В.Н. Васюков - Теория электрической связи (1266498), страница 33
Текст из файла (страница 33)
ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮI1I1UmUmабРис. 6.9. Виды колебательной характеристикишунтирующее сопротивление). На графике зависимости среднейкрутизны от амплитуды Um напряжения на затворе (рис. 6.10, а)величина RC / M отображена горизонтальной линией. Если линиязанимает положение 1, условие самовозбуждения не выполнено иавтоколебания отсутствуют.
По мере усиления связи прямая опускается и в положении 2 условие (6.9) выполняется для бесконечномалых значений амплитуды Um . Поскольку в реальных устройствах всегда есть тепловой шум, возникают автоколебания бесконечно малой амплитуды; если связь усиливается (прямая опускается),то происходит монотонное увеличение амплитуды. При некоторомположении 3 прямой автоколебания имеют амплитуду стационарного режима U m0 . Изменяя степень связи (перемещая прямуюRC / M вверх или вниз), можно плавно регулировать амплитудустационарного режима от нуля до максимума, определяемогопрактическими целями. При этом рабочая точка (точка пересечения прямой и графика средней крутизны) перемещается по графику в направлениях, указанных стрелками.
Такой режим работы автогенератора называется мягким.S12SRC / M12бRC / Mа33UmUmU m0U mб U ma U m0абРис. 6.10. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения6.3. Автогенераторы колебаний211Заметим, что поддержание постоянной амплитуды колебаний встационарном режиме можно рассматривать как проявление отрицательной обратной связи. Действительно, увеличение амплитудыколебаний приводит к снижению крутизны, что способствуетуменьшению амплитуды колебаний, и наоборот.
Поэтому установившийся режим колебаний амплитуды U m0 можно считать состоянием устойчивого равновесия, так как при спонтанном увеличении амплитуды снижение крутизны приведет к ослаблениюколебаний, а при уменьшении амплитуды, наоборот, вследствиеувеличения крутизны амплитуда колебаний увеличится.Иная картина возникновения автоколебаний имеет место в случае, показанном на рис. 6.10, б. Здесь увеличение степени связиприводит к тому, что в положении 1 прямой RC / M условия самовозбуждения выполняются для колебаний конечной (и довольнобольшой) амплитуды U mб , но, поскольку колебания такой амплитуды в генераторе отсутствуют, возбуждение не происходит.
То жесамое относится ко всем положениям прямой между положениями1 и 2.Ситуация меняется, когда прямая находится в положении 2.При этом условия самовозбуждения выполняются для бесконечномалых колебаний, но они также выполняются для колебаний всехамплитуд, меньших, чем значение U ma , определяемое пересечением прямой и графика средней крутизны. Поэтому происходит лавинообразное нарастание амплитуды генерируемых колебаний от0 до U ma и рабочая точка занимает положение а.
Дальнейшее увеличение связи приводит к плавному увеличению амплитуды дожелаемого значения U m0 .Уменьшение амплитуды колебаний при уменьшении степенисвязи происходит плавно до точки б, где условие (6.9) перестаетвыполняться, при этом колебания лавинообразно затухают (происходит срыв колебаний). Таким образом, рабочая точка при изменениях связи движется в направлениях, указанных на рис.
6.10, бстрелками, описывая траекторию гистерезисного типа. Колебанияамплитуды меньше чем U mб невозможны. Такой режим самовозбуждения называется жестким.2126. ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮКОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Какой вид обратной связи стабилизирует коэффициент усиления?2. Какой вид обратной связи увеличивает коэффициент усиления?3. Можно ли сузить полосу пропускания резонансного усилителя при помощи ОС? Какая это ОС?4. Какая ОС применяется в автогенераторах?5.
Что такое мягкий и жесткий режимы?6. Что такое вносимое сопротивление и какова его природа?7. Что такое устойчивость и как выяснить, устойчива ли цепь?УПРАЖНЕНИЯ1. Постройте качественно график зависимости средней крутизны по первой гармонике от амплитуды гармонического напряжения для нелинейного усилителя при кусочно-линейной аппроксимации ВАХ нелинейного элемента (примите Uн 1 В, U0 1,5 В,S 2 мА/В, при напряжении 3 В наступает насыщение ВАХ). Какой режим возбуждения возможен, если этот усилитель охватитьположительной ОС?2. Повторите задание упражнения 1 для Uн 1 В, U0 0.5 В,S 2 мА/В. Сравните результаты.3.
