Радіоімпульсне множення частоти. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Радіоімпульсне множення частоти. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Студенту на замітку

Коментарі до статті

При конструюванні короткохвильових аматорських радіостанцій та вимірювальних приладів, що відповідають сучасним вимогам щодо стабільності, точності градуювання та відліку частоти за шкалою, трапляються значні труднощі. Основна з них - отримання високостабільних, точно відкаліброваних опорних частот.

Найбільш простий спосіб отримання фіксованих частот – це застосування кварцового генератора з резонаторами на відповідні частоти. Однак не завжди можливе підібрати кварцові резонатори на необхідні частоти, і крім того, резонатори мають розкид по частоті, який не завжди вдається компенсувати елементами підстроювання. Інші поширені способи отримання фіксованих частот - це безпосереднє множення частоти генератора низькочастотного і гетеродинування.

Спосіб безпосереднього множення частоти полягає в тому, що на вхід нелінійного елемента НЕ (рис. 1 а) подаються гармонійні коливання від генератора Г, які перетворюються на послідовність прямокутних, косінусоїдальних або іншої форми відеоімпульсів з періодом Т і тривалістю імпульсу т.

Радіоімпульсне множення частоти

Спектр відеоімпульсів (рис. 1 б) складається з гармонік, кратних основній частоті, амплітуда яких зменшується зі збільшенням номера гармоніки. Тому використання гармонік з великими номерами є недоцільним через їхній малий рівень і труднощі відфільтрувати потрібну гармоніку (за допомогою фільтра Ф).

Енергетично вихідний спектр помножувача характеризує к. п. д. перетворення

Радіоімпульсне множення частоти

де Рс - потужність корисної гармоніки; Робщ – потужність всіх складових.

"Чистота" сигналу на виході НЕ характеризується коефіцієнтом бічних гармонік

Радіоімпульсне множення частоти

де Uп - амплітуда корисної гармоніки, Uб - амплітуда сусідньої гармоніки.

З таблиці видно, що зі збільшенням номера гармоніки, що використовується к.п.д. перетворення зменшується дуже швидко. Тому використання відеоімпульсного помножувача доцільно при коефіцієнті множення не більше кількох одиниць (зазвичай 3-5). Щоб отримати великі коефіцієнти множення, необхідно послідовно включати кілька каскадів множення і посилення з елементами селекції на виході.

Номер гармоніки,n	Косинусоїдальні відеоімпульси		Короткі прямокутні відеоімпульси
Номер гармоніки,n	n	y	n	y
2	0,22	-	0,16	1
3	0,14	1,8	0,15	1
4	0,11	1,2	0,14	1
5	0,08	1	0,13	1
10	0,04	0,8	0,1	1
30	0,02	0,7	0,05	1
50	0,0	0,5	0,033	1
100	0,002	0,5	0,018	1

Спектр коротких прямокутних відеоімпульсів більш багатий гармоніками: з таблиці видно, що n зі збільшенням номера гармоніки зменшується повільніше, ніж у разі косінусоїдальних імпульсів, але все ж таки є малою величиною. Коефіцієнт бічних гармонік великий, і послаблення шкідливих складових спектра потрібні складні виборчі устрою.

Якщо сітка частот формується методом гетеродинування, виникають проблеми з підбором кварцових резонаторів, припасуванням або коригуванням їх частоти.

Радіоімпульсні помножувачі частоти

Метод радіоімпульсного множення частоти, що дозволяє використовувати гармоніки аж до 1000, було вперше запропоновано нашій країні В. І. Григулевичем 1952 року. Чудовою властивістю цього є можливість отримання майже ідеального спектра. Досягається це тим, що сигналу, що перетворюється, надається форма послідовності імпульсів з високочастотним заповненням (радіоімпульсів), що задовольняє деяким умовам.

Для радіоімпульсів, як і відеоимпульсов (див. рис. 1, б), форма, ширина і відстань між гармоніками спектра визначаються формою, тривалістю і частотою слідування імпульсів. Крім того, частота заповнення імпульсів визначає положення максимуму огинає спектра на осі частот. Положення гармонік на осі частот залежить від закону зміни початкової фази коливань від імпульсу до імпульсу.

Якщо початкові фази високочастотного заповнення окремих імпульсів змінюються за випадковим законом, то положення гармонік на осі частот приймає також випадкові значення. Спектр такої радіоімпульсної послідовності буде суцільним (шумовим) у межах огинаючої.

Якщо початкові фази радіоімпульсів когерентні, тобто радіоімпульси як би "вирізані" з одного безперервного синусоїдального коливання (рис. 2, а), то максимум огинаючої спектру (рис. 2, б) збігається з частотою заповнення (fо) і положення гармонік на осі частот визначається частотою заповнення, що є недоліком цього випадку. Такі коливання можна як безперервні, модульовані прямокутними імпульсами.

Радіоімпульсне множення частоти
Ріс.2.

Якщо початкові фази Фо радіоімпульсів однакові і постійні (між високочастотним заповненням сусідніх імпульсів існує постійне зрушення фаз), то послідовність імпульсів стає суто періодичною (рис. 3, а). Спектр такої послідовності (рис. 3 б) складається з гармонік, кратних частоті повторення, і не залежить від частоти заповнення.

