Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Зависимость параметра З,р от амплитуды входного сигнала ограничивает возможности применения нелинейного режима для усиления колебания, в котором информация содержится в огибающей амплитуд (т. е. при амплитудной модуляции), Исключением является режим с отсечкой тока точно в 90'. Непосредственно из рис. 8.10 Видно, что прн (/, = (/, изменение амплитуды входного напряжения Е приводит лишь к пропорциональному изменению амплитуды импульса тока при сохранении формы импульсов. Таким образом, при Работе с отсечкой 9 = 90' средняя крутизна не зависит от амплитуды входного сигнала и всегда равна '/хЗ.
При этом коэффициент первой гармоники п, = /1// = 0,5 (см. (8.24)), т. е. амплитуда первой гармоники равна половине амплитуды импульса. При усилении частотно-модулированного нли фазомодулирован"ого колебания нелинейность усиления не является препятствием (независимо от угла отсечки). Отмеченные особенности нелинейного режима усиления очень важны и широко используются в практике.
З.З. УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЪ| Наличие в составе импульсного тока ряда гармоник с частотами, кратными основной частоте возбуждения, позволяет использовать усилитель, работающий с отсечкой тока, в качестве умножителя частоты. Для этого не требуются какие-либо изменения в схеме резонансного усилителя, достаточно лишь нагрузочный колебательный контур настроить на частоту выделяемой гармоники и установить наиболее выгодный для подчеркивания полезной гармоники режим работы активного элемента.
Из графиков изображенных на рпс. 8.12 видно, что для удвоения частоты выгодно работать с углом отсечки, близким к 00', при котором коэффициент второй гармоники проходит через максимум, для утроения частоты — с углом отсечки 40' и т. д. Если контур настроен на частоту лы„л = 2, 3, ..., то гармоники тока порядка п — 1 и более низкие пройдут преимущественно через индуктивную ветвь, а гармоники л + 1 и более высокие — через емкостную ветвь контура. При достаточно высокой добротности напряжение на контуре от всех гармоник, за исключеяием п-й, очень мало. Поэтому напряжение иа контуре близко к гармоническому с частотой пы,.
Следует иметь в виду, что для полного испо.чьзования мощности электронного прибора уменьшение угла отсечки должно осуществляться при поддержании неизменного уровня амплитуды импульса. Для этого одновременно с изменением смещения ( (), ( нужно увеличивать амплитуду переменного напряжения на входе Е. На рис. 8.!б углу О = 90' соответствует смещение (/„, углу О = 80 — смещение У0з и т.
д.,; амплитуды Е„Е„., выбраны такими, что ! остается неизменным. Можно поэтому считать, что для умножителя частоты характерен режим работы с большими амплитудами входного напряженияя, Это обстоятельство наряду с уменьшением полезной мощности при повышении порядка умножения из-за убывания коэффициентов а„(см. рис. 8.12) существенно ухудшает энергетические соотношения в умножителях.
Схема замещения умножителя частоты внешне не отличается от схемы замещения нелинейного усилителя (см. рис. 8.15, б).Следует лишь по аналогии с выражением (8.33) под средней крутизной подразумевать (8. 37) З~р — — 1„!Е = 5(1 — соз9) пд, где коэффициент и-й гармоники а„определяется формулой (8.2б). Соответственно и внутреннее сопротивление электронного прибора, приведенное к используемой гармонике, равно й„' = Р;!а„(! — соз 0). (8.38) Умножение частоты широко применяется в радиопередающих устройствах с кварцевой стабилизацией частоты задающего генератора.
Частота этого генератора выбирается относительно невысокой, в 4 — 12 раз меньшей рабочей частоты передатчика, благодаря чему создаются благоприятные условия для использования пьезоэлектрического эффекта кварцевой пластинки. Умножение частоты осуществляется в последующих каскадах передатчика на малой мощности. Чаще всего применяется удвоение, реже утроение частоты в одном каскаде. Умножение частоты широко применяется также в ряде измерительных устройств, когда требуется получить сетку частот, кратных какой-либо одной определенной частоте, рассматриваемой в ка- Рнс. 8дб.
К выбору угла отсечки в умножителе частоты при раэлнчных коэффициентах умножения. Рнс, 8Л7. Напряжение на выходе умиожителя частоты прн недостаточно высокой добротности резонансной цепи. честве опорной. В подобных устройствах используется электронный прибор, работающий с очень малым углом отсечки. Подавая иа вход достаточно большое переменное напряжение (при большом смещении), можно получить ток в виде поспедовательности весьма острых импульсов.
Такой ток богат гармониками, образующими очень широкий линейчатый спектр. При воздействии этого спектра на контур напряжение на последнем может сильно отличаться от синусоидального, так как в полосу прозрачности контура попадает Ряд гармоник. В подобных случаях напряжение на контуре часто Удобно определять, исходя не из спектрального представления импульсного тока, а нз рассмотрения свободных колебаний, возбуждаемых каждым из импульсов тока в отдельности (рис.8.17). В промежутке Т между двумя импульсами тока амплитуда напряжения на контуре убывает по закону ~/(г)=13 е — '=(/ее ев е мяЕ где 㻄— частота свободных колебаний в контуре; Я вЂ” добротность.
