Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Приведите известные вам классификации КАГ и их схем.6. Опишите свойства кварца. Что представляет собой кварцевый резонатор (КвР)? Приведите эквивалентную электрическую схему КвР, поясните её элементы. Как зависит сопротивление КвР от частоты?7. Изобразите схемы фильтровых КАГ. Поясните назначение элементов в схемах. Назовите достоинства инедостатки фильтровых схем.8. Представьте фильтровые схемы КАГ. Опишите их особенности.9. Поясните суть компенсации и нейтрализации статической ёмкости КвР.
В каких схемах КАГ возможнакомпенсация или нейтрализация статической ёмкости С0? Поясните.10. Поясните особенности двухкаскадного КАГ по схеме Батлера. Сравните транзисторный и ламповый варианты.11. Опишите мостовые схемы КАГ и их родство с другими известными схемами.374Лекция 23Принципы стабилизации множества частот. Синтезаторы частот. Диапазонные возбудители радиопередатчиков.В составе любого радиопередатчика выделяется устройство, называемое возбудителем.
Возбудитель является первичным источником рабочих колебаний радиопередатчика.Очевидно, в простейшем случае возбудитель радиопередатчика представляет АГ. Так какстабильность частоты рабочих колебаний должна быть относительно высокой, то АГ обязательно стабилизируется кварцем. Рассмотренные в лекции 22 одиночные КАГ могутиспользоваться в качестве возбудителей радиопередатчиков, работающих на одной фиксированной частоте. Такие радиопередатчики используются, например, для радиовещанияв диапазонах длинных и средних волн.
Если радиопередатчик должен работать на нескольких сменяемых частотах,1 то для каждой частоты может быть использован свой АГ скварцевой стабилизацией частоты. Возбудители такого типа носят название кварц-волна.Может быть использован один КАГ, но со сменными КвР. В последнем случае стабильность частоты получаемых колебаний будет ниже вследствие необходимости смены КвР,что требует дополнительных элементов подстройки и затрудняет термостатирование АГ.Возбудители кварц-волна применяются в стационарных вещательных и связных радиопередатчиках, если требуемое число частот N ≤ 10. Возбудители со сменными, в том числе спереключаемыми, КвР применяются, в частности, в подвижных и носимых радиостанциях.При большом числе частот делать на каждую частоту свой КАГ – возбудитель илииметь большое число сменяемых КвР получается громоздко и экономически невыгодно.Для уменьшения количества КвР в современных радиопередатчиках используют сложныесхемы возбудителей, носящих название диапазонных возбудителей, обеспечивающих стабилизацию большого числа частот при небольшом количестве КвР.
В некоторых случаяхвсе рабочие частоты стабилизируются с помощью только одного КвР.Возбудители современных радиопередатчиков являются сложными устройствами,основой которых являются так называемые синтезаторы частот. Синтезаторы частотпозволяет перекрывать весь рабочий диапазон дискретно или плавно с привлечениемограниченного числа КвР. В состав возбудителей входят также формирователи рода (вида) работ. В формирователе рода (вида) работ осуществляется формирование модулированного сигнала, производимое обычно на пониженной частоте, с последующим переносом спектра в диапазон рабочих частот.
Поэтому ещё одним элементом возбудителя является тракт переноса сформированного сигнала в рабочий диапазон частот. Структурнаясхема возбудителя современного радиопередатчика представлена на рис.23.1. Весь комплекс возбудителя снабжается собственными источниками питания и конструктивно выполняется в виде отдельного автономного блока или стойки. Очевидно, при отсутствииформирователя вида (рода) работ и тракта переноса возбудитель – он же синтезатор частот.Информационный(модулирующий)сигналФормировательвида (рода) работТракт переносаВыходСинтезатор частотРис.23.11Например, связные коротковолновые радиопередатчики имеют, как минимум, три рабочие частоты: дневную, ночную и запасную.374Для современного возбудителя наиболее важными являются следующие техническиехарактеристики:диапазон рабочих частот fМИН … fМАКС ;характер перекрытия диапазона (плавный или дискретный);интервал («шаг») между соседними частотами (обычно 10 или 100 Гц) или общее количество фиксированных частот (до 20…30 тыс.
и более) (при плавном перекрытии диапазона эти характеристики отсутствуют);нестабильность частоты (порядка 10-6…10-7, в цифровых схемах до 10-8);уровень побочных спектральных составляющих (не более – 80 дБ или – 60 дБ в зависимости от класса возбудителя);длительность и характер перестройки (ручная, дистанционная);род работы (классы излучений);выходное напряжение и требуемое сопротивление нагрузки (в современных возбудителях эффективное значение выходного напряжения 0,5…1 В на нагрузке 50…75 Ом).Синтезаторы частот диапазонных возбудителей могут быть построены по методучастотного синтеза, когда рабочая частота как бы «собирается» из отдельных составляющих, и по методу частотного анализа, когда рабочая частота анализируется с использованием заданных опорных частот.
