|
| |
|
Слаботочка Книги развитие технологии сверхрегенерации Первые CP появились в 1922 г. [113], когда существовали лишь малочувствительные детекторные и регенеративные приемники, а супергетеродины еще не получили широкого распространения. Чувствительность регенераторов на трехэлектродиых лампах была относительно высокой лишь в крайне неустойчивом режиме, близком к самовозбуждению. Кроме того, в таком режиме из-за узкой полосы пропускания качество воспроизведения модулированных сигналов было неудовлетворительным. Сверхрегенератор примирил противоречивые для обычного регенератора требования, обеспечив высокую чувствительность и удовлетворительную стабильность работы приемника при достаточно широкой полосе пропускания. Однако в отношении стабильности и особенно избирательности CP уступал супергетеродину и поэтому в конце 30-х годов был им вытеснен из обычных приемников, сохранив свои позиции в тех случаях, когда к габаритным размерам, массе и экономичности приемных устройств предъявлялись особо жесткие требования. Во время второй мировой войны CP применялись для приема импульсных сигналов в радиолокационных и раднопавигацнонных системах метрового и дециметрового диапазонов, в устройствах опознавания самолетов ( свой - чужой ), для связи [92]. В послевоенный-период области применения CP расширяются. Например, CP используются в спасательных маяках [125]. Такие маяки могут работать в режиме излучения кодированных импульсов или двусторонней телефонной связи, что значительно облегчает поиск потерпевших аварию людей. Другим примером является широкое применение CP в управляемых по радио моделях. Если в первые послевоенные годы основной сферой приложения CP были любительские и демонстрационные конструкции, то в последние годы надежность управ- ляемых с помощью CP моделей и механизмов достигла такого уровня, что их все чаще стали использовать в народном хозяйстве [21]. Так, CP внедряют в системы дистанционного управления локомотивами и тракторами, подъемными кранами и другими строительными механизмами, автомашинами для испытаний в условиях катастрофы и т. д. Сверхрегенераторы по-прежнему применяют в малогабаритной бортовой аппаратуре, где важнейшим требованием является экономичность и малая масса. Характерный пример - аэрологический зонд РКЗ, в котором CP используется одновременно как передатчик ме-теоинформацин и активный ответчик на Запросные радиоимпульсы в канале измерения дальности до радиозонда [45, 52]. Такие CP строились в 50-х годах на лампах, а в настоящее время в них используются транзисторы в диапазоне около 2 ГГц [23, 24]. Весьма эффективным оказалось измерение высоты полета самолетов и зондов с помощью радиовысотомеров, использующих принцип сверхрегенеративного приема [65, 83, 122], а также применение CP для целей ближией локации как в СВЧ [85, 92], так и в акустическом [33, 34, 58] диапазоне. При этом для создания отрицательного сопротивления, компенсирующего потери в колебательном контуре, помимо традиционных ламп и транзисторов используются другие электронные и полупроводниковые приборы, в частности лампы бегущей и обратной волн, туннельные и лавинно-пролетные диоды, диоды Ганна и т. п. [2, 18, 40, 95, 124]. Представляет определенный интерес использование сверхрегенеративного режима в молекулярных усилителях (двухуровневых мазерах) [115]. Следует заметить, однако, что молекулярные CP до настоящего времени не нашлн применения в практических устройствах. В начале 60-х годов появились новые сверхрегенеративные устройства - параметрические усилители в сверхрегенеративном режиме. Такие CP позволяют получить примерно такое же усиление, какое обеспечивает параметрический усилитель с супергетеродином (правда, при несколько худших шумовых характеристиках), что дало возможность использовать их в импульсных радиолокационных системах [83, 97, НО]. Достаточно эффективным можно считать использование параметрических CP в пассивной радиолокации, радиоастрономии и в других случаях, когда полезным сигналом является шум [13, 109]. Однако эти примеры не исчерпывают области применения параметрических СР. Оказалось полезным использование их в вычислительной технике [79, 117], в приборах для научных исследований, например, в качестве датчиков ядерных квадрупольного и магнитного резонансов [41, 42, 64]. В качестве квантователей фазы их можно применять в системах цифровой обработки ипформации для преобразования фаза - цифра без предварительного разрушения информации об амплитуде [119]. Теоретический анализ как классических, так и параметрических CP является достаточно трудной задачей, поскольку процессы в них описываются неоднородными дифференциальиым!