Если к началу следующего импульса колебание, вызванное предыдущим импульсом, не успевает полностью затухнуть, необходимо учитывать наложение свободных колебаний. Намеченная выше картина явлений в умножителе частоты является лишь качественной иллюстрацией сильно нелинейного режима работы усилительного прибора и выделения полезной гармоники с помощью избирательной цепи. При расчете и проектировании умножителя частоты приходится учитывать деформапию импульсов тока, обусловленную нелинейным характером внутренних сопротивлений усилительного прибора.
Эта деформация проявляется в приборах полупроводникового типа. эя. АмплитуднОе ОГРАничение В радиотехнике часто возникает необходимость устранить нежелательные изменения амплитуды высокочастотного колебания, возникающие иэ-за накладки помех на радиосигнал, при передаче частотно-модулированных колебаний через избирательные цепи и т. д.
Лля этого широко используются амплитудные ограничители, представляющие собой сочетание нелинейного элемента и избира- 6Офг а +Ф/ф) Рис. 8Л8. Режим работы ограничителя амплитуды. ельной нагрузки. Вольт-амперная характеристика нелинейного шемента должна иметь сильно выраженную горизонтальную часть, ~ полоса пропускания избирательной цепи должна быть не шире ой, которая требуется для передачи информации, содержащейся ~ частоте (или фазе) ограничиваемого колебания. В качестве амплиудного ограничителя может быть использован, в частности, обычный нелинейный резонансный усилитель, рассмотренный в 8 3.4, в р ежиме работы, показанном на рис.
8.16. Пусть к ограничителю подводится колебание вида е (1) = Е (1)соз Ь,1 + О (1)), (8.39) причем изменение огибающей Е (1) является нежелательным, паразитным фактором. Если это изменение не выходит за пределы горизонтального участка характеристики 1 = 7 (а), как это показано на рис. 8.!8, то импульсы тока имеют одинаковую амплитуду, независимо от Е (1). Несколько изменяется лишь ширина вершины импульсов.
Поэтому можно в первом приближении считать, что амплитуда первой гармоники, а следовательно, и амплитуда напряжения на колебательном контуре являются в некотором интервале изменения амплитуды Е (1) послтоянными величинами. Характеристику ограничителя с избирательной нагрузкой, обеспечивающей отфильтровывание высших гармоник, можно представить в виде, изображенном на рис. 8.19. Через Ю с Е„р обозначено пороговое значение аз амплитуды входного напряжения, начиная с которого обеспечивается полное ограничение на уровне У,.
При Е (1) ) Е ,р амплитуда на выходе почти не изменяется. Фаза же первой гармоники тока я соответственно выходного напряжения совпадает с фазой напряжения на входе ограничителя. Поэтому для выходного напряжения можно написать следующее выражение: и.„, (1) = и„. з (м,1+ 9 (1)). (8.40) Амплитуда выходного напряжения У„определяется параметрами нелинейного элемента и избирательной нагрузки.
Для схемы, иж~- браженной на рис. 8.!5, б, О, = 1,Х,р, где 1, — амплитуда первой гармоники, определяемая с учетом уйлощения вершины импульса, а У,р — эквивалентное резонансное сопротивление контура. Для ряда практических задач особый интерес представляет воздействие на амплитудный ограничитель двух сигналов с близкими частотами. Пусть, например, определяемое выражением (8.39) напряжение е(1) является суммой двух гармонических колебаний: е (1) = Е, соз в,1+ Е, совы 1, Е, Е. (8,4)) Каждое из этих напряжений, действуя отдельно, создает на выходе ограничителя простое гармоническое колебание о частотой м (или в,) и с амплитудой О,.
Иная картина получается при одновременном воздействии на ограничитель двух гармонических напряжений. Для определения напряжения на выходе ограничителя входное колеоаиие необходимо привести к виду выражения (8.39). Для этого обозначим через Й разность частот Й = в, — в, н сделаем в (8.41) следующую подстановку: соя ва1 = соя (в, + Й)! = соя Исоа вхг — я(п ЙГ я(п вА Тогда е (1) = Е, сояв,( + Е, (соз Й! сояв,( — я!пйг я!п в,г) = = (Ех + Е, сояйт)соя вх1 — Е,я!пИ я!пвхд Рассматривая множители прн соя вхг' и я!и вхг как медленно меняющиеся функции времени (поскольку Й ся вх), представим последнее выражение в несколько иной форме е(С) =1I(Ех + Е,сояИ)'+ ЕЬя!п Й! соя(вгг+О(!)1= =Е(!) соя(го, г+0(г)1, (8.42) где огибающая результирующего напряжения Е (!) определяется выражением Е (Г) =ЕхУ1 + (2Еа/Ех) соз И + (Еа/Ех)а, (843) а фаза (Еа/Ег) и!п х1! 1+ (Ех)Ех) соа И Огибающая Е (г) имеет максимальное значение, равное Е, + Е, (прн соя И = 1), н минимальное, равное Е, — Е, (при сов Й! = = — 1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