Радіоімпульсне множення частоти

Тому в даному випадку має місце ефект множення частоти повторення. Частота гармоніки з максимальною амплітудою знаходиться поблизу частоти заповнення. Ослаблення побічних гармонік, зокрема двох сусідніх, може бути отримано значним, внаслідок чого вимоги до фільтра на виході помножувача можуть бути значно знижені. Швидкість зменшення амплітуд сусідніх гармонік залежить від тривалості імпульсу. Чим більше т, тим ближче до fо і частіше розташовані нулі обгинальної, тим швидше загасають гармоніки. Отже, підвищення коефіцієнта корисної дії і зменшення коефіцієнта бічних гармонік необхідно збільшувати ставлення т/ Т. Практично досяжні максимальні значення т/T лежать у межах 0,9- 0,95. У цьому коефіцієнт n досягає значення 0,9, а у=0,1. Але навіть при відношенні т/T=0,5 радіоімпульсне множення має істотну перевагу в порівнянні з відеоімпульсним, забезпечуючи значення n=0,5 і =0,6.

Способи побудови радіоімпульсних помножувачів частоти.

На рис. 4 показано блок-схему гетеродина, побудовану за принципом радіоімпульсного множення частоти.

Радіоімпульсне множення частоти
Ріс.4

Коливання від кварцового генератора КГ надходять на нелінійний елемент НЕ. Сформовані після нелінійного елемента відеоімпульси подаються на керуючий елемент УЕ, який створює умови виникнення або зриву коливань автогенератора Г. Стабільність його частоти не має суттєвого значення, тому що від неї залежить тільки зміна амплітуди робочої гармоніки, стабільність частоти гармонік визначається стабільністю кварцового генератора. Необхідно, щоб виникнення коливань високочастотного заповнення відбувався однаково кожного імпульсу (рис. 3,а). Подібний процес можна здійснити лише в автогенераторах. Практичні схеми можуть бути побудовані по-різному, залежно від того, який параметр використовується для зриву автоколивань.

У малопотужних генераторах короткохвильового діапазону доцільно використовувати схему зі зміною еквівалентного опору контуру. Принцип роботи такої схеми можна пояснити з допомогою рис. 5.

Радіоімпульсне множення частоти
Ріс.5

Контур LC є коливальною системою автогенератора Г, Паралельно коливальному контуру через розподільний конденсатор СБ підключений діод Д. На діод через резистор R подаються двополярні відеоімпульси з генератора ГІ. У моменти часу, коли на діод надходять позитивні імпульси, діод замкнений і в генераторі починають виникати автоколивання. Під час негативних імпульсів діод відкривається та шунтує контур. Коливання генератора зриваються. Резистор R повинен вибиратися так, щоб при замкненому діоді він не сильно шунтував контур. Замість діода можна використовувати транзистор чи лампу. На рис. 6 наведена схема, в якій як параметр збудження використовується крутість характеристики лампи.

Радіоімпульсне множення частоти
Ріс.6

При надходженні імпульсів анодна напруга лампи підвищується, анодний струм збільшується і виникають коливання високої частоти. Без імпульсу напруга на аноді падає і коливання зриваються. Аналогічне керування крутістю можна здійснити і в сітковому ланцюзі лампи. На рис. 7 показано варіант схеми з використанням транзисторів.

Радіоімпульсне множення частоти

Існують схеми, в яких параметром збудження є коефіцієнт зворотного зв'язку.

Пристрої формування імпульсів необхідно добре екранувати, щоб уникнути просочування гармонік. Необхідна хороша фільтрація ланцюгів живлення, дотримання загальних правил монтажу та застосування розв'язок. Одним із радикальних методів боротьби з паразитними наведеннями та випромінюваннями є формування сигналів на малих рівнях. Тому застосування транзисторних схем є особливо доцільним. При цьому зменшуються габарити апаратури, вага, споживання енергії.

Можливо, що для конструкторів аматорської короткохвильової та вимірювальної апаратури описаний вище спосіб отримання фіксованих частот виявиться привабливим. Тоді, використовуючи наведені вище принципи побудови схем, вносячи до них елементи творчості, конструктори зможуть знайти цьому методу місце серед інших технічних рішень.

література:

1. В. І. Григулевич. Новий спосіб множення частоти. "Електрозв'язок", 1956 № 6.
2. В. І. Григулевич, Н. Я. Імморєєв. Радіоімпульсне перетворення частоти. "Радянське радіо", 1966.
3. І. X. Різкін. Помножувачі та дільники частоти. "Зв'язок", 1966.
4. Б. Прістлі. Кварцовий калібратор УКХ діапазону. "RSGB Bulletin", June, 1967

Автор: т. Лабутін (UA3CR); Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Студенту на замітку.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Рюкзак на резинках 23.08.2007

Американський винахідник Лоуренс Роум зауважив, що значна частина сил людини, яка несе вантаж, йде на підняття та опускання цього вантажу з кожним кроком. Винахідник створив рюкзак, що полегшує ходьбу і особливо біг із вантажем за плечима.

У станковому рюкзаку Роума ємність для вантажу підвішена на гумових джгутах, що амортизують коливання. В результаті на несення вантажу в 27 кілограмів йде стільки ж сил, скільки на вантаж у 22 кілограми.

Інші цікаві новини:

▪ Курці сильніше тягнуться до алкоголю

▪ Живі батареї

▪ Годинник з дозиметром

▪ Рибне філе з 3D-принтером

▪ Мікрохвиль по серцю

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки. Добірка статей

▪ стаття Франц Кафка. Знамениті афоризми

▪ стаття Чому надзвичайно суворе покарання називають драконівськими заходами? Детальна відповідь

▪ стаття Медична сестра відділення реанімації та інтенсивної терапії Посадова інструкція