Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987 (1083409), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Различают абсолютную и относительную нестабильность частоты передатчика. АбсолютнаЯ нестабильность Л1=11вс„— 1'1 опРеделЯетсЯ отклонением частоты колебания 1 на выходе передатчика за определенный промежуток времени относительно номинального значения 1„,м Действительное значение частоты 1 обозначается часто символом ),. Отношение 61=ЛЯ„„ называется относительной нестабильностью.
Нестабильность частоты обусловлена непостоянством питающих напряжений, изменением сопротивления нагрузки, колебаниями теплового режима и др. Нестабильность частоты передатчика вызывает необходимость расширения полосы пропускания приемника, что уменьшает его чувствительность и дальность действия РЭС. Нормы допустимой относительной нестабильности устанавливаются в зависимости от назначения РЭС и колеблются в пределах 1 1О-' — 1 1О-'е. Под выходной мощностью Р~ понимают мощность, отдаваемую выходным каскадом передатчика в антенну.
Мощность передатчика определяет дальность действия РЭС. Коэффициент полезного действиЯ (к. п.д) т1ппн— отношение выходной мощности к мощности, потребляемой от источников питания, часто измеряется в процентах. Передатчики могут работать в импульсном и непрерывндм режимах генерации электрических колебаний. В импульсных передатчиках генерируются последовательности радиоимпульсов. В передатчиках с непрерывным излучением вырабатываются непрерывные радиосигналы.
По виду модуляции несущего колебания различают передатчики с амплитудной (АМ), импульсной (ИМ), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляцией. 16 При АМ изменяемым параметром несущего колебания является' амплитуда. ИМ вЂ” модуляция несущей последовательностью йз(пульсов, ЧМ вЂ” модуляция, при которой отклонения частоты модулированного'сигнала изменяются пропорционально мгновенным значениям модулирующего сигнала..При ФМ фаза несущего колебания изменяется пропорционально мгновенным 'значениям 'модулирующегц сигнала. 2.2.
Основные структурные схемы передатчиков Структурная схема передающего устройства определяется 'на211ачением РЭС, видом излучаемых снгналов, диапазоном рабОчих частот. В простейшем передатчике (рис. 2.1) генерирование'ко- Рис. 2Л. Структурная схема передатчика с мощным генератором самовозбужденни лебаний несущей частоты 1о, их модуляция и усиление полученных сигналов осуществляется в одном каскаде — генераторе колебаний несущей частоты (ГКНЧ). В таком передатчике можно реализовать любой вид модуляции.
Однако передатчики, построенные по такой схеме, обладают большой нестабильностью частоты (бт=1 10 '). Это объясняется непрерывным изменением режима ГКНЧ вследствие воздействия на него модулирующего сигнала и влияния антенны. Меньшую нестабильность несущей частоты (бу=! 10.-а) имеют передатчики, выполненные по схеме, изображенной на рис. 2.2. Рис 22. Структурная схема передатчика с задающим генератором 2 Зак. 5034 Здесь управление параметрами несущего колебания, генерируемого задающим генератором (ЗГ), и усиление полученных сигналов осуществляется в выходном каскаде — усилителе мошности (УМ). Для уменьшения бу используются промежуточные (буферные) каскады, устанавливаемые между ЗГ и УМ.
Повышенные требования к бу приводят к необходимости построения передатчиков с использованием сложных многокаскадных схем. При этом ЗГ работают на частотах, отличных от )о. Если эти частоты ниже )о, то между ЗГ и УМ включают каскады умножителей частоты (рис. 2.3). Для стабилизации частоты ЗГ часто применяются кварцевые резонаторы, позволяющие снизить бу до 1 10 — ' —:1 ° 10 — а. При термостатировании кварцевых резонаторов может быть обеспечена нестабильность,бу=1 1О-' —:1 !О а. Рис. 2.3. Структурная схема передатчика с умножителем частоты Генерирование гармонических колебаний осушествляется в ЗГ (автогенераторах) „работающих в режиме самовозбуждения.
Принцип действия автогенераторов основан на преобразовании энергии постоянного тока в энергию переменного (синусоидального) тока радиочастоты. Автогенератор представляет собой усилитель с цепью 'положительной обратной связи. Для существования в авто- генераторе незатухающих колебаний необходимо выполнить баланс фаз и баланс амплитуд. В частном случае это означает, что напряжение'обратной связи на входе усилителя должно быть противофазным по отношению к напряжению выходного сигнала и достаточным, чтобы компенсировать затухание энергии в колебательной системе. При соблюдении этих, условий колебания обычно возникают самопроизвольно из-за шумового напряжения, причем частота генерируемых колебаний определяется параметрами колебательной системы и приближенно равна резонансной частоте контура.
В усилителях мощности нагрузкой является колебательный контур, настроенный на:частоту усиливаемых колебаний. Для получения большой выходной мощности выходной каскад работает в не. линейноы режиме. Умножители частоты также работают в нелинейном режиме.. Нагрузкой этих каскадов является колебательный контур, настроенный на частоту выбранной гармонической составляющей тока. При этом другие гармоники тока, включая и первую, подавляются.
