УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра № 12

Л Е К Ц И Я № 26

«Генерирование колебаний, регенерация,

угловая модуляция в автогенераторах»

^{( наименование темы )}

по дисциплине «Теория радиотехнических цепей и сигналов»

Профессор кафедры №12

доктор технических наук, профессор

^{( ученая степень, ученое звание,}

Лось А.П.

^{воинское звание, фамилия и инициалы автора )}

Санкт-Петербург

2011 г.

Вопросы лекции.

1.Автогенератор с линией задержки в цепи обратной связи.

2.Действие гармонической э.д.с. на цепи с положительной обратной связью.

3.Захватывание частоты в автогенераторе.

4.Угловая модуляция в автогннераторе.

АВТОГЕНЕРАТОР С ЛИНИЕЙ ЗАДЕРЖКИ В ЦЕПИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

Пусть имеется автогенератор с избирательной нагрузкой и ли­нией задержки в кольце обратной связи. Подобный генератор мож­но представить в виде обобщенной схемы (рис. 9.23), аналогичной схеме на рис. 9.1. Рассматривая линию задержки как идеальный четырехполюсник с передаточной функцией е^-iωT, мы можем пред­ставить линейную часть схемы, состоящую из колебательного кон­тура и задержки Т, в виде одного четырехполюсника обратной свя­зи с передаточной функцией

где К к — модуль передаточной функции колебательного контура, обладающего резонансной частотой ω_р; φ_к — фазовая характери­стика контура. В полосе прозрачности контура можно считать, что

где τ_к — постоянная времени контура. Введение в схему линии задержки не изменяет модуля переда­точной функции, но существенно влияет на результирующую фазо­вую характеристику

При достаточно большой задержке Т наклон результирующей фазовой характеристики определяется в основном слагаемым ωТ, причем может оказаться, что в полосе прозрачности колебательной цепи изменение φ_Σ достигает значительной величины, превышающей несколько полных оборотов 2π. Подобный случай изображен на рис. 9.24, на котором ω_₂, ω_-1, ω₁, ω₂, ... обозначают частоты, лежащие в полосе прозрачности контура, при которых ординаты фазовой характеристики равны где п — целое число. Так как при указанных частотах выполняется баланс фаз и амплитуд (см. § 9.3), то каждая из них может являться частотой автогенера­ции. Введение в кольцо обратной связи достаточно большой задержки

придает системе многочастотный характер. Роль колеба­тельного контура при этом сводится лишь к ограничению числа ча­стот, на которых обеспечивается усиление, необходимое для авто­генерации.. Возникает вопрос, могут ли одновременно устойчиво сущест­вовать несколько автоколебаний с различными частотами.

Примерное расположение ω₁ и ω₂ на оси частот показано на рис. 9.25. Через Е₁ и E₂ обозначены амплитуды колебаний с указан­ными частотами в какой-то момент времени после запуска гене­ратора с мягким режимом возбуждения. При циклическом обходе замкнутого кольца обратной связи при каждом прохождении через нелинейный элемент соотношение между амплитудами Е₁ и Е₂ будет изменяться в пользу Е₁.. В итоге колебание с частотой ω₂ полностью подавляется и в системе остается всего лишь одно колебание с ча­стотой ω₁, для которого начальные условия при запуске более бла­гоприятны.

Иначе обстоит дело в автогенераторе с жестким режимом само­возбуждения, когда при запуске для установления автоколебаний требуется посторонний источник колебаний. В зависимости от выбора запускающей частоты в генераторе может быть установлен стационарный режим на любой из частот: ω₁ или ω₂. Отсюда вид­но, что «жесткий» автогенератор с запаздывающей обратной связью можно использовать как устройство, запоминающее одну из не­скольких частот, подаваемых в момент запуска.

Вернемея к автогенератору с мягким режимом самовозбужде­ния и допустим, что в полосе прозрачности колебательной цепи име­ется значительное число частот возможной генерации. Так как эти частоты расположены на оси ω эквидистантно (рис. 9.26), то можно допустить существование совокупности колебаний с частотами ω₁, ω₂, ω₃, ... при амплитудных и фазовых соотношениях, характерных для угловой модуляции. Подобное сложное колебание, обладающее постоянной амплитудой, проходит через нелинейность (амплитуд­ный ограничитель) без деформации, т. е. без изменения соотношения между отдельными составляющими спектра. Это означает, что не­линейная часть автогенератора не препятствует одновременной гене­рации сетки частот. Этого, однако, еще недостаточно для устойчи­вой генерации. Необходимо, чтобы передаточная функция избира­тельной цепи обеспечивала сохранение внутриспектральных соот­ношений. Амплитудно-частотная характеристика избирательной цепи, представленная на рис. 9.26, не отвечает этому требованию. Для устойчивой генерации спектра частот амплитудно-частотная характеристика колебательной системы должна иметь неравномерность типа сед­ловины (рис. 9.27).

Генератор с запаздывающей обратной связью обладает некото­рыми другими интересными свойствами, обусловленными большой крутизной фазовой характеристики, например повышенной стабиль­ностью генерируемой частоты.