Андреев В.С. - Теория нелинейных электрических цепей (1982) (1266495), страница 23
Текст из файла (страница 23)
4 После разделения фильтрами втнх сигналов на передаваемый по каждому каналу «свой> чзМ (ЧМ) сигнал, характеризующийся первымн слагаемыми (3Л21)„наложится второй, модулированный сообщеннямн, передаваемыми по другим каналам. Результирующий сигнал первого канала можно записать как с«в >— - зз з!п(юг>с+фа+(>з), где 1с=ас0 ~/1+Ьз+2Ь соз(2~ра ~рз — оуз), Ь='(заз!о>ао) 0>, 12 рз=Ь 3!п(2оро-зрз-с!>з)я!о(-Ь сов(2фз — орс — орз)).
Следовательно, ток з>С >оказываетси промодулнроваяным по амплитуде и по вз) фазе сигналами других каназов. 112 В случае малых индексов модуляции (Мь Мы Мз«1) и слабой нелинейности (Ь«1) Рг=Ь(2грз — грг — ~рз) и гелп =пч У 3!и (оггз(+грг+Ь (2~уз — грг — грз) 1. (3.122) Сигнал частоты пггс будет промодулирован по фазе (частоте) низкочастотными колебаниями, передаваемыми на других несущих частотах, т.
е. будет иметь место перекрестная фазовая модуляция. Подобным же образом можно рассмотреть возникновение перекрестной модуляции в случае АМ входных сигналов. Перекреспные искажения являются следствием еиллчмя згелннейно'сти и особенно гзпаоны для системы нсвогоканальной связи. Позтому одновременное усиление многих сигналов следует осущест- ! г) з оггз шзп ыго влять в устройствах с малой нел илейаостью. Рис. 337 АМПЛИТУДНО-ФАЗОВАЯ КОНВЕРСИЯ Амплитудно-фазовая конверсия (АФК) — преобразование амплитудной модуляции в фазовую. Она возникает при прохождении АМ сигнала через устройство (усилитель, преобразователь, умножитель частоты), сдвиг фаз в котором зависит от амплитуды входного сигнала.
Амплитудно-фазовая конверсия особенно характерна для устройств, работающих в диапазоне СВЧ, использующих лампы бегущей волны, клистроны, лавинно-пролетные диоды, диоды Ганна и другие приборы. В одних случаях она является следствием зависимости фазовой скорости волны от амплитуды сигнала, в других — зависимости от амплитуды сигнала главным образом реактивной проводимости прибора, влияюгцей на резонансную частоту .колебательной системы. Рассмотрим возникновение АФК в транзисторном усилителе (см. рнс. 3.35), в котором в качестве Ху используется варикап. В линейном режиме работы усилителя при входном напряжении изх-()з З(ПШГ1ПЕрЕМЕННЫй тОК В ВЫХОдНОй ЦЕПИ Гх=5ИУ, З)ПШ11, где Б„— крутизна транзистора.
Выходное напряжение паых =Би()зхХэ 31п (огФ+т)г), (3.123) где гр — сдвиг фаз в контуре. При изменении амплитуды (l„(АМ входного сигнала) изменяются: Узых = о()ахХ„средняя емкость ваРикапа (она зависит от (г',ых), РезонанснаЯ частота контУРа (о, его РасстРойка относительно частоты (г входного сигнала, фаза а) выходного напряжения. В результате напряжение из х оказывается модулированным и по фазе.
Есяи в отсутствие и,х(1) контур был настроен варикапом (с резким р-~-пеРехопом) на часгогУ ыь то пуи воздействии входного сигнала его РезонанснаЯ частота уменьшится в соответствии с первым слагаемым (3.79)г 3 бт (3.124) где 1' «» КР В этих выражениях К=Я»У,(ые) — коэффициент усиления усилителя, 7 «=Ы»ы«1(ф« — Е,»), )««=У»«l(Чк — Е*») — нормированные амплитуды « 211 Г 1« напряжения, а Х,=«т, ф~ 1+ 13»1 — ~ Подставляя (3.124) в последнее '11, /. выражение, обозначения 3Я»=Кр»», и используя (3.123) Х, получаем уравнение длн определения )'»««.' )г 1 -)- ~ (г 1 з = Крез )«~ж 'т 32 (3.126) Глава 4 Автоколебательные системы 4.1.
АВТОКОЛЕБАНИЯ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Колебания на выходе различных рассмотренных выше устройств (усилителей, умножителей н преобразователей частоты, детекторов и модуляторов) имеют место только в том случае, когда на их входы подаются определенные сигналы. Колебания, вызываемые внешними воздействиями, называются вынуждемныжи. Форма вынужденных колебаний и такие их основные параметры, как амплитуда и частота колебаний, зависят от вида н параметров входных сигналов. В отличие от вынужденных колебаний, колебании, самостоятельно возникающие в отсутствие внешних воздействий, называются автоколебаниями, а устройства и системы, в которых они возникают — аатоколебательными, Такими устройствами, широко используемыми в современной технике, являются разнообразные источники или генераторы колебаний (электрических, механиче- 114 Для небольших амплитуд Р»ы«и расс«роек Ь)гй можно считать 2»(ы~) = 3 =К» и Г««)««»ы«е«1. Тогда из (3.125) получим: )«ы«=Крее)«««.
