Проектирование генератора высоких частот

Примеры: Г2-37, Г2-47, Г2-59

Г3 — генераторы низкой частоты, обычно от 20 Гц до 200 кГц, реже до 2 или 10 МГц, модуляция сигнала, как правило, не предусмотрена.

Примеры: Г3-102, Г3-109, Г3-122

Г4 — генераторы высокой частоты, предназначены для работы в радиочастотном диапазоне, различные виды модуляции.

Примеры: Г4-83, Г4-129, РГ4-14

Г5 — генераторы импульсов, воспроизводят

последовательности прямоугольных импульсов, некоторые генераторы способны генерировать кодовые импульсные последовательности.

Примеры: Г5-54, Г5-80, Г5-89

Г6 — генераторы сигналов специальной формы, воспроизводят последовательности импульсов разной формы: треугольной, пилообразной, трапецеидальной и др.

Примеры: Г6-17, Г6-22, Г6-39

Г8 — генераторы качающейся частоты ;

ОГ — генераторы оптического диапазона

Примеры: ОГ-2-1, ОГ4-163, ОГ5-87

Генераторы отраслевого назначения — воспроизводят специальные сигналы, например, сложной формы или со сложными комбинированными методами модуляции, манипуляции; предназначены для проверки и настройки определенных видов радиоаппаратуры.

Основные нормируемые характеристики:

1. Диапазон воспроизводимых частот;

2. Точность установки частоты и ее нестабильность;

3. Диапазон установки выходных уровней (напряжения или мощности);

4. Точность установки выходного уровня, погрешность аттенюатора;

5. В зависимости от вида генератора могут быть дополнительные параметры — характеристики модуляции, временные характеристики импульсов и т.д.

2. ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ ГЕНЕРАЦИИ ЧАСТОТ

Определение установки частоты производят методом прямого измерения частоты электронно-счетным частотомером. Электронно-счетный частотомер должен обеспечивать измерение частоты генератора во всем диапазоне или в части диапазона устанавливаемых значений частоты. Структурная схема соединения приборов при измерении частоты представлена на (рис. 2.1).

1- выход основных импульсов, 2 – вход сигнала для измерения периода.

Рисунок 2.1 – Структурная схема соединения приборов при измерении частоты.

2.1 Резонансный метод

Состоит в настройке резонансной колебательной цепи, предварительно прокалиброванной по образцовому генератору и частотомеру, на измеряемую частоту и отсчитывание ее значения по шкале, связанной с элементом настройки. Метод применяется на частотах от 100 кГц до 100 ГГц [3].

Резонансный метод основывается на сравнении измеряемой частоты с частотой собственных колебаний колебательного контура или резонатора, которые предварительно градуируются. Приборы, измеряющие частоту резонансным методом, называют резонансными частотомерами. Эти простые приборы применяются в частотном диапазоне от сотен килогерц до сотен гигагерц. Обобщенная структурная схема резонансного частотомера представлена на рис.2.3.

Рисунок 2.3 – Обобщенная структурная схема резонансного частотомера.

Сигнал измеряемой частоты через элемент связи возбуждает колебательную систему. С помощью механизма настройки изменяется частота собственных колебаний колебательной системы. При равенстве измеряемой и собственной частот возникает резонанс-возрастание интенсивности колебаний в колебательной системе. Момент резонанса фиксируется с помощью индикатора резонанса, который связан с колебательной системой через элемент связи. По шкале отсчетного устройства отсчитывают значение измеряемой частоты.

Основным узлом резонансного частотомера является перестраиваемая по частоте колебательная система. На частотах до сотен мегагерц в качестве колебательной системы применяются резонансные контуры с сосредоточенными постоянными, на более высоких частотах вплоть до 1 ГГц – контуры с распределенными постоянными в виде отрезков коаксиальной или полосковой линии, на еще более высоких частотах применяются объемные резонаторы, на частоте свыше 30 ГГц – открытые резонаторы.

В качестве индикаторов резонанса применяется чаще всего полупроводниковый детектор с микроамперметром магнитоэлектрической системы. Однако в тех случаях, когда требуется измерить частоту последовательности радиоимпульсов большой скважности, применяют усилители напряжения видеоимпульсов. На рис. 2.4 приведена схема резонансного волномера с колебательной системой в виде контура с сосредоточенными параметрами L и C.

Рисунок 2.4 – Схема резонансного волномера с колебательной системой.

Измерительный контур имеет индуктивную связь с цепью источника колебаний и автотрансформаторную связь с индикатором. Индикатор фиксирует напряжение, снимаемое с части катушки L. Влияние входной и индикаторной цепей на измерительный контур может быть оценено введением в него вносимых реактивного и активного сопротивлений. Напряжение, поступающее на индикаторную цепь, можно выразить как

(2.4)

где и - собственное активное и реактивное сопротивления измерительного контура;

- коэффициент включения индикаторной цепи;

- амплитуда напряжения на контуре.

Напряжение будет максимальным при . Частоту отсчитывают по шкале конденсатора переменной ёмкости при настройке на максимум напряжения. Однако, если градуировка измерительного контура была выполнена при источнике колебаний, имеющем активное выходное сопротивление, непосредственно включенном в измерительный контур, то при измерениях появляется погрешность из-за влияния реактивного вносимого сопротивления. Вот почему в резонансных частотомерах связь с источником колебаний и индикатором должна быть очень слабой.

Можно привести еще один аргумент в пользу слабой связи: необходимость малого активного вносимого сопротивления для обеспечения высокой добротности контура, которая определяет избирательные свойства, а следовательно, и влияет на точность настройки [3].

2.2 Основные источники погрешности

Для данного проектирования генератора ВЧ применяется резонансный метод измерения частоты, так как заданные метрологические характеристики подходят для проектирования данного генератора.

Рассмотрим основные источники погрешности резонансного волномера. Реализация основной погрешности может быть записана в виде:

 Скачать реферат