колебания. При модуляции гармоническим колебанием с частотой F ширина спектра определяется выражением

2f ~2f(l + yW + M/2); F = Q/{2n). (11.25)

При модуляции сложным сигналом в это выражение надо подставить наибольшую модулирующую частоту F = = Ftnax- Так как при ФМ Мф не зависит от Q, а при ЧМ М/ уменьшается с увеличением Q, при ФМ ширина полосы оказывается большей, чем при ЧМ. Отметим также, что при индексах модуляции, удовлетворяющих условию Jo (М) = 0, т. е. ТИ = 2,41; 5,62; 8,56 и т. д., в спектре отсутствует несущая частота, и вся мощность передатчика распределяется среди боковых частот.

В автогенераторах УМ приводит к нарушению баланса фаз на определенной частоте и к восстановлению его уже на другой частоте, т. е. УМ является частотной. В усилителях при постоянной частоте входного колебания УМ проявляется в изменении сдвига фаз между входным и выходным колебанием, т. е. является фазовой.

Рассмотрим особенности осуществления УМ в автогенераторах СВЧ различных типов Наиболее часто ЧМ с большими значениями девиации частоты используют в автогенераторах на МНН и ЛОВ (как 0-типа, так и М-типа).

В автогенераторах на МНН зависимость между анодным напряжением Еа и частотой генерации / линейна (8.16). Эта зависимость, по сути дела, является СМХ МНН f = SfaEa- у современных МНН крутизна S/ СМХ по анодному напряжению довольно велика: 0,5-5 МГц/В.

Частота автогенераторов на МНН зависит также от напряжения на управляющем электроде Е^, однако СМХ по управляющему электроду уже нелинейна, да и крутизна ее Sfy меньше, чем S/a- Обычно S/y ~ 0,1 -г- 0,5 МГц/В.

При изменении как напряжения Еа, так и напряжения Еу меняется не только рабочая частота, но и выходная мощность МНН, следовательно, ЧМ неизбежно сопровождается паразитной AM. Так как выходная мощность более чувствительна к изменениям управляющего напряжения, целесообразно ЧМ осуществлять изменением анодного напряжения. Для компенсации имеющейся паразитной AM в этом случае можно часть модулирующего напряжения в нужной фазе подавать на управляющий электрод.

Для ЛОВ 0-типа зависимость генерируемой частоты от ускоряющего напряжения квадратична (9.16): f = ~-0,44bU\/-/L МГц, для ЛОВ М-типа - линейна (9.4):

f = 0,2 (Ea + E)/{LdH), МГц. Значения крутизны этой характеристики для ЛОВ 0-типа, МГц/В

Si = df/dUo = -0,2225t L (11.26)

для лов М-типа, МГц/В

Sf = 0,2/(LcdH). (11.27)

У большинства ЛОВ 0-типа на практике значения крутизны получаются несколько меньшими, чем дает подсчет по формуле (11.26), и составляют примерно 0,755/. Такое несовпадение можно объяснить тем, что при выводе соотношения (11.26) было принято, что v i ~ Vo. В действительности же иф 1 < Уо-

Напряжение на первом аноде ЛОВ 0-типа Uai также влияет на генерируемую частоту, однако ЧМ по первому аноду сопровождается значительно более сильной паразитной AM, чем ЧМ по ускоряющему напряжению. Поэтому целесообразно осуществлять ЧМ изменением ускоряющего напряжения Ug. Значение напряжения Uo , соответствующее несущей частоте, можно вычислить по (9.16), а необходимое изменение AUg, равное амплитуде модулирующего напряжения, определится из соотношения AUq = = [/ = [(/о + A/)L,/0,445] - Uo .

IIIIII

ж

Выход

Рис. 11.5. Схема частотной модуляции 0-типа ЛОВ ускоряющим напряжением

0-*-

Рис. 11.6. Схема частотной модуляции М-типа ЛОВ с подавлением паразитной амплитудной модуляции

Паразитную AM, возникающую при изменении ускоряющего напряжения, можно скомпенсировать соответствующим изменением напряжения на первом аноде. Схема ЧМ лов 0-типа по ускоряющему напряжению с такой компенсацией представлена на рис. 11.5.

Большим достоинством лов М-типа являет-я возможность осуществить линейную ЧМ. Обычно для этого изменяют ускоряющее напряжение, так как изменение напряжения на холодном катоде сильнее сказывается на генерируемой мощности. Для получения ЧМ с подавлением паразитной AM необходимо (как и в случае ЛОВ О-типа) одновременно изменять ускоряющее напряжение и напряжение на первом аноде (рис. 11.6).

В МНН, а также ЛОВ (и О-типа и М-типа) между Uf, и /о, а также между Еа и / зависимость в первом приближении линейная, поэтому частотный модулятор в этих случаях работает на примерно постоянную нагрузку

R, = Ro = Ea/la или R = Ro = Uolh,

а мощность его можно оценить по формуле

Рит = Ubl{2R,),

где Uq - амплитуда модулирующего напряжения.

УМ возможна и в магнетронных, а также стабилотрон-ных генераторах, однако, как правило, реализуемые значения девиации частоты в этих случаях меньше. Для модуляции магнетронных генераторов в принципе можно использовать явление электронного смещения частоты. Известно, что при небольших изменениях анодного тока коэффициент электронного смещения частоты

А/;?д/А£ . (11.28)

Соответственно изменение частоты

Д/ = аз А£а ?д. (11.29)

В стабилотронных автогенераторах стабилизирующее действие внешнего резонатора уменьшает влияние из.мене-ний анодного напряжения на частоту генерации. Количественно относительное изменение рабочей частоты А /о, соответствующее относительному изменению анодного напряжения А£а/£а„, можно оценить, пользуясь соотношением:

А / ~0,4- 10-з/?оА£а/(/?д£ан). (11-30)

Однако УМ магнетронов и стабилотронных генераторов с использованием электронного смещения частоты обычно сопровождается глубокой паразитной AM и применяется поэтому сравнительно редко.