Файл: Найдеров, В. З. Специальные радиотехнические измерения.pdf

прибор служит также для фиксации настройки в резонанс колеба­ тельной системы прямоотсчетного измерителя частоты. Подобные схемы построения имеют генераторы стандартных сигналов типов Г4-11А и Г4-32А.

Генераторы СВЧ требуют особо тщательной экранировки, так как с увеличением частоты облегчается утечка мощности СВЧ че­ рез малейшие отверстия. Во избежание утечки по проводам пита­ ния их выполняют в виде коаксиальных кабелей со специальным наполнителем, хорошо поглощающим энергию СВЧ. Особые тре­ бования предъявляются также к источнику питания генератора — он должен обладать жесткой стабильностью питающих напряже­ ний и токов, так как от этого зависит стабильность параметров сиг­ налов задающего генератора (главным образом, частоты).

Примерами СВЧ-генераторов могут служить генераторы Г4-83, Г4-56, Г4-11А, Г4-32А. Например, генератор Г4-32А имеет диапазон частот 8,82—12,1 ГГц, погрешность установки частоты 0,2%, не­

стабильность частоты ± 1,10~4;диапазон калиброванной выходной

мощности 2-10 8—200 мкВт (2-10 14—2-10 4 Вт); милливаттный выход обеспечивает выходную мощность до 4 мВт на нагрузке 50 Ом. Сечение волновода 23X10 мм2. Предусмотрены режимы не­ прерывной генерации и импульсной модуляции. В генераторах

Г4-56 и Г4-83 предусмотрена также возможность частотной моду­ ляции.

^Проявление когерентных источников электромагнитных колеба­ ний инфракрасного и оптического диапазонов позволяет ставить

30

вопрос о создании соответствующих измерительных генераторов, назначение которых аналогично назначению измерительных гене­ раторов более длинноволновых диапазонов, а технические характе­ ристики определяются применяемыми элементами, прежде всего параметрами применяемых квантовых генераторов.

В зависимости от назначения измерительных генераторов в них могут быть использованы оптические квантовые генераторы раз­ личных типов: непрерывного излучения (газовые, полупроводнико­ вые и твердотельные), импульсного периодического излучения (прежде всего газовые) и моноимпульсные твердотельные.

Например, газовые квантовые генераторы непрерывного дейст­ вия имеют следующие параметры:

—длина волны от 0,5 до 10,6 мкм;

—максимальная мощность от 20 мВт до 100 Вт;

—нестабильность частоты ( без применения специальных мер)

1 0 '6- 10-5;

— расходимость луча 30"—50'.

Спектральный состав излучения определяется геометрией при­ меняемого в генераторе открытого резонатора. Обычно излучение состоит из нескольких линий, отстоящих друг от друга по частоте на расстоянии от 1 МГц до нескольких сот мегагерц. Спектраль­ ная ширина каждой линии в обычных условиях не превышает не­ скольких килогерц.

Модуляция света в генераторах может осуществляться разно­ образными модулирующими устройствами (электрооптическими, магнитооптическими, механическими и пр.).

§ 2.3. ИМПУЛЬСНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Импульсные измерительные генераторы, т. е. источники им­ пульсных сигналов той или иной формы, применяются при исследо­ ваниях, испытаниях, регулировке импульсных схем и устройств, при снятии переходных характеристик отдельных узлов аппарату­ ры, при измерении временных интервалов, служат импульсными модуляторами маломощных генераторов СВЧ и т. д.

Метрологическими характеристиками импульсных измеритель­ ных генераторов являются:

—желательная форма импульса;

—перечень параметров, описывающих эту форму;

—пределы регулировки каждого из параметров;

—максимально-допустимая погрешность установки или конт­

роля каждого из параметров;

— допустимая временная нестабильность параметров.

Кроме основных параметров, реальный импульс характеризу­ ется паразитными параметрами, которые определяют нежелатель­ ное отклонение его формы от идеальной. Величины паразитных параметров также относятся к метрологическим характеристикам (для генератора прямоугольных импульсов — длительности фрон-

31

та и спада, снижение вершины; для генератора пилообразных им­ пульсов — коэффициент нелинейности прямого хода и т. д.).

