Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
19.2.2. Схемы стабилизацииМногие методы стабилизации генераторов сверхвысоких частот основаны на применении следящих систем, в которых частота источника сравнивается с частотой опорного эталона, При этом вырабатывается напряжение, пропорциональное разности частот, которое тем или иным путем используется для корректирования частоты сигнала. В неопубликованной работе Вернера рассмотрен ряд широко используемых управляющих цепей.
Рис. 19.5. Принцип работы электронного стабилизатора частоты: а — блок-схема; б - характеристика дискриминатора с объемным резонатором, в котором выходное напряжение пропорционально миимой части коэффициента отражения. В общем виде такая схема показана на рис. 19.5, а; небольшая часть генерируемой мощности подается в схему сравнения или дискриминатор [172]. В дискриминаторе, типичная характеристика которого показана на рис. Предположим, что при размыкании и замыкании цепи обратной связи благодаря изменению рабочих условий происходит изменение частоты соответственно на
где
Величину Было разработано несколько систем стабилизации, основанных на усилении по постоянному току напряжения «ошибки», но в большинстве из них встречаются затруднения из-за динамической нестабильности, дрейфа и изменения уровня. В сверхвысокочастотном варианте [182] хорошо известной схемы Фостера-Сили фазы напряжений, поступающих в кристаллический детектор по двум различным путям, подобраны так, что когда резонатор резонирует, то они находятся в квадратуре. Оказалось, что клистронный генератор, работающий на частоте
Рис. 19.6. Стабилизатор с использованием метода стоячей волны: а — блок-схема; б - картина стоячей волиы в волноводе. (См. [172].) Стабилизатор этого типа был построен и исследован Пирчером [172], который, как показано на рис. 19.6, использовал волновод с двумя щелями связи, разнесенными на четверть волны и расположенными так, чтобы выходные сигналы каждого детектора при резонансе были равны. Коэффициент стабилизации, равный На сверхвысоких частотах можно использовать схему дискриминатора Трэвиса [222], применяя два резонатора, один из которых настроен немного выше, а другой немного ниже требуемого значения опорной частоты. Действие схемы основано на изменении коэффициента передачи мощности с частотой; наилучшая характеристика получается в том случае, когда используются наиболее крутые части резонансных кривых. На практике оказалось трудным настроить два резонатора для получения требуемого перекрытия на определенной частоте, поэтому было предложено использовать в одном и том же резонаторе два различных вида колебаний [184], например,
Рис. 19.7. Стабилизатор типа Паунда по постоянному току: а. — волноводная схема и амплитуды электрического поля; б и в — векторные диаграммы. (См. [174].) Одной из лучших схем стабилизации частоты по постоянному току представляет разработанный Паундом [173, 174] вариант, показанный в упрощенном виде на рис. 19.7. Энергия, которая поступает в дискриминатор, распространяется по путям, показанным пунктирными линиями; здесь же обозначены максимальные значения напряжения. Разности фаз напряжений, подводимых к детекторам, показаны на векторных диаграммах и с их помощью можно определить максимальные значения напряжения. Если Р есть мощность на входе дискриминатора,
Если напряжение ошибки выводится из дискриминатора наложенным на несущий сигнал, то можно использовать усиление по переменному току с тем, чтобы существенно ослабить дрейф, фоновые наводки и шумы мерцания. На этом принципе построен стабилизатор с частотной модуляцией, показанный на рис. 19.8 и исследованный Грантом [100]. На управляющий электрод генератора подается небольшое напряжение звуковой частоты с тем, чтобы его сверхвысокочастотный выходной сигнал был модулирован по частоте. Часть этого сигнала через опорный резонатор подводится к детектору.
Рис. 19.8. Стабилизатор с частотной модуляцией: а — блок-схема; б - пояснение принципа действия. (См. [100].) Если средняя частота генератора будет немного ниже или выше резонансной частоты объемного резонатора, то сигнал на выходе кристаллического детектора будет содержать составляющую на частоте модуляции. Эта составляющая будет в фазе или противофазе с частотной модуляцией в зависимости от того, будет ли средняя частота слишком низкой или слишком высокой. Составляющая на частоте модуляции усиливается и поступает в синхронизующий смеситель, с которого снимается корректирующее постоянное напряжение на управляющий электрод. Более усовершенствованные устройства предусматривают использование транзисторных схем [261] и направленных ответвителей [281].
Рис. 19.9. Резонансный метод определения направления ухода частоты. Коэффициент передачи резонатора регулируется посредством модуляции звуковой частотой его резонансной частоты. (См. [93].) Чтобы избежать неудобств, связанных с частотной модуляцией полезного выходного сигнала генератора, для образования схемы, способной определять направление ухода частоты по резонансному методу, можно модулировать внешний резонатор; примерное устройство показано на рис. 19.9. Для исключения непосредственного затягивания частоты генератор должен быть развязан от резонатора. Такой частотный стабилизатор использовался [93] на частоте
Рис. 19.10. Оригинальный стабилизатор типа Паунда на промежуточной частоте. Осциллоскоп помогает регулировке дискриминатора. (См. [174].) Усиление звуковой частоты использовалось также в дискриминаторе Тайсона [228]. В новом дискриминаторе, описанном Джонсоном [121], небольшая часть мощности генератора поступает в опорный резонатор через петлю длиной Эта петля имеет индуктивный характер, так что напряжение на ней вблизи резонанса изменяется линейно с частотой. Для того чтобы выходной сигнал дискриминатора был независим от мощности, связь между индуктивной петлей и резонатором изменяется с частотой В большинстве широко применяемых схем частотной стабилизации используется дискриминатор промежуточной частоты, предложенный Паундом [173, 174]. Небольшая часть выходной мощности генератора делится, как показано на рис. 19.10, двойным волноводным тройником; одна половина идет к объемному резонатору, а другая — к диодному модулятору. Диод согласован с волноводом на сверхвысокой частоте Поскольку объемный резонатор согласован, то на резонансной частоте он не отражает, но на частотах, немного отличающихся от резонансной, часть сигнала отражается и делится двойным волноводным тройником между детекторным и входным плечами. Волны от модулятора и резонатора, достигающие детектора, смешиваются и дают сигнал на частоте
где М — максимальное значение коэффициента отражения кристаллического модулятора. При оптимальных условиях остаточная частотная модуляция из-за шума определится по формуле
где Другим вариантом, использующим дискриминатор промежуточной частоты Паунда, является равноплечая схема, описанная Туллером, Галовеем и Цаффарано [225]. Из рис. 19.11 можно видеть, что эта схема отличается от оригинальной тем, что смеситель и кристаллический модулятор поменялись местами. Такая схема расширяет область частот, получаемую без регулировки примерно от 4 до 12%, что эквивалентно улучшению стабильности примерно в четыре раза. Работает равноплечая схема Паунда подобно оригинальной [108]; Эссен [73] получил очень хорошие результаты на частоте температуре с точностью до
Рис. 19.11. Дискриминатор равноплечего стабилизатора Паунда. На вставке приведена векторная диаграмма. (См. [225].) Равноплечая схема Паунда использовалась также вместе с медленно действующей электромеханической системой; такой стабилизатор с двойным контуром регулирования реагирует как на медленные, так и на быстрые возмущения [182].
|
1 |
Оглавление
|