Поэтому часто возбудители, построенные по методу частотного синтеза, называют синтезаторами (иногда «прямыми синтезаторами»), а возбудители, построенные по методу частотного анализа называют «непрямыми синтезаторами».Ниже мы рассмотрим наиболее характерные схемы синтезаторов частот (прямых инепрямых), применяемых в диапазонных возбудителях радиопередающих устройствах.2Интерполяционная схема диапазонного возбудителя(Синтезатор частот по интерполяционной схеме)Простейший способ уменьшения количества КвР для стабилизации множества рабочих частот радиопередатчика заключается в построении возбудителя по интерполяционной схеме3, изображённой на рис.23.2.КАГ 1fКВВыходная частота±nfКВ ±mFКВКАГ 2f = fКВ ±FКВФильтрСмесительFКВРис.23.2Такой возбудитель имеет в своём составе два кварцевых АГ со сменными кварцами:первый КАГ 1 имеет n1 КвР с частотами fКВ1, fКВ2,…, fКВn1, отличающимися друг от другана величину Δf0 = fКВ К – fКВ К-1, где к = 2, 3,…, n1; второй КАГ 2 имеет n2 КвР с более низкими частотами FКВ1, FКВ2,…, FКВn2, отличающимися друг от друга на величинуΔF0 = Δf0/n2 = FКВ К – FКВ К-1, где к = 2, 3,…, n2.
В данном случае ΔF0 носит название интервала (шага) сетки частот, который равен разнице между двумя соседними рабочими часто2Выше мы отмечали, что при отсутствии формирователя вида (рода) работ и тракта переноса частот диапазонный возбудитель – он же синтезатор частот. Поэтому ниже эти понятия будут использоваться кактождественные.3От английского слова interpolation (вставка). В данной схеме между максимальной и минимальной частотами диапазона «вставляется» некоторое число (сетка) рабочих частот.375тами. С помощью смесителя и перестраиваемого фильтра на выходе возбудителя выделяется колебание суммарной или разностной частоты f = fКВ К ± FКВi, где к = 1, 2,…, n1;i = 1, 2,…, n2.
Подбирая соответствующим образом частоты КвР, можно обеспечить необходимый набор (сетку) частот возбудителя. На рис.23.3 показан пример образования сеткичастот при использовании двух высокочастотных (n1 = 2) и двух низкочастотных (n2 = 2)КвР.fКВ1fКВ2fМИНfМАКС(fКВ1-FКВ2)(fКВ2-FКВ2)(fКВ1-FКВ1)(fКВ1+FКВ1)(fКВ2-FКВ1)f(fКВ2+FКВ1)(fКВ1+FКВ2)(fКВ2+FКВ2)Рис.23.3Общее число рабочих частот возбудителя оказывается равным N = 2n1n2, так как скаждым КвР первого КАГ каждый КвР второго КАГ даёт две частоты: суммарную и разностную.В интерполяционной схеме возбудителя стабильность частоты выходных колебанийв основном определяется стабильностью частоты высокочастотного КАГ. Действительно,для рабочей частоты f = fКВ К ± FКВi в силу независимости частот автогенераторов абсолютная нестабильность частоты равнаf f КВ К FКВi ,относительная нестабильностьf КВ К f КВ Кf f КВ К FКВiFКВi FКВi.ff КВ К FКВi1 FКВi f КВ К f КВ К FКВi 1Если имеет место fКВ К >> FКВi, тоf f КВ К FКВi FКВi,ff КВ Кf КВ К FКВiто есть общая нестабильность частоты складывается из нестабильности частоты высокочастотного АГ и уменьшенной в f КВ К / FКВi раз нестабильности частоты низкочастотногоАГ.
Это обстоятельство даёт возможность в качестве низкочастотного АГ использоватьбескварцевый АГ плавного диапазона (АГПД). В этом случае мы получим плавное(сплошное) перекрытие требуемого диапазона частот от fМИН до fМАКС. Интерполяционнаясхема диапазонного возбудителя с АГПД представлена на рис.23.4.КАГfКВВыходная частотаf = fКВ ±FАГПДСмесительАГПДФильтрFАГПДРис.23.4376Основным недостатком интерполяционной схемы является наличие комбинационных частот ( nf КВ К mFКВi ) на выходе смесителя,4 где n, m – номер высшей гармоникисоответствующей частоты, некоторые из которых (nf КВ К mFКВi ) и ( nf КВ К mFКВi ) могутбыть близкими к рабочим частотам ( f КВ К FКВi ) . Такие частоты почти не ослабляютсяфильтром на выходе смесителя и в последующих каскадах радиопередатчика, создавая витоге побочное излучение, мешающее другим радиолиниям.
Комбинационные частотывида (nf КВ К mFКВi ) представляют меньшую опасность, так как они заметно отличаются отрабочей частоты.Для ослабления уровня комбинационных частот в интерполяционной схеме применяют балансные и кольцевые схемы смесителей,5 а также выбирают частоты автогенераторов таким образом, чтобы в полосу пропускания фильтра могли попадать только весьмамалые по амплитуде комбинационные частоты высоких порядков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