Рассмотрим принципы построения некоторых типов импульсных измерительных генераторов.

Наиболее широкое применение находят генераторы импульсов прямоугольной формы, основными регулируемыми параметрами которых являются длительность т, амплитуда Um и частота повто­ рения F (либо период T=l/F).

Измерительные генераторы периодической последовательности прямоугольных импульсов выполняются согласно структурной схе­ ме, приведенной на рис. 2.13.

■>егѵлиро6кэ Г Регулиро6*а ^ Рпѵлироіхг t" PewupcS*a Um

Рис. 2.13.

Задающий генератор вырабатывает напряжение, частота кото­ рого, регулируемая в заданных пределах, определяет частоту сле­ дования выходных импульсов измерительного генератора. В каче­ стве задающего генератора чаще всего используется блокинг-ге- нератор либо мультивибратор. Задающий генератор может рабо­ тать либо в автоколебательном режиме, либо в ждущем режиме (в режиме внешнего запуска). Он также вырабатывает импульсы для синхронизации или запуска различных внешних устройств (например, осциллографа, работающего в режиме внешней синхро­ низации). В ряде случаев в качестве задающих генераторов ис­ пользуются генераторы синусоидальных колебаний. Они обеспе­ чивают более высокую стабильность и точность установки частоты, но требуют наличия дополнительных каскадов для преобразова­ ния синусоидальных колебаний в последовательность импульсов. При необходимости особо высокой точности установки частоты повторения в качестве задающего используется генератор синусои­ дальных колебаний с кварцевой стабилизацией частоты.

Блок внешнего запуска позволяет запускать задающий генера­ тор сигналами от внешнего источника или осуществлять однократ­ ный запуск задающего генератора, например, нажатием кнопки. Для запуска задающего генератора внешним сигналом он должен быть предварительно переведен в ждущий режим. При внешнем за­ пуске частота следования выходных импульсов генератора равна частоте запускающего сигнала. В состав блока внешнего запуска

32

обычно входят усилитель и переключатель полярности импульсов запуска.

Блок задержки предназначен для создания регулируемой вре­ менной задержки выходных импульсов относительно импульсов за­ дающего генератора (т. е. относительно синхронизирующих им­ пульсов). В состав блока задержки могут входить искусственные линии задержки (ступенчатая регулировка) и электронные спус­ ковые схемы (плавная регулировка). Искусственные линии за­ держки, состоящие из звеньев фильтров нижних частот, приме­ няются для получения фиксированных значений задержки до 10— 20 мкс. Для получения плавно регулируемой задержки большой длительности наряду со спусковыми устройствами используются схемы с генератором линейно изменяющегося напряжения и срав­ нивающим устройством.

Блок формирования импульсов формирует импульсы требуемой формы, амплитуды и длительности, работает в ждущем режиме и запускается импульсами, поступающими с блока задержки. Час­ то формирование выходных импульсов осуществляется путем раз­ дельного формирования переднего и заднего фронтов с помощью блокинг-генераторов. Для этой же цели применяются спусковые устройства и искусственные линии формирования. Плоская верши­ на импульсов часто формируется амплитудным ограничителем.

Выходной блок служит для согласования блока формирования с нагрузкой, для регулировки амплитуды импульсов и изменения их полярности. В его состав могут входить Катодный повторитель, усилитель и инвертирующий каскад для получения импульсов различной полярности.

В состав измерительного блока входит обычно устройство для измерения амплитуды импульсов, а иногда осциллографический Индикатор, позволяющий наблюдать форму выходных импульсов и контролировать их частоту следования.

Декадный делитель позволяет ослабить импульс выходного блока в 10, 100 раз и т. д.

Примером генератора прямоугольных импульсов может слу­ жить прибор Г5-15, имеющий следующие метрологические харак­ теристики:

— длительность импульса 0,1—10 мкс;

—• погрешность установки длительности импульса ± (0,lt-f f0,03) мкс;

—частота следования импульсов 40 Гц—10 кГц (имеется од­ нократный запуск);

—длительность задержки 0,1 мкс—1000 мкс;

—амплитуда импульсов обеих полярностей 10—100 В (без де­ лителя).

