Файл: Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет.pdf

частоты, измеренное за интервал времени т, от среднего ее значения, усредненного за интервал времени (, значительно больший чем с {41. Такое определение *не полностью харак­ теризует процесс изменения частоты кварцевого автогенера тора, так как создает неоднозначность из-за произвольного выбора времени т и t. Поэтому при публикации результатов исследований кварцевых автогенераторов приходится ука­ зывать время измерения. При этом, как правило, приводят ся данные только для одного произвольно выбранного вре­ мени измерения т. Это затрудняет сравнение опубликован­ ных данных.

Пригодность исследованных автогенераторов для ис­ пользования в различных радиотехнических системах удоб­ но оценивать, сравнивая данные для разных времен изме­ рения. Покажем, что это возможно.

Уходы частоты кварцевых автогенераторов являются случайным процессом, подчиняющимся нормальному за­ кону распределения 15, 6], поэтому наиболее полной обоб щенной характеристикой может служить либо ненормиро ванная корреляционная функция, либо зависимость средне квадратичного значения уходов частоты от времени изме рения. Действительно, нестабильность частоты кварцевых автогенераторов обусловлена как внутренними флюкгуационными явлениями в активном элементе схемы, де­ талях схемы, так и влиянием других дестабилизирующих факторов (старение, нестабильность источников питания, изменение температуры и др.).

Нестабильность, вызванную первой причиной, называют естественной, а вызванную второй причиной — техниче­ ской.

Упрощенное выражение относительного среднеквадра­ тичного отклонения частоты от среднего значения для есте­ ственной нестабильности имеет вид [7]:

где D — коэффициент диффузии, зависящий от природы флюктуации, ее величин и величин параметров схемы.

Для технической нестабильности можно записать (81

где АС9 — изменение эквивалентной емкости схемы АС-автогенератор а (резонатор включен между анодом и сет­ кой); Q — добротность колебательной системы автогенера­ тора; 5 — средняя крутизна усилительного элемента схемы автогенератора; величины ДСЭ , Q и 5 изменяются во вре­ мени.

В накоплении естественной и технической нестабиль­ ности есть существенная разница. Естественная нестабиль­ ность возрастает с уменьшением времени измерения, тех-

Рис. 4.1. Зависимость относительных среднеквадра­ тичных уходов частоты от времени наблюдения.

ническая уменьшается (рис. 4.1). Как видно из рис. 4.1, минимальной суммарной относительной среднеквадратич­ ной нестабильности соответствует граничное время / и з м г р . Замечено [5], что это время измерения примерно равно

разделяющим нестабильность частоты на кратковременную и долговременную. Кратковременная и долговременная не­ стабильность—понятия более общие, чем естественная и техническая нестабильность, так как обусловлены уходами частоты как за счет естественной, так и за счет технической нестабильности.

Таким образом, исходя из соотношения спектра сигнала кварцевого автогенератора и полосы пропускания квар­ цевого резонатора, долговременную и кратковременную

і 98

4.2.СИСТЕМА ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

КВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА

Генераторные вакуумные и герметизированные квар­ цевые резонаторы разных срезов выпускаются отечествен­ ной промышленностью в широком диапазоне частот в разном конструктивном исполнении.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резона­ тора (рис. 4.2) в зависимости от конструкции, частоты и спо­ соба возбуждения в автогенераторе может быть различной. На частотах свыше 100 МГц эквивалентную схему кварце­ вого резонатора дополняют паразитными емкостями и индуктивностями выводов резонатора.

Для наиболее распространенной эквивалентной схемы (рис. 4.2, а) сопротивление кварцевого резонатора может быть записано в следующем виде:

200

уменьшается;

—при б0 = 0,5 кварцевый резонатор имеет индуктив­ ное сопротивление лишь в одной точке;

—при б0 > 0,5 кварцевый резонатор всегда эквивален­ тен емкости;

ной характеристикой кварцевых резонаторов. Так, напри­ мер, при больших б0 на высоких частотах кварцевый резо­ натор не может применяться в осцилляторных схемах, где резонатор должен быть эквивалентен индуктивности, и при б0 > 0,5 он может работать только в схемах последова­ тельного резонанса. Кроме того, с увеличением б0 умень­ шается крутизна фазовой характеристики, т. е. умень­ шается частотная стабильность кварцевых автогенераторов. На высоких частотах, если не применяются специальные схемы компенсации, возможна паразитная генерация в ав­ тогенераторах из-за статической емкости резонатора. Про-

2Q1