32 В случае АМ входного сигнала 0 (1) 0»(1+тсозИ) изменение резо- 3 канской частоты оказывается бт)1«=='г«»«(1+т сов 1)Г)«. Соответственно нз- 64 меняется и сдвиг фаз на частоте )и ~2А1 3, Г т' гпз ,р(1),хд — б))гз ~1 1 — +2шсоа()Г-(- — соз201). 1 32 ( 2 2 Следовательно, АМ входного сигнала с глубиной т приводит к возннкноаешпо 3 фМ выходного сигнала с индексом модуляции М= — 1с'е"«»».«пь 16 Если через подобный усилитель проходит ФМ (ЧМ) сигнал нли сумма таких сигналов, обладающих паразитной АМ с частотой й, то в результате амплнтудно-фазовой конверсии эта АМ переносится на изменение фазы выходных ФМ (ЧМ) сигналов, искажая их.
Для ослабления АФК необходимо при усилении ФМ (ЧМ) сигналов использовать режим работы устройства, характеризующиеся слабой зависимостью сдвига фаз от амплитуды колебаний, н принимать меры к уменьшению паразитной АМ. иа (пк яз (ак Рис. 4.) ских, звуковых, световых), называемые часто автогенераторалгн.
Автоколебания обладают следующими основными особенностями: возникают один не за счет воздействия внешнего сигнала, а благодаря наличию некоторых особых свойств системы; форма возникающих колебаний, их амплитуда и частота также определяются свойствами самой системы; возникающие автоколебания, например напряжение на контуре генератора, обладают определенной энергией. Последнее означает, что в состав автоколебательной системы должен входить источник энергии, за счет расхода которой поддерживаются колебания.
В большинстве случаев в автогенераторах используются источники энергии постоянного напряжения или тока. Такие автогснераторы являются преобразователями энергии постоянного напряжения или тока в энергию колебаний. Автоколебания и соответствующие устройства делят на автономные и неавтономные. Автономными называют автоколебания. происходящие в отсутствие внешних воздействий. Такие автоколебания изучаются в данной главе. Неавтономнылги назь|вают колебания в автоколебательных системах, подверженных каким- либо воздействиям; они изучаются в гл.
5. Автоколебательные системы встречаются ао многих областях техннии и в природе. К нх числу относятся часовые механизмы, смычковые и духовые музыкальные инструменты, паровая машина, рааиообразные механические вибраторы и т. п, Многие биологические (например, работа сердца и легких) н астрономические (движение планет) явления предстввляют собой автоколебания. Нередко автоколебання оказываются нежелательными, и условия нх возникновения изучаются для того„ чтобы предотвратить нх появление. К числу таких велений относятся: автоколебання усилителей, систем автоматического регулирования, мостов, крыльев самолета (флатгср), колес автомашин и самолетов (шнмми), резцов токарных станков и пр.
Следует отметить, что основные свойства разнообразных по физике явлений автоколебаний, уравнения, которымн списываются этн процессы, н методы их решения являются сходнымн. Поэтому звучание автоколебательных явлений и методов их исследования позволяет решать многие задачи не только в области радиотехники и связи, но и в других областях науки и техники. На рис.
4.1. приведены принципиальные схемы автогенераторов на биполярном (а) и полевом (б) транзисторах с колебательным контуром в выходной цепи. Аналогичный вид имеет схема лампового генератора. Каждая схема состоит из двух частей: 'г) избирательного усилителя, содержащего активный нелинейный элемент (лампу, транзистор), входом которого является промежуток между точками 7 — 7, и колебательную систему (колебательный контур), 2) цепи о бр а гной связи (трансформатора), по которой колебание с выхода усилителя подается обратно на его вход.
Генераторы, содержащие избирательный усилитель и внешнюю цепь обратной связи, называются аатоганераторами с внешней обратной связью. Общая структурная схема автогенератора с внешней обратной связью, содержащая упомянутые выше части, приведена на рис. 4.2'. Особенности и структура генераторов другого типа, с внутренней обратной связью, будут рассмотрены в Э 4.7. Рис. 4.2 Обратимся к качественному объяснению процессов, происходящих в генераторах.
В большинстве случаев причиной возникновения автоколебаний в генераторах являются флуктуации, всегда имеющие место в элементах реальной схемы. Ток, протекающий через активный элемент (транзистор, лампу), всегда флуктуирует из-за наличия дробового эффекта. Другими источниками подобных обычно весьма слабых колебаний являются тепловое движение электронов в приборе и резисторах, флуктуации токораспределения в приборах и т. д. Благодаря этим явлениям токи и напряжения во всех элементах схемы даже при постоянстве питающих напряжений быстро изменяются случайным образом.
Спектр этих колебаний близок по характеру к белому шуму, т. е. содержит компоненты практически любых частот. Предположим, что такие флуктуации появились в напряжении иа на входе активного элемента АЭ. Они вызовут колебания тока в выходной цепи АЭ. На выходе колебательной системы (контуре) появится напряжение ик, причем, поскольку контур имеет максимальное эквивалентное сопротивление 2,=)(з на резонансной частоте гоо, наибольшее напряжение на нем создадут компоненты с частотами, близкими к гоо.
Напряжение и через цепь обратной связи передается на вход АЭ, создавая напряжение ' здесь н далее используем следукяцне обазначеиня таков и напряжений независимо от типа применяемого активного элемента (АЭ): и, — напряжение на входе АЭ, иэ — напряжение на выходе АЭ, и,— напряжение на контуре, 1э— входной ток АЭ, 1„— ток в выходной цепи АЭ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
