Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 84

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 84)

Сравните сприведенным в лекции выражением (21.7). Сделайте выводы.346Лекция 22Дестабилизирующие факторы и их влияние на частоту автоколебаний автогенератора (АГ). Влияние изменений параметров элементов колебательной системы АГ начастоту автоколебаний. Фиксирующая способность АГ. Условия обеспечения высокой стабильности частоты автоколебаний АГ.

Устойчивость амплитуды автоколебаний АГ. Эквивалентная схема кварцевого резонатора. Принципы построения схемАГ с кварцем. Осцилляторные схемы кварцевых АГ, их характеристики. Фильтровые схемы кварцевых АГ, их характеристики. Мостовые схемы кварцевых АГ.Двухкаскадная фильтровая схема Батлера кварцевого АГ.Вопросам стабильности частоты электрических колебаний, вырабатываемых АГ врадиотехнических устройствах и системах, уделяется большое внимание. В частности,чем стабильнее частота излучаемых радиопередатчиком колебаний, тем надёжнее и качественнее связь.

Кроме того, увеличение стабильности частоты радиопередатчика эквивалентно увеличению его мощности, так как у приёмника можно взять уже полосу пропускания входной цепи и этим сделать его более чувствительным.Относительная нестабильность частоты колебаний АГ f / f , где f - абсолютнаянестабильность частоты (величина отклонения частоты от нужного значения f ), колебательная система которого выполнена на радиокомпонентах: конденсаторах и катушкахиндуктивности, обычно используемым в ГВВ, без принятия специальных мер на снижениенестабильности частоты автоколебаний составляет, примерно,  10 3...10 4 , чего в подавляющем большинстве случаев недостаточно.

Требуемое значение относительной нестабильности частоты обычно на 2…3 порядка выше. Например, для однополосной радиосвязи и телеграфной работы по методу частотной манипуляции допускается относительная нестабильность частоты не более  1 10 6 . Резко возрастают требования к стабильности частоты рабочих колебаний в системах космической связи и управления летательными аппаратами, перемещающимися с большими скоростями.На стабильность частоты автоколебаний АГ влияют многие факторы, которые мыниже рассмотрим.

А также рассмотрим наиболее эффективные меры по борьбе с этимифакторами.Дестабилизирующие факторы и их влияние на частоту автоколебаний АГФакторы, влияющие на стабильность частоты АГ, носят название дестабилизирующих факторов. Дестабилизирующие факторы подразделяются на внутренние и внешние.Внутренние дестабилизирующие факторы определяются самим АГ, в том числе генераторным прибором и радиокомпонентами схемы. Внешние дестабилизирующие факторыопределяются внешним окружением АГ: изменением температуры окружающей среды иеё влажности, давления, влиянием последующих каскадов и механическими воздействиями.

Изменение питающих напряжений и реакцию нагрузки в зависимости от места установки АГ и условий его эксплуатации относят либо к внешним дестабилизирующим факторам, либо к внутренним.Воздействия дестабилизирующих факторов бывают кратковременными (мгновенными) или длительными.

Соответственно различают кратковременную и долговременнуюнестабильность частоты АГ. Кратковременная нестабильность частоты обусловливаетсябыстрыми воздействиями, проявляющимися за время наблюдения, не превышающем однусекунду. Долговременная нестабильность частоты определяется для таких интерваловвремени как час, сутки, месяц и год.Основным внутренним дестабилизирующим фактором является выбег частоты. После включения АГ вследствие постепенного разогрева блока частота генерируемых колебаний плавно понижается. Длительность этого процесса зависит от многих факторов, втом числе от мощности АГ, степени связи АЭ с колебательной системой, и может зани347мать интервал от нескольких минут до нескольких часов.

Чем меньше мощность АГ и чемслабее связь АЭ с контуром АГ, тем меньше выбег частоты. Если проявление выбега частоты нежелательно, то производят предварительное включение АГ за 10 – 20 минут довключения остальных блоков. В радиовещательных передатчиках включение возбудителяпроизводят за несколько часов до выхода передатчика в эфир.Важным внутренним дестабилизирующим фактором являются шумы.

Наибольшийуровень шумов создаётся генераторным прибором – АЭ. Меньший уровень шумов создаётся резисторами, конденсаторами, катушками индуктивности. Шумы, особенно шумыАЭ, причастны к возникновению кратковременной нестабильности частоты. Механизмвоздействия шумов на частоту автоколебаний разнообразен: через изменения крутизнытоков электродов генераторного прибора, через изменения баланса амплитуд. Очевидно,чем менее шумящий генераторный прибор, тем лучше для получения более стабильныхавтоколебаний АГ.Другим внутренним дестабилизирующим фактором является старение радиокомпонентов.

Явление это сложное и многообразное, определяемое как внешними воздействиями неблагоприятных факторов, так и внутренними естественными физико-химическимипроцессами, необратимо изменяющими параметры радиокомпонентов. Это единственныйфактор, который влияет только на долговременную нестабильность частоты АГ. При построении высокостабильных АГ после изготовления их подвергают экстремальным тепловым, электрическим и механическим воздействиям с целью ускорения преодоленияконструкцией первоначального этапа старения.Внутренним дестабилизирующим фактором является неточность установки частоты АГ.

