Лекция 9 Тема лекции: Назначение и функции автогенератора (АГ). Принципы

АГ. Структурная схема АГ
Учебные вопросы:
1. Назначение и функции автогенератора (АГ).
2.

Принципы построения АГ, условия самовозбуждения.
3. Структурная схема АГ.

при генерации.
Основное требование к генераторам.
Применение генераторов.

АГ происходит преобразование энергии источника постоянного тока в энергию ВЧ

колебаний. АГ входит в радиопередающее и радиоприемное устройства.

его работы при воздействии на него дестабилизирующих факторов, т. е.

стабильность параметров генерируемых колебаний.

передающих и радиоприемных устройствах, в изме- рительной аппаратуре, в электронных

вычислитель- ных машинах, в устройствах телеметрии и т. д.
Генераторы широко применяются в технике связи. Они используются при формировании тестовых сигналов, сигналов синхронизации, служебных сигналов, опорных колебаний и т. д.

виде четырёхполюсника.
Основные математические соотношения.
Принцип самовозбуждения АГ.
Области применения АГ.

возбуждались гармонические колебания. Основным элементом генератора гармонических колебаний является резонатор,

главное свойство которого - колебательный характер переходного процесса. Простейший резонатор - это колебательный контур. Если в колебательный контур ввести энергию, то при достаточно высокой его добротности (Q >> 1) возникают колебания тока, затухающие со временем. Уменьшение амплитуды колебаний объясняется потерями мощности в контуре. Таким образом, для создания автогенератора гармонических колебаний необходимо использовать резонатор с достаточно высокой добротностью и компенсировать потери.
Для выполнения последнего условия достаточно периодически добавлять в резонатор порции электромагнитной энергии синхронно с возбуждаемыми колебаниями. Источником энергии может служить постоянное электрическое поле; для преобразования его энергии в энергию колебаний требуется активный элемент (АЭ).

обратной связи;
- напряжение обратной связи;
- условие стационарного режима работы автогенератора,

где и - модули коэффициента усиления собственно усилителя (без цепи положительной ОС) и коэффициента передачи цепи положительной ОС;
- условие баланса амплитуд;
- условие баланса фаз;
- условие самовозбуждения генератора.

колебаний, оставаясь постоянной величиной. Величина же К из-за нелинейности вольтамперной

характеристики усилителя с ростом амплитуды уменьшается. В тот момент когда К достигает значения дальнейший рост амплитуды напряжения прекращается и на выходе генератора устанавливается стационарная амплитуда напряжения Uст. Процесс генерации начинается с появлением в усилителе случайных колебаний малых амплитуд и продолжается до установления стационарной амплитуды выходного напряжения, когда амплитуда колебаний достигает постоянной величины.

LC-типа. В диапазоне низких частот их технические характеристики и показатели

существенно ухудшаются вследствие резкого возрастания величин индуктивностей и емкостей колебательных контуров и соответствующих им размеров катушек индуктивностей и конденсаторов. Наряду с автогенераторами LC - типа в настоящее время широко используются генераторы RC–типа, в которых вместо колебательного контура применяются избирательные RC-фильтры (или цепи). Генераторы типа RC могут генерировать весьма стабильные синусоидальные колебания в сравнительно широком диапазоне частот от долей герца до сотен килогерц. Кроме того, они имеют малые габариты и массу. Наиболее полно преимущества генераторов типа RC проявляются в области низких и инфранизких частот.

АГ.
Параметры АГ.
Виды нестабильности частоты АГ.
Причины нестабильности частоты АГ.
Добротность АГ.

источника энергии в резонаторе возникает переходный колебательный процесс, воздействующий на

АЭ. Последний преобразует энергию источника в энергию колебаний и передает её в резонатор. Если мощность, отдаваемая активным элементом, превышает мощность, потребляемую резонатором и нагрузкой, т. е. выполняется условие самовозбуждения, то амплитуда колебаний увеличивается. По мере роста амплитуды проявляется нелинейность АЭ, в результате рост отдаваемой мощности замедляется и при некоторой амплитуде колебаний отдаваемая мощность оказывается равной потребляемой мощности. Если этот энергетический баланс устойчив к малым отклонениям, то в автогенераторе устанавливается стационарный режим колебаний.

переходной и стационарный. Переходной режим работы генератора длится с момента

включения генератора и до момента стабилизации параметров колебаний. Стационарный режим работы длится с момента стабилизации параметров колебаний и до вы- ключения генератора.

перестраивае- мых АГ);
3. Нестабильность частоты выходного сигнала;
4. Уровень мощности выходного

сигнала;
5. Уровень собственных шумов АГ.
Параметром, определяющим качество работы АГ, является нестабильность частоты его выходного сигнала.

Гц
– относительная f = fi / fсредн , (величина безразмерная)
–

долговременная,
– кратковременная.

добротности резонансного контура,
- нестабильность и пульсации напряжения источников питания,
-температурная нестабильность

(изменение параметров всех элементов схемы при изменении окружающей температуры),
- старенне элементов автогенератора,
- вибронагрузки на элементы схемы АГ.
Причиной кратковременной нестабильности частоты АГ являются собственные шумы его активных элементов.

АГ. Чем выше добротность Q, тем меньше нестабильность частоты АГ.

В КВ диапазоне резонансные цепи выполняются в виде параллельных контуров LC, добротность которых не превышает 100…150. Поэтому достижимы значения относительной нестабильности частоты таких АГ составляют
10-3 –10–4 .
В дцм диапазоне волн резонансные контура выполняются в виде короткозамкнутого или разомкнутого четвертьволновых отрезков длинных линий (длина которых равна /4). Их добротность достигает несколько сотен. И как следствие, величина относительной нестабильности частоты может достигать значений 10–4 ...10–5 .
В СВЧ диапазоне резонансные цепи выполняются на основе высокодобротных объёмных (волноводных) резонаторов, добротность которых может достигать нескольких тысяч. Нестабильность частоты АГ с таким резонатором будет лучше, чем 10–5 .