Файл: Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 75
Скачиваний: 0
6b
Стабильности частоты генератора на ЛЕВ определяется ДОб- рртчоотыо и эталанноатью резонатора, а также вталоннортьв пет ли обратной связи и стабильцортью источников питания, При оптимальной выбранной доо'ротнооти контура, наготовленного, например, из стали, температурная стабильность частоты генератора при изменении температуры в диапазона +30° соотавит величину порядка 10 “^,
В ряда современных радиотехнических оистем, например в радиолокационных станциях о оптимальной обработкой сигнала, попользуются импульсные оигналы о линейной частотной модуля цией, На рио.В.ХЙ приведена блок-схема импульсного чаотоТномодувированногО генератора на ЛЕВ.
Рис.2.13, Блок-схема импульсного ЧМ генератора' на ДЕВ; Ф - фильтр} ЭФВ - электронный фазовращатель) АТ - -аттенюатор; НО - направленный ответвитель; ГШ - подмоду лятор; М - модулятор; ФУ - устройство, формирующее напряжение пилообразной формы
Назначение большинства элементов схемы генератора было рассмотрено выше. Электронный фазовращатегь и формирующее уст ройство обеспечивают изменение сдвига фазы в цепи обратной свя зи по линейному закону. В качестве электронного фазовращателя может быть использован либо полупроводникрвегй, либо ферритовый фазовращатель СВЧ, каждый из которых, может обеспечить линейновозрастающий фазовый сдвиг 60 - 10 0 градусов.
'66
Принцип работа схемы, чслользуйщей полупроводниковый фа зовращатель, Поясйяётой ВрёМенНыМИ диаграммами, приведённый!! на рио.2Д 4.
Рйо.2.14. Временные диаграммы напряжений, фазы и Частоты генератора
При подаче на первый анод модулирующего импульса («■* ) генератор возбундаетоя На собственной частоте, определяемой параметрами лампы и цепи обратной связи. Синхронизирую*^ им пульсы о подмоЛулятора подаютоя на вход формирующего уотройства, вырабатывающего напряжение, изменяющееся по линейно му закону, которое в свою очередь вызывает изменение фазы в линии обратной овяэи о помощью полупроводникового фазовращате ля по линейному закону (в ).
5. Комбинированное использование ЛЕВ в . передающих устройствах
Широкая полоса частот, усиливаемых ЛЕВ, позволяет иополь^о- ватв^для односменного усиления двух и более СВЧ сигналов,раз несенных друг относительно друга настолько, чтобы обеспечить
67
необходимую степень раофильтровки. Возможность одновременного усиления нескольких сигналов позволила создать схему с много кратным использованием ЛЕВ (рис.2.15).
*
Рис.2.15. Блок-схема двухкратного усилителя |
|
на ЛБВ |
* |
В этой схеме однократно усиленный сигнал СВЧ отражается от выходного полосового фильтра &», расстроенного относительно входной частоты, и через фильтр попадает на смеситель СМ. Здесь с помощью гетеродина Г производится сдвиг частоты на несколько процентов от*несущей. Преобразованный сигнал вновь проходит через фильтр на вход ЛБВ, где вновь усиливается, и через выходной фильтр попадает в нагрузку, для каждой дополни тельной кратности необходимо добавлять смесите*^ с двумя фильт рами, а гетеродин может быть общим.
При |
двукратном усилении'на ЛБВ, имеющей коэффициент усиле |
|
ния 30 дб,может быть получено усиление сигнала 45 - 50 дб. |
||
Общий коэффициент усиления при многократном усилении |
||
|
|
Нм - т К - 2m d(p > |
где т |
- |
кратность использования; |
dtp |
- |
потери в фильтре. |
Схема многократного усиления на ЛЕВ позволяет также полу чить выигрыш по потребляемой мощности ji надежности аппаратуры по сравнению со схемой, в которой последовательно включается большое число каскадов.
Однако в этих схемах необходимо тщательно подбирать режим работы ЛБВ для обеспечения минимальных взаимных помех усили
ваемых сигналов. В частности |
при работе в режиме малого сигна |
|
ла могут.быть обеспечены приемлемые значения коэффициентов |
||
переходной паразитной |
модуляции. Схема двукратного уоиления |
|
на ЛБВ используется в |
связной |
аппаратуре, установленной на |
искусственных спутниках Земли, гдо экономичность и надежность применяемых схом являетоя основным фактором.
В последнее время для повышения стабильности частоты в схеме передатчиков со сдвигом частоты стали широко использоватьоя гетородины СВЧ, стабилизированные при помощи кварца.
Выходные мощности этих гетородинов для обеспечения нормаль ного режима работы мощного омеситадя должны составлять несколь ко десятков милливатт. Поскольку в таких гетеродинах исполь зуются многокаскадные умножители частоты о малым общим к .п .д .,тв для получения необходимой выходной мощности на входы умножите лей должны подаваться мощности в несколько ватт, а в каскадах умножителей должны использоваться мощные СВЧ диоды или транзис торы.