и уравнениями с переменными коэффициентами. Первый значительный шаг в теории сверхрегенерации был сделан Г. С. Гореликом и Г. М. Гинцем [30], которые в процессе экоперименталшого исследования классического CP в диапазоне метровых волн обнаружили ряд интересных свойств этого устройства и дали им достаточно строгое математическое обоснование. В частности, они указали на возможность получения гребенчатой частотной характеристики в CP и исследовали явление кратного резонанса. Следует особо подчеркнуть новаторский характер этой работы, проложившей путь последующим исследованиям и е потерявшей своего значения до настоящего времени. Идеи, высказанные в первой работе, были развиты Г. С. Гореликом и для любых систем с переменными параметрами [31, 32]. Большой вклад в разработку методов исследований линейных и нелинейных узкопо-лоспых колебательных систем с переменными параметрами (в том числе и CP) внесли работы Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси [70], В. В. Мигулина, С. М. Рытова [74, 87]. Фундаментальное исследование классического CP было выпол- иеио Л. С. Гуткнным [35 ... 37]. Им разработана общая теория сверхрегенератнвного приема, впервые рассмотрено воздействие на CP не только сигналов, но н помех, причем полученные результаты доведены до расчетных формул. В более поздних работах советских авторов нсследуются и уточняютч;я отдельные вопросы теории применений СР. К числу этих работ относятся, например, работы по CP с автосупернзацией [39], по использованию классических CP для приема частотно-модулированных сигналов, по повышению избирательности н усиления за счет специальных законов суперизации [11, 107], по помехоустойчивости CP [12, 60], по применению в качестве датчика ядерного квадрупольного пезоианса [67]. Были рассмотрены также особенности приема CP импульсных сигналов [76, 111], исследованы CP с автоматической стабилизацией пежима, оптимизированы формы сигналов и законы суперизации [601. Из зарубежных исследований отметим интересные ранние работы Гесслера н Эрделн, а также более позднюк) монографию Уайт-хеда [126]. Остальные работы 11освящены главным образом вопросам практического построения CP ГПб], их инженерным расчетам н применению для различных целей [80 ... 86, 120, 121]. Появление в начале 60-х годов параметрических CP вызвало новый ряд исследований [90, 91, 93, 98, 112]. Особенностью анализа, выполненного в работах этого цикла, является большое внимание, уделяемое воздействию внешних и собственных пгумов на СР. Среди работ этого направления выделяются Лундаментальные исследования С. М- Рытова, В. С. Эткина, Е. М. Гершензоиа и Ю. Е. Дьякова [27, 44, 88, 109]. Другим интересным направлением явилось изучение параметрических CP в качестве фазовых триггеров (параметро-нов), а также квантователей базы узкопо.посных сигналов. Большой вклад в рогаенир этой проблеми внесли С. А. Ахманов, В. П. Ко- молов и И. Т. Трофимснко [53, 541. Предложено применять параметрические CP для регистряиии сигналов ядерных магнитного [41, 55, 641 и квадрупольного [43] везонансов. В 70-х годах появляются исследования, в которых вскрываются тайне явления в CP, как ударные колебания [591, рассматривается возможность ввода информации через канал суперизации (Фазо- вые CP) [99, 1011 н т. п. Были изучены воздействия узкпполосного н широкополосного сигналов на параметрический CP Г71], оценена эффективность использования классических и параметрических CP для обнаружения сигналов [49, 60], в локации [58], для квантования (Ьазы [54], Исследованы процессы как в одноконтурных, так и в многокон-турных CP (классических и параметрических) [7, 25, 68, 73], рассмотрены пропессы в параметрических CP на тонких *ерромагнит-иых пленках [119], доказана возможность использования параметрических CP для усиления видеоимпульсов (параметрические CP с бигармоннческой накачкой) [16]. Развитие н изучение оверхрегенеративного приема вообще и параметрической сверхрегенерации в особенности продолжается и в настоящее время, так как не все вопросы теории, расчета н практического применения CP можно считать решенными. 1.2. Принцип действия сверхрегенератора Регенератор представляет собой недовозбужденный генератор на транзисторе, лампе или другом активном [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 |