Дестабилизирующие факторы, влияющие на работу передатчиков

Общие сведения

Молекулярные (квантовые) генераторы и усилители

Митрон

Митрон, или магнетрон, настраиваемый напряжением, является конструктивной реализацией теоретического вывода о пропорциональной зависимости частоты генерируемых колебаний от анодного напряжения (ЭУЧ) при постоянном токе I_о. Но ток тоже растет при увеличении анодного напряжения и, в свою очередь, уменьшает частоту генерации. Это явление получило название электронного: смещения частоты (ЭСЧ).

Для исключения ЭСЧ ток в митроне стабилизирован, а возможность ЭУЧ расширена выбором широкополосной ЗС.

Молекулярными генераторами (усилителями) называются квантовые генераторы (усилители), отличающиеся тем, что в них электромагнитные колебания генерируются (усиливаются) за счет вынужденных квантовых переходов молекул, в то время как в остальных квантовых генераторах используются квантовые переходы других микрочастиц (атомов, ионов).

Как и в любом электронном приборе, в квантовых приборах первичным источником высокочастотной энергии являются электроны. Но в активных приборах обычного типа используются так называемые «свободные» электроны, движение которых с достаточной точностью описывается законами классической механики. В квантовых приборах используются так называемые «связанные» электроны, входящие в состав атомов того или иного вещества. Поведение таких электронов, как и атомов, подчиняется законам квантовой механики, в связи, с чем квантовые приборы и получили свое название.

Квантовые генераторы — это принципиально новые источники излучения. Впервые явление вынужденного (стимулированного, индуцированного) излучения было использовано для усиления и генерации в диапазоне длин волн 0,34 —10 мм. Приборы, работавшие на этом принципе, получили название мазеры, что означает усиление микроволн с помощью вынужденного излучения. Появившиеся позднее приборы подобного рода, но работающие в оптическом диапазоне спектра электромагнитных колебаний стали называться лазерами. Этот термин образовался в результате замены в слове «мазер» буквы «м» буквой «л» (от английского написания слова «свет»). При этом термин «свет» обозначает не только видимую (λ≈0,38-0,77 мкм), но и ультрафиолетовую (λ≈0,01-0,38 мкм), и инфракрасную (λ≈0,77-340 мкм) области спектра электромагнитных колебаний.

Принципы стабилизации частоты. Управление колебаниями передающего устройства.

Под стабильностью частоты понимается степень ее постоянства, неизменности с течением времени. В ходе работы любого передатчика несущая частота радиосигнала отклоняется, уходит от установленного значения f. Величина ухода называется нестабильностью, именно она является мерой стабильности частоты. Установлены понятия «абсолютная нестабильность» и «относительная нестабильность».

Абсолютной нестабильностью частоты ∆f называется отклонение частоты колебаний за определенный промежуток времени относительно установленной, а относительной — отношение абсолютной нестабильности к установленной частоте (∆f/f).

Нестабильность является важнейшей характеристикой передатчика. В зависимости от его назначения требования к относительной нестабильности частоты авиационных передатчиков колеблются в пределах от ±1*10^-4 до ±1*10^-10 и менее. Вызвано это тем, что от стабильности частоты зависят важнейшие тактико-технические показатели радиоэлектронных средств (РЭС) самолета. Так, увеличение |∆f/f|, например, ведет к ухудшению точности определения РТС координат летательного аппарата (ЛА), уменьшению дальности обнаружения цели радиолокационными станциями (РЛС), ухудшению разборчивости речи в каналах радиосвязи, снижению помехоустойчивости и пр. Нестабильности несущих частот радиосигналов определяются в основном ОГ передатчиков, следовательно, к ним должны быть переадресованы требования по стабильности частоты. Важным для ее оценки является интервал времени, в течение которого определяется нестабильность, и характер вызывающих ее причин. Различают кратковременную и долговременную нестабильность.