Если АГ работает на одной или нескольких фиксированных частотах, то точность их установки может быть получена достаточно высокой. Если АГ диапазонный, топри ручной его перестройке точность установки частоты определяется в основном градуировочной шкалой, а при автоматической перестройке – выбранной системой автоматического регулирования.Внутренним дестабилизирующим фактором является также смена АЭ. АЭ одного итого же типа имеют разброс параметров, в том числе и по величине межэлектродных ёмкостей, причём не только их так называемых активных составляющих, находящихся взоне перемещения носителей тока – зарядов, но и их пассивных составляющих, обусловленных, в основном, конструкцией баллона лампы или корпуса транзистора, креплениемвыводов электродов и т.п.

Соответственно, при смене АЭ, например, по причине выходаего из строя, частота автоколебаний будет несколько отличаться от прежней. Поэтому вконтур АГ вводится подстроечный конденсатор, с помощью которого производится подстройка частоты.Основным внешним дестабилизирующим фактором является изменение температуры окружающей среды. От её абсолютного значения зависит и уровень собственных шумов АГ. Кроме того, изменение температуры обусловливает изменение геометрическихразмеров катушек индуктивности, конденсаторов, внутренних электродов АЭ, соединительных проводов. Соответственно изменяются реактивные параметры радиокомпонентови их активные сопротивления (проводимости), межэлектродные ёмкости.

Изменения температуры окружающей среды воздействуют как на кратковременную (за счёт шумов), таки на долговременную составляющие нестабильности частоты автоколебаний АГ.Для количественной оценки влияния изменения температуры окружающей среды надолговременную нестабильность частоты АГ вводится температурный коэффициент частоты (ТКЧ), характеризующий относительное изменение частоты на каждый градус изменения температуры.Если принять, что частота автоколебаний АГ ω определяется собственной частотойконтура ωК, что допустимо для одноконтурного АГ (см.

лекцию 19), то для относительного изменения частоты АГ, используя частные производные, можно записать:348 К КС К 1  L(22.1)LК /  К С К /  К    К ,ККСК LК2  LКгде LК , С К – соответственно изменения индуктивности LК и ёмкости СК контура.Относительные изменения индуктивности и ёмкости контура с изменением температуры среды принято характеризовать, соответственно, температурным коэффициентоминдуктивности (ТКИ) и температурным коэффициентом ёмкости (ТКЕ):LКС КТКИ ;ТКЕ ,0LК   tСК   t 0 Кгде  t 0 – изменение температуры среды.Соответственно, на основании (22.1) с учётом соотношений для ТКИ и ТКЕ можнозаписать: К1ТКЧ   ТКИ  ТКЕ .(22.2)00  tК  t2Знак «минус» в (22.1) и (22.2) обусловлен понижением частоты с увеличением индуктивности LК и ёмкости СК контура.АГ всегда стремятся строить на реактивных элементах с низкими значениями ТКИ иТКЕ.

Катушки индуктивности, при конструировании которых не принимается специальных мер, направленных на улучшение их эталонных свойств, обладают сравнительно высоким ТКИ (+10-3…5·10-4). Если катушку индуктивности изготовить методом вжиганиясеребряной спирали в каркас с последующим наращиванием слоя металлизации электролитическими способами, то можно получить катушки с ТКИ на один-полтора порядка более низким (+5·10-5). Значение ТКИ в этом случае в основном определяется температурным коэффициентом линейного расширения каркаса катушки. Наилучшими материаламидля изготовления каркасов катушек индуктивности признаны радиофарфор, плавленыйкварц, стеатит, пирофиллит. Экранирование катушки увеличивает её ТКИ. Нежелательнотакже использование каких-либо сердечников.Использование в АГ конденсаторов с твёрдым диэлектриком нежелательно, поскольку последний обладает относительно большим температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости ТКε (слюда, керамика и т.п.).

Наиболее пригодными следует считать конденсаторы с воздушным диэлектриком, ТКЕ которых приблизительно равен+5·10-6, что в десять раз меньше ТКЕ керамических конденсаторов и значений ТКИ лучших катушек. Особое место среди конденсаторов с твёрдым диэлектриком занимают тикондовые конденсаторы, обладающие отрицательным ТКЕ. Включение их в состав контура АГ позволяет скомпенсировать положительные значения ТКИ и ТКЕ других реактивных элементов. Однако полная компенсация температурных коэффициентов возможнатолько при определённой температуре и на одной частоте. Оптимальным считается такойподбор ТКИ и ТКЕ, при котором ТКЧ на краях интересующего диапазона частот равны повеличине, но противоположны по знаку.Радиотехническая аппаратура часто предназначается для работы в широком интервале изменения внешней температуры: от –60 до +600 С.

Характеристики

Список файлов книги