Разновидностью генераторов прямоугольных импульсов явля­ ются генераторы наносекундных импульсов. Они применяются при испытании быстродействующих ЦВМ, устройств многоканальной

радиосвязи, для снятия характеристик ймИулЬСны* систем, исследования переходных процессов в высокочастотных полупроводнико­ вых приборах и ферритах и т. д.

Эти генераторы выполняются примерно по рассмотренной структурной схеме (рис. 2.13), но характеризуются рядом осо­ бенностей. Основное отличие заключается в специфике схемы фор­ мирующего устройства, а также в более жестких требованиях к широкополосности выходного устройства, что диктуется необхо­ димостью передачи без искажений сформированных сигналов с

применяются лампы со вторичной эмиссией, цепи с нелинейными индуктивностями (ферритами) и конденсаторами (варикондами), туннельные диоды и т. д.

Примером генератора наносекундных импульсов может слу­ жить прибор типа Г5-47, имеющий следующие характеристики:

—длительность импульса 3—100 нс;

—длительность фронта и спада 1—3 нс;

—частота следования импульсов 20 Гц—200 кГц;

—наибольшая амплитуда выходных импульсов обеих поляр­ ностей 50 В.

В практике измерений находят также применение генераторы сдвинутых импульсов, многоканальные генераторы кодовых групп импульсов и другие.

Генератор сдвинутых импульсов — это источник периодически повторяющих парных импульсов, один из которых является опор­ ным, а второй задержан относительно опорного на определенный регулируемый интервал времени. Такие генераторы применяются для измерения временных интервалов, проверки схем временной' селекции, коммутации различных схем, при настройке и исследо­ вании импульсных систем и т. д.

Генератор сдвинутых импульсов, структурная схема которого приведена на рис. 2.14, содержит два канала — формирования опорного и задержанного импульсов. Оба канала работают от од­ ного генератора запускающих импульсов, причем задержка каж­ дого из импульсов относительно запускающего изменяется неза­ висимо. Также независимо могут изменяться амплитуда и длитель­ ность каждого из импульсов. Помимо раздельных выходов кана­ лов имеется общий выход, сигнал на котором получается путем суммирования выходных сигналов обоих каналов в общем выход­ ном суммирующем устройстве.

Примером подобного генератора является прибор типа Г5-30, имеющий следующие основные характеристики:

—частота следования пар импульсов 1—ІО6 Гц;

—длительность импульсов обоих каналов 0,4—10е мкс;

34

— амплитуда импульсов 50 В на одиночных выходах 8 В на общем выходе;

— временной сдвиг между импульсами 0—ІО6 мкс.

Рис. 2.14.

Генераторы кодовых групп импульсов — это источники сигна­

менным сдвигом и т. д. Такие генераторы применяются при на­ стройке, испытаниях и исследованиях многоканальных устройств связи, радиотелеметрических систем, импульсных устройств ра­ диоуправления и т. п.

Генераторы кодовых групп выполняются многоканальными. В них предусматриваются независимые регулировки длительности и амплитуды каждого импульса, количества импульсов, входящих в группу, а также частоты следования кодовых групп — пакетов импульсов. Кодовая группа образуется суммированием на нагруз­ ке выходных импульсов, вырабатываемых каждым каналом.

Примером генератора кодовых групп является пятиканальный генератор типа Г5-5, который имеет следующие характеристики:

—число импульсов в кодовой группе 2—5;

—длительность импульсов каждого канала 0,1—15 мкс;

—временные интервалы между импульсами 1—60 мкс;

—частота следования кодовых групп 200—2500 Гц;

—амплитуда выходных импульсов 5—50 В;

—возможная задержка первого импульса кодовой группы от­ носительно запускающего 5—1000 мкс.

Промышленностью выпускаются также генераторы сигналов специальной формы. Например, генератор Г6-1 представляет со­ бой источник сигнала, спектр которого содержит шесть гармоник,