым слагаемым |
в знаменателе можно |
пренебречь и |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
tg ®л |
Оmg |
|
|
|
|
|
|
|
(158) |
||
|
|
|
|
|
и |
—sm ®. |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Этот сдвиг фаз должеК компенсироваться сдвигом фаз |
||||||||||||||||
между |
/а1 и Um, т. |
е. фазой сопротивления нагрузки: |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
ioL ■. . |
1 _ |
|
|
ШаЬ I |
(й |
|
|
|
|
|||
|
|
tg®* |
|
|
0)С |
|
|
(О |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0)п |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
Q-2Д(о |
|
|
|
(159) |
где ш0—резонансная частота контура.
116