Файл: Грабовски, К. Параметрические усилители и преобразователи с емкостным диодом.pdf

при изменении параметров любых элементов эквивалентной схемы, в том числе и параметров диода.

Среднее время для расчета конструктивных параметров усилителя составляет одну — две минуты, расчет одной частотной характеристи­ ки при фиксированных параметрах занимает менее одной минуты.

Приведенная программа не содержит этапа оптимизации полосы пропускания усилителя с помощью корректирующих контуров. Сле­ дует также отметить, что большое число частотно-зависимых элементов в колебательной системе привело к тому, что полученная полоса про­ пускания меньше потенциально возможной.

) Рассчитано для схемы без потерь.

Как видно из табл. П.З, некоторые отклонения фактических па­ раметров усилителя от расчетных сравнительно невелики и обуслов­ лены конструктивными допусками, отличием реализованного коэф­ фициента модуляции от расчетного, потерями в схеме, влиянием от­ верстий накачки и т. п. Тем не менее, полученные результаты достаточ­ но хороши для такого рода сложных устройств, каким является ре­ генеративный параметрический усилитель, и демонстируют несомнен­ ную перспективность машинных методов расчета.

I I . 2 . ОПТИМИЗАЦИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ С П О М О Щ Ь Ю ЭВМ

Применение дополнительных корректирующих контуров в сиг­ нальной цепи параметрического усилителя позволяет существенно рас­ ширить его полосу пропускания. Обычно оптимальные добротности корректирующих контуров определялись с помощью методов класси­ ческого синтеза при упрощающих предположениях, что вносимое отрицательное сопротивление не зависит от частоты 15, 10], при этом

258

частотная характеристика устройства задавалась той или иной кано­ нической формой (например, баттервортовской или чебышевской). Применение электронно-вычислительной техники позволяет решать эту задачу в более общем виде при следующих исходных данных:

—сигнальная и холостая частоты,

—резонансный коэффициент усиления,

—внешние добротности сигнального и холостого контуров,

—допустимая неравномерность частотной характеристики в по­ лосе пропускания,

—общее количество колебательных контуров в системе.

Рис. 11.3. К определению ширины полосы пропускания по заданной неравномер ности.

При этом основным требованием, предъявляемым к частотным свойствам системы, является максимальная ширина полосы пропу­ скания, определяемая по величине допустимой неравномерности в худ­ ших точках характеристики (рис. П.З). Требования к форме частотной характеристики не задаются.

Поскольку число конструктивных параметров реальной цепи су­ щественно больше числа параметров эквивалентной схемы, то необ­ ходимым этапом оптимизации регенеративного параметрического уси­ лителя является оптимизация его идеализированной модели, которую можно представить в виде лестничной цепи из простых контуров, настроенных на сигнальную и холостую частоты, и идеального преоб­ разователя частоты (рис. П.4) [5]. При этом корректирующая цепь в системе полностью характеризуется добротностями входящих в нее контуров.

Входная проводимость такой системы при одном корректирующем контуре на холостой частоте выражается цепной дробью, удобной для машинного метода анализа:

Y(X, a ) = j P n * i +

A o

где a — параметр регенерации, Хг = 2Q1Af/f1 — обобщенная растройка сигнального контура, Ко — резонансное значение входного КБВ системы на сигнальной частоте при отсутствии регенерации [5],

Рис. 11.4. Идеализированная лестничная схема параметрического усилителя с сиг­ нальной и холостой корректирующими цепями.

Рг — нормированные добротности звеньев лестничной цепи, g — про­ водимость генератора, g x — проводимость, обусловленная потерями в диоде на частоте сигнала / 0 , g'i — проводимость, обусловленная по­ терями в диоде на холостой частоте /о, g H — проводимость дополнитель­ ной нагрузки на холостой частоте, [Г] — матрица проводимости пре­ образователя частоты [11]:

Рг = Qi/Qj, Р/ = Q//o/Qi/o — отношение полосы пропускания сигналь­ ного контура к полосам пропускания контуров холостой цепи, Ко — резонансное значение КБВ холостой цепи при отсутствии регенерации, Qt — внешние добротности контуров сигнальной цепи; Q/ — доброт­ ности контуров холостой цепи при нормировке на проводимость по­ терь в диоде.

260

номерность в полосе пропускания.

Поскольку параметрический усилитель, как и любая регенера­ тивная система, потенциально неустойчив, то в процессе машинной оптимизации необходимо следить за тем, чтобы сравниваемые (иско­ мые) решения находились в области устойчивости во всем диапазоне изменений параметра регенерации: 0 < а < а 0 + Аа0 , где Аа0 — запас на устойчивость. В противном случае система может возбудиться при уменьшении и даже при небольших флюктуациях накачки. При машинных методах оптимизации можно использовать любые извест­ ные критерии устойчивости. Однако для систем с общим числом кон­ туров, не превышающим трех-четырех, достаточно удобными оказы­ ваются алгоритмы Рауса — Гурвица [5].

Результаты оптимизации параметрического усилителя отража­ тельного типа для однозвенной и двухзвенной коррекции в сигналь­ ной цепи и для одиночного холостого контура приведены в [5]. Опти­ мизация проводилась по четырем вариантам усилителей с коэффициен­ тами усиления на резонансной частоте 10, 12, 15 и 20 дб. В каждом случае найдены величины нормированной добротности корректирую­ щего контура в функции параметра 61(0 ^ BJ ^ 5) при различных допустимых неравномерностях в полосе пропускания. В процессе ма­ шинного счета для каждого варианта на печать выдавались: опти­ мальные нормированные добротности корректирующих контуров В; , зависимость коэффициента усиления от величины безразмерной рас­ стройки Xlt значения максимальной полосы пропускания по задан­ ному уровню неравномерности, для которого производилась опти­ мизация, зависимость холодного К.БВ системы с найденными опти­ мальными добротностями корректирующих контуров от величины безразмерной расстройки Хг.

Результаты оптимизации приведены в виде графиков, позволя­ ющих решить инженерную задачу оптимизации амплитудно-частотной характеристики параметрического усилителя при помощи однозвенной и двухзвенной коррекции в сигнальной цепи по известным значениям добротности его колебательной системы с диодом. Эти добротности могут быть определены по результатам холодных измерений [5].

П.З. МАШИННЫЙ СИНТЕЗ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОГЛАСУЮЩЕГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Одновременно с задачей определения оптимальных добротностей корректирующих контуров в сигнальной цепи параметрического уси­ лителя (§ II . 2) возникает задача их реализации.

261