ром длин отрезков волноводов /j и 1.2,. Длина обоих отрезков должна составлять нечетное количество четвертей длины волны в волноводе. На рис 5.7, б показаны частотные зависимости реактивной проводимости PC магнетрона без стабилизирующего резонатора (пунктирная линия) и с ним (сплощная линия). Точки -а, а, О соответствуют резонансным частотам системы (возможным частотам автогенерации). Нежелательные виды колебаний на частотах, соответствующих точкам а и -а, подавляются путем включения последовательно с внешним резонатором антипаразитного сопротивления. При этом на частоте основного вида колебаний сопротивление резонатора велико, поэтому ток через него и антипаразитное сопротивление мал. На нежелательных видах колебаний добротность внешнего резонатора и сопротивление малы, поэтому ток через антипаразитное сопротивление возрастает. Сильное затухание благодаря большим потерям в антипаразитном сопротивлении затрудняет возбуждение дополнительных видов колебаний. Влияние антипаразитного сопротивления регулируется реактивной диафрагмой. Следует иметь в виду, что с увеличением подавления нежелательных видов колебаний неизбежно растут и потери на основном виде колебаний. Таким образом, получение высокостабильной частоты связано в такой системе с потерей части мощности генератора.

В автогенераторах, в которых в качестве активных элементов используют усилительные приборы и которые имеют внешнюю цепь обратной связи, стабилизирующий резонатор можно включить в цепь обратной связи. Примерами таких устройств являются автогенераторы на ЛБВ (рис. 5.8) И стабилотронные генераторы.

Условия баланса амплитуд и баланса фаз для рассматриваемой схемы имеют вид

KpT{fo)ao=\; Фр-f Фф-f Ф2=2я , (5.38)

где Кр - коэффициент усиления усилителя по мощности; 3 (/о) = (1 - Qh/Qo) - коэффициент передачи проходного высокодобротного резонатора по мощности на резонансной частоте; ац - затухание в цепи обратной связи, включающее потери в направленном ответвителе, аттенюаторе, фазовращателе и тракте; фф - фазовый сдвиг, вносимый фазовращателем, ф2 - фазовый сдвиг в усилителе, направленном ответвителе, аттенюаторе и тракте СВЧ; Фр = = arctg 2Q A /o - фазовый сдвиг, который претерпевают колебания, распространяясь через проходной резонатор;

Qh- нагруженная добротность стабилизирующего резонатора.

Наиболее нестабильным по фазе элементом схемы является усилительный прибор. Всякое изменение сдвига фаз в нем Афу должно компенсироваться равным по значению и противоположным по направлению сдвигом фаз на стабилизирующем резонаторе, так как фазо-частотная характеристика именно этого элемента в цепи обратной связи имеет наибольшую производную д(рр/д[. Для малых изменений частоты вблизи резонансного значения

Дфр~2(3 А /о = -Афу.

Нестабильность частоты вследствие вариаций фазы на усилительном приборе определяется выражением

А /о = -Фу/(2(Зн). (5.39)

Пользуясь выражением (5.39) и зная зависимости уходов фазы на усилительном приборе от различных дестабилизирующих факторов, можно оценить стабилизирующее действие внешнего резонатора в конкретных случаях.

Одной из разновидностей стабилизации частоты с помощью высокодобротных резонаторов является кварцевая стабилизация. Высокая стабильность частоты генераторов, стабилизированных кварцем, объясняется как большой добротностью кварцевых резонаторов, так и высокой стабильностью их резонансных частот. В СВЧ-диапазоне непосредственная стабилизация на основной частоте колебаний кварцевого резонатора ограничивается размерами и прочностью кварцевых пластин. Однако при возбуждении кварцевого резонатора на высших гармониках стабильные колебания можно получить вплоть до метрового диапазона волн, а используя умножение частоты исходного кварцевого генератора, и на более высоких частотах. Поскольку умножение частоты обычно сопряжено с потерями мощности, оно осуществляется в маломощных каскадах передатчика, а полученное колебание стабильной частоты затем усиливается.

На СВЧ широко применяют так называемую д и а п а-зонно-кварцевую стабилизацию частоты (ДКСЧ). Синтезаторы (рис. 5.9) - устройства, реализующие ДКСЧ, - позволяют получить колебания любой частоты из определенного дискретного ряда с заданным шагом, причем относительная нестабильность частоты получаемых колебаний близка к относительной нестабильности частоты

опорного кварцевого генератора (ОКГ). Датчик опорных частот / содержит ОКГ, устройства преобразования частоты ОКГ (умножители, делители, генераторы гармоник и т. д.), а также фильтры и усилители и служит для получения из колебания ОКГ нужного набора опорных частот. Синтезирующее устройство 2 преобразует колебания опорных частот так, чтобы на выходе получить колебание заданной частоты.

Синтезаторы строят либо по пассивному, либо по активному принципу. При пассивном синтезе выходной сигнал формируется в син- f тезирующем устройстве путем умножения, деления, суммирования опорных частот. Нужные составляющие преобразованных колеба-

нии при этом выделяются узко- 59 Структурная

полосными фильтрами, реализа- хема генератора сетки ция которых составляет основную стабильных частот (син-трудность построения пассивных тезатора)

синтезаторов.

При активном синтезе выходной сигнал генерируется специально вводимым в схему перестраиваемым генератором, который непрерывно подстраивается под одну из опорных частот обычно с помощью фазовой автоподстройки (ФАП). Благодаря фильтрующему действию системы ФАП в активных синтезаторах узкополосные фильтры не нужны.

§ 5.5. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ И ФАЗЫ В СВЧ-ДИАПАЗОНЕ

> Одним из эффективных способов стабилизации частоты является автоматическая подстройка частоты (АПЧ). Структурная схема генератора с АПЧ представлена на рис. 5.10. Часть мощности стабилизируемого генератора подают на дискриминатор, в котором производится сравнение частоты генератора с частотой эталона. Напряжение ошибки, определяемое разностью сравниваемых частот, подают на усилитель-преобразователь и затем на управляющее устройство. Последнее воздействует на генератор и изменяет ек-о частоту, приближая ее к частоте эталона.

Системы АПЧ в зависимости от типа используемого дискриминатора подразделяют на системы частотной автоподстройки (ЧАП) и системы фазовой автоподстройки (ФАП).