Постройте (качественно) графики зависимости амплитудыгенерируемых колебаний от коэффициента взаимоиндукции Mдля мягкого и жесткого режимов.7.1. Канал с аддитивным шумом2137. КАНАЛЫ СВЯЗИаналом связи называется совокупность устКройств и линий связи, которые сигнал проходит последовательно между любыми двумя точками системы связи.Понятие канала является, таким образом, очень широким: канал впростейшем случае может состоять из пары проводов, в то же время при передаче сообщения с одного континента на другой каналвключает многочисленные формирующие, коммутирующие, преобразующие, усиливающие, фильтрующие устройства и различныесреды распространения колебаний (волноводы, кабели, свободноепространство, кварцевое стекло оптоволоконных линий и т.д.).При передаче по каналу сигнал претерпевает изменения, какправило, весьма значительные, и в этом смысле канал, как и цепь,можно математически описать некоторым отображением множества входных сигналов на множество выходных сигналов (см.разд.
2.7). Во многих случаях канал связи можно представить каскадным соединением достаточно простых звеньев – устройств, атакже участков среды распространения. Каждое такое звено можетбыть линейным или нелинейным, стационарным или нестационарным (параметрическим), инерционным или безынерционным.В такой ситуации можно анализировать прохождение сигнала через звенья последовательно, рассматривая выходной сигнал одногозвена как входной для последующего и при этом использовать дляанализа методы, рассмотренные в разд.
2 и 5. В редких случаях канал связи в целом можно считать линейным стационарным; чаще вканале имеют место нелинейные преобразования и/или временнаязависимость характеристик. Иногда удобно рассматривать каналкак каскадное соединение нескольких каналов, а в других случаях(например, при многолучевом распространении колебаний) – какболее сложное, включающее участки, соединенные как каскадно,так и параллельно. В общем случае каналы связи заслуживают отдельного рассмотрения, которому и посвящен этот раздел.2147. КАНАЛЫ СВЯЗИНапомним, что каналы связи могут быть классифицированы поразличным признакам, в частности, по назначению (телеграфные,фототелеграфные, телефонные и т.д.), по виду используемой среды(проводные и радиоканалы), по характеру связи входных и выходных сигналов (линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные, детерминированные и случайные); по типу входных и выходных сигналов (аналоговые, цифровые, аналогово-цифровые ицифро-аналоговые), по количеству независимых переменных вописании сигналов – временные и пространственно-временные(в этом случае сигнал описывается функцией не только времени,но и пространственных координат, т.е.
представляет собой поле;тогда и канал связи требует пространственно-временного описания). В дальнейшем, если тип канала явно не указан, подразумевается временнóй аналоговый канал.Неотъемлемым свойством любого реального канала связи является наличие в нем источников помех. Помехи могут быть классифицированы по следующим признакам96.По происхождению помехи делятся на естественные и преднамеренные (искусственные). Источниками естественных помехявляются природные процессы – грозовые явления, космическиеизлучения, шум океана в подводной акустической связи, тепловыешумы, имеющие место во всех без исключения устройствах и средах, а также излучения техногенного характера (наводки от промышленных установок, рентгеновских аппаратов, автомобильногои железнодорожного транспорта и т.п.).
Искусственные помехисоздаются сознательно, чтобы помешать или полностью воспрепятствовать противнику (военному, политическому, экономическому и т.д.) передавать и получать информацию.По месту возникновения помехи делятся на внутренние ивнешние. К внутренним помехам относятся тепловые шумы устройств, входящих в канал, дробовые шумы электронных и полупроводниковых приборов, обусловленные дискретностью носителей зарядов, фликкер-шум полупроводниковых приборов, а такжесигналы, попадающие в канал по внутренним цепям вследствиеплохого экранирования или развязки между каскадами. Внешниепомехи порождаются различными электромагнитными процессамив атмосфере, космическом пространстве (космические шумы), а96Эта классификация, как и всякая другая, не является полной.
Так, в радиолокации, кроме описанных здесь типов помех, рассматривают активные и пассивные помехи, и т.д.7.1. Канал с аддитивным шумом215также посторонними радиостанциями (станционные помехи), промышленными установками, транспортом и т.п.По характеру проявления помехи могут быть шумовыми(флюктуационными), а также сосредоточенными (по времени илипо спектру). Шумовая помеха представляет собой случайный процесс, который во многих каналах можно считать стационарным вшироком смысле эргодическим процессом.
Сосредоточенная повремени помеха, называемая также импульсной, имеет болеесложное описание, которое включает случайный поток событий,управляющий моментами появления импульсов, а также наборслучайных параметров, определяющих форму импульсов. Помеха,сосредоточенная по спектру, обычно описывается как узкополосный случайный процесс.По способу взаимодействия с сигналом помехи подразделяются на аддитивные (от английского add – складывать), мультипликативные (от английского multiply – умножать) и смешанные(этим термином обозначаются сложные функциональные взаимодействия, не сводимые к сложению или умножению).Для полного описания канала связи следовало бы задать множество допустимых входных сигналов и для каждого допустимогосигнала указать соответствующий выходной сигнал.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
