Полуволновый петлевой вибратор

Вариант 1

1.Схемы одноконтурных автогенераторов (с трансформаторной, автотрансфор­маторной и емкостной обратной связью) и большинство других, более сложных схем, могут быть приведены к упрощен­ной, так называемой трехточечной схеме (рисунок 11.1). Такое обобщение упрощает анализ и помогает при составлении схем автогенераторов. Оно возможно благодаря общим требованиям к схемам автогенераторов, заключающимся в обязательней выполнении условий самовозбуждения (баланс фаз, баланс амплитуд).

Рисунок 11.1 – Обобщенная трехточечная схема АГ.

В обобщенной схеме колебательная система, состоящая из трех реактивных сопро­тивлений Х_кб, Х_бэ, Х_кэ (активными сопротивлениями в большинстве случаев можно пренебречь), подключена к транзистору в трех точках: к, б, э, что определило название схемы. От­дельные элементы колебательной си­стемы могут быть конденсаторами, катушками или более сложными элект­рическими цепями, например расстроен­ными параллельными контурами. Усло­вимся также, что сопротивления Х_кб, Х_бэ, Х_кэь включает в себя индуктивности соединительных проводов, междуэлект­родные емкости, емкость монтажа и т. д. Таким образом, колебательная система приводится к контуру, состоящему из трех реактивных сопротивлений, по ко­торым протекает контурный ток . В такой схеме автогенератора колеба­ния могут возбудиться на собственной частоте данного контура f₀ (точнее, на очень близкой к ней частоте), опреде­ляемой из условия резонанса, т. е.

Контурный ток создает колебательные напря­жения и , кото­рые для выполнения условия баланса фаз должны быть противофазными, что возможно только, когда реактивные сопротивления Х_бэ и Х_кэ имеют одина­ковый характер (знак). Характер третьего сопротивленияХ_кб должен быть противоположным характеру первых двух сопротивлений, образующих контур, иначе резонанс в контуре будет невозможным

Правильно составленная схема автогенератора должна обеспечивать выполнение условий баланса фаз и баланса амплитуд на частоте, близкой к собственной частоте колебаний в контуре. Необходимый для самовозбуждения коэффициент передачи цепи обратной связи, обеспечивающий выполнение условия баланса амплитуд, определяется соотношением:

,

а при самовоз­буждении на частоте, близкой к f₀ удовлетворяется также условие

.

Коэффициент при самовоз­буждении должен быть вещественным и положительным, т. е. (Х_БЭ/Х_КЭ)>0, а это еще раз подтверждает, что реактив­ные сопротивления Х_БЭ и Х_кэ обязатель­но должны быть одного знака.

Можно составить два варианта трех­точечных схем: ндуктивную (рис. 11.2), в которой напряжение обратной связи снимается с катушки L1, и емкостную (рисунок 11.3), в которой это напряжение снимается с конденсатора С1.

Рисунок 11.2 – Индуктивная трехточка.

Рисунок 11.3 – Емкостная трехточка.

Сравнивая рисунки, убеждаемся, что генератор с автотрансформаторной обратной связью представляет собой индуктивную трехточечную схему, а генератор с емкостной обратной связью емкостную трехточечную схему.

Получение почти синусоидальных автоколебаний, несмотря на то, что контур автогенератора настроен на частоту, близкую к , и выделяет колебания основной гармоники, в выходном напряжении все же содержатся составляющие с частотами высших гармоник, приводящие к искажению формы выходных колебаний по сравнению с синусоидальной формой.

Высшие гармоники подавляют в основном за счет резонансных свойств контура выходной цепи. Известно, что чем выше добротность контура, тем острее его АЧХ и лучше фильтрация колебаний с частотами, отличающимися от резонансной. Однако получить вы­сокую добротность контура в автогенераторе, особенно транзисторном, трудно. Поэтому принимают дополнитель­ные меры к подавлению высших гар­моник. К ним относятся следующие:

подключают нагрузку к индуктивной ветви выходного контура, так как токи высших гармоник в основном проходят через емкостную ветвь, имеющую для них меньшее сопротивление;

применяют многоконтурные выход­ные цепи, в которых фильтрующие свойства одного контура дополняются и усиливаются другими контурами;

применяют двухтактные автогенера­торы, обеспечивающие эффективное по­давление гармоник;

включают дополнительные заграж­дающие фильтры (в автогенераторах, работающих на одной частоте), наст­роенные на n-ю гармонику;

применяют в выходных цепях диапа­зонных автогенераторов фильтры нижних частот, пропускающие основные коле­бания рабочего диапазона и ослабляю­щие все гармоники;

выбирают в усилительных каскадах, следующих за автогенератором, углы отсечки коллекторного (анодного) тока = 90°, так как при этом в импульсе то­ка отсутствуют высшие нечетные гар­моники.

