Из (5.2) получим допустимый сдвиг фазы от импульса к импульсу

Афдоп 7-= Аго. (5.3)

в генераторах СВЧ для повышения стабильности частоты и фазы используют в основном те же способы, что и в генераторах более низкочастотной части радиочастотного диапазона.

Их можно разделить на следующие основные группы: параметрическая стабилизация; стабилизация с помощью высокодобротных резонансных систем (в том числе электромеханических); стабилизация методом синхронизации; стабилизация путем автоматической подстройки частоты.

К параметрической стабилизации относят:

1) применение элементов и узлов (сосредоточенных индуктивностей и емкостей, объемных резонаторов, длинных линий и т. д.), обладающих высокой стабильностью свойств;

2) термокомпенсацию температурных уходов частоты генератора или резонансной частоты объемного резонатора с помощью термочувствительных элементов и деталей, а также термостатирование узлов генераторов, наиболее чувствительных к изменениям окружающей температуры и определяющих частоту колебаний;

3) ослабление влияния нагрузки на генератор.

К стабилизации с применением высокодобротных электромеханических резонансных систем относят:

1) использование резонаторов из материалов, обладающих пьезоэффектом: кварца, титаната бария и др. Пьезоэлектрический резонатор здесь эквивалентен электрическому контуру высокой добротности;

2) применение внешних по отношению к генератору высокодобротных резонансных систем, которые обеспечивают затягивание частоты стабилизируемого генератора.

При стабилизации методом синхронизации используют колебания высокостабильного внешнего источника. Практически реализация этого метода существенно облегчается возможностью применения ферритовых F-цир-куляторов, которые позволяют разделить канал синхросигнала и канал сигнала автогенератора.

Стабилизация с помощью систем автоматической подстройки частоты (АПЧ) осуществляется путем сравнивания частоты (фазы) генератора с частотой (фазой) эталонного генератора (активный эталон)

или с резонансной частотой (фазой) колебаний эталонного высокодобротного резонатора (пассивный эталон). Отклонение регулируемой величины от номинального значения приводит к возникновению напряжения ошибки, которое воздействует на орган управления частотой генератора.

§ 5.2. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ

Параметрическая стабилизация частоты может быть применена практически во всех типах генераторов СВЧ. Большинстве способов такой стабилизации направлено на уменьшение дестабилизиру-ющего воздействия внешних условий на генератор.

Рассмотрим физические механизмы влияния внешней среды на стабильность частоты генераторов СВЧ. В наиболее общем виде эквивалентная схема автогенератора СВЧ может быть представлена в виде параллельного соединения двух проводимостей (рис. 5.1): линейной Ур и нелинейной fe- Нелинейная проводимость-это эквивалентная электронная проводимость, равная отношению комплексных амплитуд первых гармоник тока резонансной системы и высокочастотного напряжения = ii/Ui- В ламповых и полупроводниковых автогенераторах СВЧ роль нели-нейной проводимости играют активные элементы-лампы и полупро- Рис. 5.1. Эквива-водниковые приборы, в остальных типах лентная схема СВЧ генераторов СВЧ (магнетроны, ЛБВ и автогенератора т. д.) наличие нелинейной проводимости обусловливается сгруппированным электронным потоком. Линейный элемент Yp представляет собой эквивалентную проводимость PC генератора с учетом внешней нагрузки

Известно, что условие длительного существования колебаний в автоколебательной системе имеет вид

П + Ур = 0. (5.4)

В общем случае для комплексных проводимостей Y = ge + jb, и Yp=gp+ jbp

ge = -gp, (5.5)

be = -bp. (5.6)

Частота колебаний в основном определяется соотношением (5.6), а ее стабильность - зависимостями проводимостей be и bp от дестабилизирующих факторов, а также

величиной - *>. Если одна из реактивных проводимостей меняется под воздействием дестабилизирующего фактора, то происходит такое изменение частоты автоколебаний, какое необходимо для восстановления равенства (5.6).

Естественно, чем больше , тем меньшее изменение

частоты для этого требуется и, следовательно, будет выше стабильность частоты автогенератора.

В большинстве автогенераторов СВЧ (кромеполупроводниковых) доминирующим является воздействие внешних факторов на параметры PC, т. е. на линейную проводимость bp. Воздействие на проводимость Ь^ значительно слабее и его можно не учитывать.

Влияние температуры на частоту и на детали генератора количественно оценивают так называемым температурным коэффициентом (ТК). Под ТК какого-либо параметра z понимают отношение приращения этого параметра, происходящее при изменении температуры на 1 °С, к начальному значению:

а, = Дг/(гД/), (5.7)

где Дг - приращение параметра г, происходящее при изменении температуры на Д/.

Некоторые параметры зависят от температуры нелинейно, поэтому, приводя значения коэффициента а^, следует оговаривать температуру, для которой он рассчитан (или измерен).

Оценить влияние температуры на стабильность частоты генератора за счет изменения параметров его PC можно, найдя связь между температурным коэффициентом частоты (ТКЧ) а/ и температурными коэффициентами емкости и индуктивности ai эквивалентного PC параллельного контура. Рабочая частота генератора определяется выражением

f = h + Afe,

где /о == (2л. YLCy - собственная резонансная частота PC; L, С - эквивалентные индуктивность и емкость PC; Д/ -

* Полагаем, что условие устойчивости колебаний по частоте д (ЕЬ)/д(и < О выполнено (Lb = bg-r bp).