|
| |
|
Слаботочка Книги £ u,(t) Рис.. 1.8. Упрощенны?! вариант структурной схемы фазового CP Усиление, которое обеспечивает CP, ограничивается уровнем внутренних шумов в контуре: ЭДС сигнала, вводимого в контур, должна быть в несколько раз больше уровня шумов. Поскольку при обычно используемой полосе эта ЭДС оказывается порядка нескольких микровольт, а напряжение на выходе CP достигает нескольких вольт, усиление CP достигает 10 ... 10. Разновидностью классических являются фазовые CP (ФСР). В подобных CP сравнительно низкочастотный резонансный усилитель РУ с колебательным контуром в качестве нагрузки охватывается обратной связью, характер которой (положительная, отрицательная) определяется разностью фаз Афс между некоторым опорным и внешним СВЧ колебаниями. При изменении этой разности на 180° обратная связь меняется на противоположную. Обычно частоты опорного и внешнего сигналов не равны друг другу, т. е. разность фаз Афс линейно меняется во времени, что приводит к периодическому возбуждению и срыву колебаний в РУ. В итоге разность частот (измеряемая величина) опорного и внешнего СВЧ сигналов становится частотой повторения вспышек генерации низкочастотного РУ (частотой суперизации), которую можно определить обычными способами. На практике ФСР используются для оценки доп-леровского смещения частоты в локационных СВЧ приборах. В упрощенном ФСР (рис. 1.8) в цепи обратной связи РУ использованы два перемножителя сигналов. Пусть внешнее ес() и опорное eo{t) колебания имеют форму ес() =cos (юо+Афс); Афс = А(йо, ео() =cos фо, а входное Mi (О и выходное U2{t) напряжения РУ (t) =cosQf; где Kpj, - резонансный коэффициент усиления РУ; U --резонансная частота контура РУ; о - частота опорного колебания; Дюо-измеряемая разность частот. Считаем, что РУ усиливает сигналы только в малой окрестности частоты Q. Тогда в произведении 2(0с(0о(0 необ.ходимо учитывать лишь составляющую -0,25ру cos р + А<е)- Для самовозбуждения РУ достаточно, например, чтобы Афс=180° и /Сру >4). При Афс = Ай)о система возбуждается один раз за период 2я/Аа)о, т. е. разностная частота Aa)o/2jt определяет частоту повторения вспышек генерации РУ. АмплитудаСигнала, при которой схема может нормально функционировать, в данном примере численно должна несколько превышать 4/Kpw . На практике перемножители сигналов заменяются амплитудным модулятором и фазовым детектором. При этом наряду с операцией перемножения сигналов осуществляется дополнительная фильтрация. Возможны другие варианты ФСР, когда разность фаз опорного и внешнего сигналов превращается в фазовый сдвиг цепи обратной связи более сложным образом, например с помощью угловой модуляции входного сигнала. Теоретический анализ ФСР при различных способах модуляции сигнала проведен в гл. 2, методы расчета режимов и характеристик - в гл. 3. В отличие от описанных выше классических CP, существует класс параметрических СР. Основой параметрического CP является параметрический генератор, в цепь которого введена внешняя ЭДС сигнала. Колебательный контур емкостного параметрического генератора состоит из постоянного активного сопротивления R> >0, постоянной индуктивности L и меняющейся во времени с коэффициентом модуляции т емкости C{t). Частота /н изменения емкости (частота накачки) приблизительно в два раза превышает резонансную частоту контура. При т>ткр, где ткр - некоторый порог, зависящий от к, в контуре возникают и развиваются колебания с частотой /н/2, т. е. колебания на второй субгармонике накачки (имеет место основной параметрический резонанс). Энергия, необходимая для поддержания субгар- монических колебаний, поступает от устройства, модулирующего емкость. Если устройство, производящее модуляцию емкости (генератор накачки), включать и выключать с частотой суперизации или с этой же частотой подключать параллельно контуру шунтирующее сопротивление, параметрический генератор с введенной в контур ЭДС сигнала превращается в параметрический CP, в данном случае емкостный. Аналогично можно прийти к схеме индуктивного параметрического CP, в котором вместо емкости с частотой накачки осциллирует индуктивность. Особую разновидность параметрических CP составляют резистивные СР. В них с частотой накачки меняется не энергоемкий параметр - индуктивность или емкость, а знакопеременное активное сопротивление. При этом энергия, необходимая для существования субгармонических колебаний, поставляется активным, сопротивлением в те промежутки времени, когда оно имеет отрицательный знак. Возможны комбинированные схемы, в которых с частотой накачки осциллируют одновременно два элемента, например емкость и активное сопротивление. В отличие, от классических CP, в которых вспышки генерации имеют частоту заполнения, равную резонансной частоте контура, и любую, зависящую от внешнего сигнала начальную фазу, в параметрических CP аНало-гичные вспышки возникают на частоте /н/2 и могут иметь лишь два значения фазы, отличающееся на 180°. При этом между параметрами вспышки и внешнего сигнала существует следующая связь. Если на систему действует сигнал с частотой /с, равной частоте субгармоники (син-jcpoHHHfl сигнал), амплитуда вспышек пропорциональна ЛсСозАфс (Л с-амплитуда сигнала; Афс=фс-Фо; фс - фаза сигнала; фо - некоторая величина, определяемая параметрами CP и фазой накачки), а фаза принимает одно из двух значений в зависимости от sgn cos Афс. Для. несинхро.нного сигнала (/с=?/н/2) имеем ту же закономерность, но при А<рс=А с/-фо, где Ай)с= =2я(/с-/н/2). Таким образом, в общем случае огибающая вспышек параметрического CP и закон изменения амплитуды внешнего сигнала отличаются друг от друга. Кроме того, непрерывная фаза сигнала преобразуется в дискретные значения фазы вспышек, т. е. квантуется. Это диктует особые условия применения парамеТриче- 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 |