Электрорадиоизмерения (В. И. Винокуров) (554136), страница 19
Текст из файла (страница 19)
1. Генераторы высоких частот в основном используют для настройки радиовещательных приемников. Их особенностью являются наличие амплитудной модуляции и возможность установки сигнала от 1 В до 1 мкВ. Структурные схемы генераторов представлены на рис. 5.7, а, б.. Основными узлами генератора (рис. 5.7, а) служат задающий генератор, широкополосный усилитель (модулятор) и выходное устройство. Задающий 7.О-генератор определяет основные характеристики прибора, в том числе стабильность частоты и амплитуды, а также спектральную <чистоту» выходного сигнала. Генератор, как правило, строится на базе широкополосного усилителя, охваченного кольцом отрицательной обратной связи (см.
$ 5.2). Весь частотный диапазон генератора разбит на ряд поддиапазонов. Перестройка частоты в пределах поддиапазона осуществляется кон- 87 денсатором переменной емкости, переход к новому поддиапазону— посредством коммутации катушек индуктивности. Усилитель (модулятор) с переменным коэффициентом усиления, управляемым электрическим напряжением, является буферным каскадом, способствующим стабильности частоты, и одновременно амплитудным модулятором.
Модулирующее напряжение создают либо внутренним генератором (частота 1 кГц), либо подводят извне. На выходе усилителя включен фильтр верхних частот (рис. 5.7, в). Рис. 5.7. Генератор высоких частот: н — с ручной регулировкой уровня сигнала; б — с антса~всяческой регуляровкой уровня снгнала; в — сунлвтр верхннх частот: 1 — вход ЧМ; у — вхок Аыол — установка уровня Поясним эффект амплитудной модуляции (рис. 5.8). Модулирующее напряжение 2 изменяет положение рабочей точки на характеристике усилителя 1.
Это приводит к изменению коэффициента усиления для высокочастотного сигнала. Вначале зафиксируем три положения рабочей точки (а, б, в). При неизменном входном напряжении интенсивность выходного сигнала максимальная в точке 6 и минимальная в точке в. Выходное напряжение усилителя после фильтра верхних частот (рис. 5.7, в) имеет вид последовательности колебаний с разными амплитудами.
Соответственно при непрерывном смещении рабочей точки амплитуда высокочастотных колебаний изменяется, повторяя форму модулирующего напряжения (рис. 5.8, б). Амплитудную модуляцию контролируют измерителем амплитудной модуляции или по шкале низкочастотного аттенюатора, прокалиброванного непосредственно в процентах глубины модуляции (рис. 5.9). Значение модулируюшего напряжения на входе низкочастотного аттенюатора поддерживают неизменным с помощью потенциометра и отсчетного гальванометра.
Очевидно, что уровень выходного сигнала можно регулировать, смещая рабочую точку на характеристике 1 усилителя с помощью посгоян- оум ного (опорного) напряжения. Рассмотренная структурная схема прибора (см. рис. 5.7, а) предпола- г гает ручную регулировку для поддержания постоянным уровня напряжения, поступающего на ат- ум тенюатор. В современных измерительных генераторах этот процесс автоматизирован.
Система автоматического регулирования (см. рис. 5,7, б) состоит из амплитудного детектора, постоянное на- а7 пряжение которого пропорционально уровню сит- Рис. 8.8. Лмплитудиаи модуляция: нала на входе аттенюато- а — вявнсимоссь уровня снтнелн ос выбора рабочей точки; б — форме ьввряжеиня нв выхоле фильтрнс рОВ, ф диффсрщрциаЛЬНОГО т — хвректеркстикв усилителя-мовуляторн; 2 — молу- усилителя постоянного тока. Последний является устронством сравнения. Сравнивается реальный уровень сигнала с требуемым, заданным значением опорного напряжения. При нх неравенстве возникает напряжение рассогласования, которое, изменяя коэффициент усиления усилителя (модулятора), восстанавливает необходимое соответствие. Постоянная времеви системы регулирования выбрана достаточно большой, с тем чтобы система не реагировала на амплитудную модуляцию высокочастотного сигнала.
Модулирующее напряжение в этой схеме можно подавать не- . посредственно на вход дифференциального усилителя. Выходное устройство представляет собой систему калиброванных аттенюаторов, обеспечивающих широкое изменение уров. ия выходного напряжения. Так как измерение малых уровней напряжения затруднительно, то о значении выходного сигнала судят по показанию вольтметра, включенного на входе аттенюаторов, и известному коэффициенту ослабления, вносимому ими. Для облет.
чения работы с прибором шкалы аттенюаторов градуируют таким образом, что если показание вольтметра соответствует калибро- 89 ванной точке К, то выходное напряжение (мкВ) равно произведе нию показаний шкал отдельных аттенюаторов: ин х=КнКоКг (рис, о.1()). Для уменьшения влияния нагрузок, на градуировку шкал Рис. 5.9, Аттенюатор для фориироааиия налиброаочиого иодулнруюшего наиря- игения: ! — анешннн йМ. à — глубина йМ; а — колебание от ланашщего генератора аттенюаторов выходное сопротивление' генератора (на зажимах внешнего делителя) выбирают достаточно малым (единицы ом). Очевидно, что точность установки выходного напряжения определяется не только погрешностью фиксации входного напряжения, лйау «йуна лцг йл угллллг гГт' Рис. 5.10, Выходное устройство генератора высоких частот но и погрешностями аттенюаторов.