2.Антенна «волновой канал», известная также как антенна Уда-Яги, или антенна Яги — (Yagi antenna), —антенна, состоящая из расположенных вдоль линии излучения параллельно друг другу активного и нескольких пассивных вибраторов. Волновой канал относится к классу антенн бегущей волны.

Применение. Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приёмных телевизионных, в качестве приёмных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в радиолюбительской связи, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах, на СВЧ-диапазонах.

Характеристики. Трёхэлементный волновой канал имеет усиление около 5-6 dBd, шестиэлементный — около 9 dBd, десятиэлементный — около 11 dB. Для длинных (более 15 элементов) антенн можно считать, что усиление увеличивается примерно на 2,2 dB на каждое удвоение длины антенны. Антенна обладает хорошимнаправленным действием. Антенна достаточно проста, имеет относительно небольшую массу, а отсутствие сплошных поверхностей обеспечивает малую парусность.

Дециметро́вые во́лны (ДМВ, UHF) — частотный диапазон электромагнитного излучения, радиоволны с длиной волны от 10 см до 1 м, что соответствует частоте от 300 МГц до 3 ГГц (ультравысокие частоты, УВЧ).

Метровые волны (МВ, VHF) — частотный диапазон электромагнитного излучения, радиоволны с длиной волны от 1 до 10 м, что соответствует частоте от 30 до 300 МГц . Метровые волны, распространяются, как земные волны в пределах прямой видимости на расстояния до нескольких десятков километров. Характеристики распространения метровых волн существенно зависят отрельефа местности и типа подстилающей поверхности. Влияние атмосферы Земли выражается в рассеянии метровых волн слабыми неоднородностями ионосферы и тропосферы, отражении метровых волн от ионизированых следов метеоров и искусственно ионизированых. областей в атмосфере, что приводит к дальнему (на расстояния до 2 тыс. км) распространению метровых волн. Для передачи дециметровых волн, как правило, используются коаксиальные кабели сопротивлением 75 Ω, Приём метровых волн возможен на простейшие типы антенн, наподобие симметричного вибратора.

Короткие волны (также декаметровые волны) — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100м) до 30 МГц (длина волны 10 м).

Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.

На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Замирания возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями, и приходят с разной фазой и, интерферируя на антенне приёмника, могут ослаблять друг друга.

Полуволновый петлевой вибратор

Разновидностью полуволнового вибратора является полуволновый петлевой вибратор, называемый также шлейф-вибратором Пистолькорса (рис. 1.7).

Общая длина антенны для работы в сетке "С" составляет 5,40 метра при использовании провода с диаметром 2 мм. Расстояние между проводами — 4 см. Усиление и диаграмма направленности петлевого и разрезного полуволновых вибраторов совпадают. Сопротивление петлевого вибратора составляет около 300 Ом, поэтому питание его осуществляется с использованием полуволновой петли, как показано на рис. 1.7. Петля имеет длину в развернутом состоянии 3,64 метра и изготавливается из кабеля той же марки, что и фидер. Наилучшее согласование получается при использовании 75-омного кабеля, но вполне допустимо использовать и 50-омный кабель. Существенным преимуществом петлевого вибратора является то, что он образует замкнутый контур и при заземлении оплетки кабеля вся антенна оказывается заземленной. Кроме того, петлевой вибратор имеет большую широкополосность и менее критичен в настройке.

Вариант 2

1. Номинальная частота – частота F_н, указанная на маркировке или в документации на кварцевый резонатор (измеряется в МГц или кГц).

Базовая частота – реальная частота резонатора F_о, измеренная в заданных условиях эксплуатации. Как правило, определяются только климатические условия, а именно базовая температура окружающей среды Т_о, (равная 25± 2°С для резонаторов со срезом типа АТ).

Рабочая частота – реальная частота резонатора F, измеренная в реальных условиях эксплуатации (климатических, механических и электрических). Обычно определен только допустимый диапазон изменения рабочей температуры.

Точность настройки частоты – максимально допустимое относительное отклонение базовой частоты резонатора от номинальной частоты. Определяется по формуле (1).

Измеряется в миллионных долях от номинальной частоты, обозначаемых как ppm (part per m illion) или 1•10 ^-6. В отдельных редких случаях значение этого параметра приводится в процентах. Как правило, значение точности настройки частоты кварцевого резонатора выбираются из стандартного ряда.