Файл: Приемные устройства радиолокационных сигналов конспект лекций..pdf

Из этого выражения можно сделать ряд важных выводов,- • 1. Уменьшая емкость контура, можно запасти в нем за счет

источника накачки дополнительную энергию. Приращение энергии оказывается тем большим, чем больше начальное напряжение По­ следовательно, емкость целесообразно уменьшать в те моменты времени, когда напряжение на ней достигнет максимального зна­ чения.

2.Увеличение запаса энергии растет пропорционально относи­ тельному изменению емкости. Следовательно, в реальных конструк­ циях ПУ нужно стремиться к увеличению девиации емкости ДС.

3.При отсутствии начального запаса энергии в конденсаторе Н0 равно нулю, источник накачки не производит работы против сил поля и приращение энергии в контуре также будет равным нулю.

Процесс усиления колебаний в контуре при изменении емкости

Сза счет энергии накачки можно пояснить с помощью временных

диаграмм рис. 7.

Рис. Т

На рис. 7,а показано напряжение полезного сигнала, которое возникает на пластинах конденсатора под действием источника. В моменты времени, когда напряжение на конденсаторе достигает максимального значения, его емкость уменьшается' (рис. 7,6) путем раздвигания пластин.

Напряжение между пластинами в соответствии с (3) увеличи­ вается (рис. 7е,), возрастает, потенциальная энергия, запасенная в конденсаторе. В последующую четверть периода емкость разряжа­ ется через индуктивность контура и сопротивление нагрузки.

Часть энергии, запасенной в конденсаторе, поступает в катушку индуктивности, другая часть рассеивается на активном сопротивле­ нии контура и в нагрузке.

Емкость конденсатора увеличивается до начального значения Со, когда напряжение на емкости равно нулю. Источник накачки при этом не затрачивает, никакой энергии на преодоление сил поля.

18

Следовательно, энергия, запасенная в конденсаторе, при уменьше­ нии емкости поступила в контур, а часть ее запасена в индуктив­ ности. При изменении емкости конденсатора во времени по закону рис. 7,6 происходит новое пополнение энергии в контуре на частоте

сигнала.

В первый момент после включения усилителя потери в контуре невелики и большая часть энергии накачки идет на усиление при­ ложенных колебаний. Но по мере нарастания колебаний начинают расти и потери в контуре. Может наступить момент, когда в среднем за период мощность накачки и мощность потерь (с учетом потерь в полезной нагрузке усилителя) выравниваются. Параметрический усилитель переходит .в установившийся режим.

Следует заметить, что если сближать пластины конденсатора в моменты максимального на них напряжения и раздвигать их в те моменты времени, когда напряжение равно нулю, то будет иметь место не усиление, а ослабление колебаний источника сигнала и его энергия будет через посредство энергоемких параметров кон­ тура передаваться в генератор накачки.

Таким образом, для получения максимального усиления в сиг­ нальном контуре должны быть соблюдены два условия:

1) Частота изменения емкости должна быть равна удвоенной частоте сигнала;

2) моменты максимумов сигнального напряжения (по модулю) должны совпадать с моментами уменьшения емкости.конденсатора, что означает поддержаниё определенных фазовых соотношений между напряжением и изменением емкости.

В принципе реактивный параметр при выполнении второго усло­ вия может изменяться с частотой

(5)

где

п=1, 2, 3,...

fu /н — частоты сигнала и накачки.

Однако при /г>1 в случае одинаковой глубины модуляции в контур от генератора ,накачки попадается в п раз меньше энергии. Поэтому режим работы при п= 1 является энергетически более вы­ годным.

В реальных схемах совершенно не обязательно изменять ем­ кость механическим способом по прямоугольному закону. Практи­ чески гораздо легче осуществить изменение емкости электрическим путем по синусоидальному закону. При этом переход от скачкооб­ разного закона изменения емкости к синусоидальному с соблюде­ нием приведенных выше условий, устанавливающих необходимые частотные и фазовые соотношения между сигналом и накачкой, не изменяет характера процесса усиления. Емкость в таком случае из­

19

бигармонический соответствует/ н= /і+ /2^ 2 /1.Прнчем если оба ко'

Возможен и однополосный бигармонический режим одноконтур­ ного ПУ.

При достаточно большой частоте биений А/ колебания на ча­ стоте fi можно отфильтровать в цепях, включенных после ПУ. В этом случае колебания разностной частоты на полезной нагрузке не выделяются. Хотя при заданной глубине модуляции реактив­ ного параметра коэффициент передачи усилителя в бигармоническом режиме будет иметь меньшую величину, однако из-за отсут­ ствия биений в нагрузке такой режим оказывается весьма полез­ ным и используется в практических схемах.

С увеличением частоты биений А/ все труднее становится соз­ давать одноконтурные ПУ ввиду частотных ограничений в сигналь­ ном фильтре. Поэтому переходят к схемам двухконтурных ПУ (рис. 10,а), создавая для каждого из колебаний отдельный резо­ нансный контур, и связывают их. посредством нелинейной реак­ тивности (емкости).

тI

Рис. 10

В таких ПУ автоматически исключается возможность выделе­ ний колебаний разностной частоты на Полезной нагрузке, вклю­ ченной в сигнальный контур. Контур разностной частоты в этом случае называют холостым (не несущим полезной нагрузки),, а колебания, возбуждаемые в контуре вследствие модуляции реак­ тивного параметра,— колебаниями холостой частоты:

/х /р —fa-

На рис. 10,6 показаны спектры колебаний, возникающих в кон­

21