В измерительных генераторах высокой частоты, как правило, используют сочетание потенциометров для плавного уменьшения уровня со ступенчатыми резистивными аттенюаторами, выполненными по декадной схеме. Для умень- 90 ':шения ошибок нз-за влияния параметров соединительных проводов выход генераторов обычно рассчитан на подключение типового ко , аксиального кабеля с выносным делителем напряжения. Погреш:::ность ослабления выходного напряжения в этом случае не превы:, шает единиц процентов. Высокая чувствительность радиоприемных устройств, для иссле:дования и настройки которых в основном предназначен генератор, обусловливает необходимость в малых калиброванных уровнях на-пряжения. В свяаи с этим в генераторах высокой частоты большое значение имеет экранировка как всего прибора, так и его отдель- Рнс.
5,11. Генератор ультравысохнх частот: а — струатррная схема; б — генератор на деиитеиях час- теты ных блоков. В ряде случаев наиболее ответственные блоки (задающий генератор, аттенюаторы) экранируют двойным экраном,.а все цепи питания снабжают высокочастотными фильтрами для предо.хранения от распространения по ним напряжения генерируемой частоты. 2. Генераторы ультравысоких частот (рис. 5.11, а, б) предназна- чаются для настройки УКВ приемников с частотной модуляцией .систем радионавигации, телевидения и т. д. В приборах предусмотрены амплитудная, частотная и импульсная модуляции. Частотную модуляцию осуществляют в задающем генераторе, амплитудную— в усилителе-модуляторе, импульсную — в выходном усилителе.
При. пятое построение прибора позволяет одновременно и в произвольном. сочетании реализовать все виды модуляции. Частота задающего ЕС-генератора модулируется за счет изменения вносимой реактивности, управляемой электрическим напряжением. К управляемой реактивности предъявляют ряд требаваний: высокая и стабильная добротность, широкие пределы относительного изменения вносимой расстройки, большой диапазон и линейность характеристики управления, малое потребление мощности от источника управляющего напряжения и т. д. Практически в качестве вносимой реактивности используют варикапы, барьерная емкость которых изменяется под воздействием напряжении, Модулирующее напряжение поступает на варикап со схемы компенсации искажений, которая осуществляет предварительное искажение напряжения по закону, обратному вольтчастотной характеристике варикапа. Это обеспечивает линейную зависимость девиации частоты от исходного напряжения.
Необходимое число частотных поддиапазонов можно создать и без коммутации катушек индуктивности. Первичный генератор (рис. 5.11, б) перестраивается в пределах верхнего поддиапазона частот с помощью конденсатора переменной емкости. Переход к следующему поддиапазону осуществляется делителем частоты, реализуемым с помощью пересчетиых схем (см. гл. 3). Подобное построение приборов упрощает конструкцию и повышает стабильность частоты. Рис.о.12. Генератор сверхвысоких частот 3. Генераторы сигналов сверхвысоких частот (рис. 5.12) используют для настройки радиоприемных устройств радиолокационных и радионавигационных станций, систем космической связи, измерения параметров антенн и т. п. Генераторы делятся на приборы с коаксиальным выходом (от 300 МГц до 18 ГГц) и с волноводным выходом (свыше 6 ГГц).
Некалиброванная мощность приборов достигает единиц ватт, а калиброванная обычно изменяется от нескольких микроватт до 10-м — 10-'а Вт. Особенностью измерительных генераторов этого нида янляютсн относительная простота структурной схемы и сложность механической части приборов. ' Задающие генераторы приборов выполняют на отражательных клистронах с внешним (Г4-55, Г4-79) или внутренним (Г4-90, Г4-91) резонатором, на диодах Ганна с внешним резонатором (Г4-112, Г4-135) или на лампах обратной волны (ЛОВ). Отсчет частоты при использовании клистронов с внешним резонатором осуществляется по шкалам, механически связанным с устройством перестройки. Мощность СВЧ выводится из клнстроиов с помощью подвижных устройств связи. Введение в механизм связи зтнх устройств с органами перестройки частоты зависимости, об- 92 ратной закономерности изменения генерируемой мощности от частоты, обеспечит постоянство уровня выходного сигнала.
Грубая установка частоты клистронов с внутренним резонатором осушествляется механическим изменением объема резонатора, а точная — изменением напряжения на его отражателе. В некоторых генераторах одновременно с механической перестройкой резонатора автоматически изменяется и напряжение на отражателе. Это облегчает перестройку и обеспечивает работу клистрона вблизи оптимального режима. Установку частоты осуществляют по показаниям частотомера с объемным резонатором.
Мощность колебаний контролируют измерителями малой мощности (см. гл. 1О). Если сопротивления нагрузок, подключенных к концам волновода (рис. 5.12), согласованы с его волновым сопротивлением, то показания измерителя соответствуют мощности СВЧ, поступающей на вход калиброванного аттенюатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