Задача создания мощного стабильного сигнала значительно облегчается (а потребление мощности снижается) при использова нии так называемой рефлеконой схемы, где гетеродинный сигнал усиливается в выходной ЛБВ передающего устройства оовмеотно с чаототномодулированныы сигналом. Рефлексная схема представлена
на рис.2*16. |
|
|
|
|
|
В этой схеме фильтры |
и,Ф2 широкополосные и настроены |
||
на |
несущую частоту ЧМ сигнала, фильтры Ф^ и |
узкополооные и |
||
настроены на частоту гетеродина. |
|
|||
|
Гетеродинный сигнал |
поступает на вход ЛБВ через фильтр Ф3 , |
||
а после усиления в ЛБВ |
подается на смеситель через фильтр Ф^. |
|||
|
Коэффициент усиления гетеродинного сигнала будет равен |
|||
коэффициенту усиления ЛБВ за |
вычетом затухания в фильтрах Ф-j' |
|||
к |
В данной схеме имеется |
отдельный блок |
гетеродина, который |
|
увеличивает габариты и все передатчики в целом. Гетеродин мож но исключить путем использования ЛБВ в режиме генерирования
G9
Рис.'2,16. Рафлеконая схема усиления на ЛЕВ
гетеродинного сигнала и усиления ЧМ сигнала. Дляэтого ЛЕВ охватывается внешней петлей обратной связи с установкой в пет ле выоокодобротного резонатора (рис.2 .17), а на выходе лам пы включается полосовой фильтр Ф^, настроенный на частоту ЧМ оигнала и прапятотвуиций прохождению в нагрузку ЛЕВ гетеродин ного оигнала. Подача гетеродинного сигнала на смеситель осу ществляется с помощью установленного в петле обратной связи направленного ответвителя. Защита от прохождения на смеситель преобразованного ЧМ оигнала производится при помощи полосового фильтра Ф3 , настроенного на частоту гетеродина.
Рис.2,17. Блок-схема комбинированного использо вания ЛЕВ в качестве усилителя мощности
и гетеродина-
70
В рассматриваемой схеме усилительная ЛЕВ является одно временно нелинейным элементом, ограничивающим амплитуду колебаний гетеродина. Уровень сигнала гетеродина можно регулиро вать путем изменения затухания аттенюатора. При этом, однако, невозможно сделать мощность гетеродина много меньшей мощнооти выходного оигнола без опасения сорвать колебания. Из-за гене рации колебаний происходит заметное снижение мощности усили ваемого ЧМ сигнала, которое может составить несколько десятков процентов.
ЧМ сигнал на входе ЛЕВ оказывает влияние на гетеродинный сигнал. Поскольку ЛЕВ работает в нелинейном режиме, то при увеличении уровня входного сигнала происходит снижение мощнос ти вплоть до срыва колебаний (рис.2.18). При увеличении уровня входного ЧЫ сигнала при малом гетеродинном сигнале до некото
рого |
значения |
входного |
ЧМ сигнала мощность гетеродин |
ного |
сигнала |
изменяется слабо, |
а затем колебания частоты гете |
родина срываются. Оптимальным является режим слабого сигнала (линейный режим) до значений входной мощнооти
Рбх W < Pfx vn. . •
Здесь возможна также некоторая паразитная амплитудная и частотная модуляция гетеродинного сигнала за счет паразитной амплитудной модуляции ЧМ сигнала и собственной ЧМ усиливаемого сигнала.
Рис.2.18. Зависимость выходных мощностей ЧМ сигнала и гетеродинного сигнала - от входной мощности ЧМ сигнала
71
Стабильность частоты гетеродина в рассматриваемой схеме может быть получена такой не, как при использовании ЛЕВ, толь ко в режиме--генерирования при уолопни правильного выбора ре жима лампы по входной мощности и достаточно выоокой добротнооти контура в цепи обратной овязи.
Л И Т Е Р И J РА
1. Дробов С.А., Бычков С.и. Радиопередающие устройства. "Со ветское радио", 1969.
2. Кукк К .б ., Соколкнский В.Г. Передающие устройства многока нальных радиорелейных систем связи. "Связь", 1968.
3. Трошанов К.А. Радиоаппаратура на лампах бегущей волны. Судпрогиа ,1 9 6 1 ,
4.Минаев М.И. Особенности работы ЛБВ в режиме одновременного генерирования и усиления двух сигналов различных частот. Тезисы докладов Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио и связиста, секция электроники, Мооквв, 1971,
|
стр, 25. |
|
|
5. Минаев М.И. |
Одновременное генерирование частотномодулиро- |
||
|
взнного и немодулированного сигналов ЛБВ. В об. "Некото |
||
|
рые физико-технологические аспекты создания электроваку |
||
|
умных приборов", "Наука и техника", 1971, стр. 157. |
||
6 . |
Верещагин Е.М. Модуляция в |
генераторах СВЧ. "Советское • |
|
|
радио", 1972. |
|
|
7. |
Минаев М.И. |
Многокаскадные |
передатчики сверхвысоких |
|
частот. МРТИ, 1972. |
|
|
8. |
Минаев М.И, |
Искажения модулированных колебаний в уси |
|
|
лителях пролетного типа. МРТИ, 1973. |
||
Г Л А В А I I I
МАГНЕТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ПЕРЕДАТЧИКИ
I . Общие сведения о магнетронных генераторах
Не останавливаясь на аналитических соотношениях и теории движения электронов в скрещенных электричес ких и магнитных полях, известных из программы других курсов, напомним краткую характеристику физических процессов в магнетроне.
При подаче постоянного анодного напряжения электро ны, имитируемые катодом, двигаясь в окрещенных электри ческом и магнитном полях, начинают описывать эпициклоидальние траектории, отмеченные на рис. 3.1 индексом 3.
'Рио, 3 .1 . Траектории движения электронов
Совокупность электронов образует электронный ро тор, вращающийся в пространстве взаимодействия с не которой угловой скоростью (Dp . Вначале этот ротор имеет форму цилиндра, плотность объемного заряда ко торого по всей окружности одинакова, Имеются, одна ко, малые флюктуации плотности объемного заря, хв флюктуации, а также тепловое движение электронов ко лебательной системы вызывают в ней флюктувционные ко лебания.