В качестве активных элементов автогенераторов, усилителей н умножителей частоты могут использоваться транзисторы и алека тронные лампы. В диапазоне СВЧ электронные лампы с управляющими сетками находят ограниченное применение, потому что время пролета электронов между электродами становится соизмеримым с периодом колебаний на входе.
Вследствие этого коэффициент усиления электронных ламп падает. Для генерирования и усиления колебаний в этом диапазоне используются генераторы СВЧ со скоростной модуляцией электронного потока: клистроны, магнетроны, лампы бегущей волны (ЛБВ), лампы обратной вол ны (ЛОВ) и др. Эти приборы работают на принципе управления скоростью электронов. Клистроны в зависимости от особенностей работы подразделяются на пролетные и отражательные. В пролетном клистроне поток электронов, формируемый электронным прожектором (рис.
2.4, а), проходит узкий зазор между стенками первого (входного) резонатора, в котором возбуждаются колебания внешним сигналом. Пролетая зазор этого резонатора, электроны подвергаются скоростной модуляции, в результате чего в пролетном пространстве группируются их сгустки. Сгустки электронов за счет электростатической индукции наводят во втором контуре колебания той же частоты. Энергия этих колебаний элементом связи отводится в нагрузку.
При наличии положительной обратной связи между выходным и входным резонаторами система будет работать как генератор с самовозбуждением. Пролетные клистроны могут работать как в импульсном, так и в непрерывном режиме н использоваться в радиолокационных, радионавигационных и радиосвязных устройствах. Их выходная мощность составляет десятки киловатт в непрерывном режиме и десятки мегаватт в им».
пульсном режиме в диапазоне от 0,2 до 40 ГГц. Коэффициент усиления 60 — 70 дБ, ч)=30 —:40та. Основными недостатками пролетных клистронов являются ограниченная полоса усиливаемыя частот и малый коэффициент перестройки по частота: (й,=1,01). Особенностью отражательного клистрона (рис. 2.4, б) является то, что он содержит лишь один резонатор, а вместо коллектора —..~ отражатель, находящийся под отрицательным потенциалом. Элекч . троны, вылетающие из катода, проходят сетки резонатора, моду лируются по скорости и движутся сначала к отражателю, затем под влиянием его тормозящего поля — в обратном направлениир . группируются в сгустки и попадают в тормозящее поле резонатора.
Здесь энергия электронов передается электромагнитным колебаниям, отводимым в нагрузку. Отражательные клистроны имеют. 11=2 —:3%, выходную мощность несколько десятков милливатт.' 19". Влад б б 7 баира (211~. й ий () еоз (ото(+йрь). А4спользуются в диапазоне СМВ и.ММВ я качестве гетеродннов приемников и измерительных генераторов. ЛБВ предназначены для усиления и генерирования колебаний в диапазоне ДЦВ, СМВ и ММВ.
Принцип действия ЛБВ (рис. 2.5) основан на непрерывном взаимодействии электронов с ЭМВ, бегущей в одном направлении с электронами вдоль замедляющей системы (спирали). В процессе этого взаимодействия группируются сгустки электронов, которые тормозятся электрическим полем ролны и отдают ей часть своей энергии. Различают ЛБВ с продольными электрическими (ЛБВ типа О) и поперечными магнитщрми (ЛБВ типа М) полями: ЛБВ обладают возможностью усиб)еция сигналов в широкой полосе частот (до 2 ГГц), т)=20 —:40те, ((4)нффициент усиления — 40 — 80 дБ, выходная мощность — от еди)цщ ватт до нескольких киловатт в непрерывном режиме и несу(бульких сотен киловатт в импульсном режиме. Рнс.
2.4. Пролетный (а) н отражательный (б) клнстроны: 1 — катод: у — управляющая сетка;  — ускоряющий знектрод: б в б — объем- ные резонаторы; б — коллектор Для генерирования колебаний в СВЧ-диапазоне широко используются лампы обратной волны типа О и М (ЛОВ-О и ЛОВ-М). Принцип их действия аналогичен принципу действия ЛВВ-О и ЛБВ-М.
Отличие состоит в том, что сконцентрированные в узкий пучок электроны и электромагнитные волны движутся в противоположных направлениях. ЛОВ могут работать в широком диапазоне частот (й1=1,5 —:2), имеют высокий к. и.д. (до 40е1о), большую выходную мощность (несколько киловатт в непрерывном и несколько сотен киловатт в импульсном режиме). ЛОВ-М нашли широкое применение в качестве мощных СВЧ-автогенераторов передатчиков станций помех и др. ЛОВ-О также используются в качестве автогенераторов, имеют малый к.п.д. (единицы процентов), находят применение в качестве перестраиваемых гетеродинов широкополосных приемников.
Для генерирования мощных колебаний в диапазонах СМВ и ММВ применяются также многорезонаторные магнетроны. Причцип действия магнетрона основан иа формировании сгустков элек- тронов и нх взаимодействии с тормозящим электрическим полем резонаторов. В импульсном режиме они позволяют получить мо(цность в импульсе до 10 МВт, а в непрерывном — 'до !О кВт. Достоинство магнетрона — высокий к. и.д. (551)(1), а недостаток — высокая нестабильность частоты и невозможность электронной перестройки частоты. Магнетронные генераторы используются в передатчиках РЛС и радионавигационных станций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