Кратковременной называется случайное изменение частоты относительно установленной за заданный интервал времени, долговременной — изменение частоты за заданный интервал времени, вызванное необратимыми изменениями, происшедшими в элементах АГ и его режиме.

Причинами нестабильности частоты являются дестабилизирующие факторы, действующие на АГ. Их можно представить четырьмя группами;

климатические — изменения температуры, давления, влажности;

электрические — изменения напряжений источников электропитания, непостоянство нагрузки, флуктуации внешних электромагнитных полей;

механические — вибрации, ускорения, изгибы;

временные факторы, главные из которых — старение и износ.

Под влиянием каждого из перечисленных факторов изменяются параметры колебательного контура или электрический режим АЭ, в результате генерируемая частота уходит от номинала. Следовательно, для того чтобы стабилизировать частоту генерации, необходимо стабилизировать определяющие ее параметры. Меры стабилизации частоты, поэтому и называются параметрическими. Цели параметрической стабилизации состоят в том, чтобы уменьшить диапазон изменения частотозадающих параметров АГ и тем самым обеспечить нестабильность частоты не более заданной.

Основные принципы стабилизации частоты.
Параметрическая и кварцевая стабилизация

Основные меры параметрической стабилизации:

1. Термостатирование. Элементы колебательного контура или целиком всю конструкцию автогенератора помещают в термостат, где автоматически поддерживается температура с точностью до - 0,1°С.

2. Термокомпенсация. Обеспечивается применением термокомпенсирующих деталей, например тикондовых конденсаторов, емкость которых уменьшается с повышением температуры, в то время как у воздушных возрастает. Их параллельное включение может обеспечить лучшее постоянство суммарной емкости колебательного контура.

3. Герметизация блока автогенератора. Исключается влияние изменения давления и влажности. Необходимые давление и влажность в блоке могут поддерживаться бортовым кондиционером или от воздушной системы ЛА.

4. Стабилизация напряжения источников электропитания.

5. Экранирование и применение электрических фильтров для защиты от внешних электромагнитных полей.

6. Применение буферного усилителя (эмиттерного повторителя) для уменьшения влияния: последующих каскадов.

7. Амортизация блока АГ или всего передатчика.

8. Жесткий монтаж схемы, применение печатных плат.

9. Использование высокоэталонных деталей, таких, параметры, которых слабо зависят от дестабилизирующих факторов.

10. Применение высокодобротных элементов колебательного контура (катушек индуктивности и конденсаторов), а также материала для изоляторов контура.

11. Выбор наиболее стабильной схемы АГ. Более предпочтительна схема с емкостной обратной связью (емкостная трехточка).

12. Генерируемая мощность должна быть минимальной, порядка десятка милливатт.

13.Своевременный ремонт,

14.Выдержка времени прогрева после включения.

15.Применение высокодобротного эталонного стабилизирующего резонатора с сосредоточенными или распределенными параметрами, электрически слабо связанного с колебательной системой АГ. Он резонирует на своей собственной частоте f₀ и навязывает ее АГ при условии, что f≈f₀. Наиболее часто эта мера применяется для стабилизации частоты АГ СВЧ (рис. 8.35). Недостаток такой меры состоит в необходимости перестройки резонатора при смене частоты АГ и срывах стабилизации.

Однако даже применение всех перечисленных мер одновременно обеспечивает долговременную относительную нестабильность частоты АГ не менее 1*10^-4. Для большинства современных РЭС ЛА такая стабильность неприемлема, недостаточна. Значительно меньшую нестабильность

(1*10^-5—1*10^-10) имеют автогенераторы с кварцевой стабилизацией совместно с вышеперечисленными мерами параметрической стабилизации.

Сущность кварцевой стабилизации частоты состоит в том, что в схему АГ определенным образом включают кварцевый резонатор, имеющий гораздо большие добротность (Q = 1*10⁴ — 1*10⁶) и эталонность, чем и обеспечивается лучшая стабильность частоты АГ.

Дата добавления: 2014-12-07