Г.Б.Белоцерковский
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И АНТЕННЫ"
часть I, "Основы радиотехники"
М.; "Советское радио", 1969г.

ГЛАВА X

НЕЛИНЕЙНЫЕ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ. БОРЬБА С ПОМЕХАМИ

67. 

Параметрический генератор

Параметрический генератор предназначен для получения автоколебаний за счет энергии, поступающей в колебательную систему от источника вариации индуктивности или емкости этой системы.

Рис. 10.17. Основные элементы параметрического генератора.

Имеется колебательный контур, в котором индуктивность L и сопротивление потерь r постоянны, а емкость C(t) изменяется во времени (рис. 10.17). Такая емкость может быть образована, например, полупроводниковым p-n-переходом, находящимся под периодически изменяющимся напряжением.

Как известно, энергия электрического поля конденсатора WЭ = q2/2C при данном заряде q обратно пропорциональна емкости C. Пусть эта емкость увеличивается сближением обкладок конденсатора и уменьшается их удалением. В первом случае совершается механическая работа в направлении сил электрического поля, на что расходуется энергия конденсатора, а во втором случае механическая работа совершается против сил поля, и потому энергия электрического поля конденсатора возрастает. Ясно, что если заряд q будет больше при уменьшении емкости C(t), чем при ее увеличении, то приток энергии в контур превысит потери в нем.

Рис. 10.18. Временные диаграммы, относящиеся к генератору с параметрической емкостью.

Этот принцип положен в основу работы параметрического генератора, в котором гармонические изменения заряда q, происходящие с частотой , сочетаются с закономерными изменениями емкости контура C(t) (рис. 10.18). Наиболее эффективное генерирование колебаний получается при условии, что емкость C(t) мгновенно увеличивается на в моменты времени t=0, T0 /2, T0 , ..., когда конденсатор не способен расходовать энергию вследствие отсутствия в нем заряда (WЭ = q2/2C = 0), и мгновенно уменьшается на при максимальном заряде конденсатора (q = qm , WЭ = qm2/2C), т.e. в моменты времени t = T0 /4,
3T0 /4, 5T0 /4, ... . Как видно, наиболее интенсивные автоколебания получаются при полном цикле изменения емкости, равном T0 /2, т.е. при частоте вариации, в два раза большей частоты генерируемых колебаний: :

(236)

где:

C0 - исходная емкость контура;
Cm - амплитуда изменения емкости;
mC = Cm /C0 - коэффициент вариации емкости, его величина mC << 1.

Скорость изменения емкости контура равна

(237)

где - среднее значение емкостного сопротивления конденсатора.

Источник, вызывающий вариацию емкости, называется источником накачки. Название это связано с тем, что параметрическое возбуждение колебаний происходит благодаря "накачке" энергии из источника вариации в контур генератора.

Эта энергия распределяется между индуктивностью (WM = L·i2/2) и емкостью (WЭ = C·uC2/2) контура. Вариация емкости, выраженная соотношением (237), изменяет энергию со скоростью

 

Полагая, что напряжение на конденсаторе равно

 

получаем

(238)

Производная

выражает мгновенное приращение мощности в контуре, вызванное

вариацией его емкости. Если усреднить эти приращения за период колебаний, то будет найден полный приток мощности P+ в контур. При усреднении первое и третье слагаемые выражения (238) окажутся равными нулю за счет множителей и , и в результате получится

(239)

Эта мощность должна полностью компенсировать потери на активном сопротивлении контура

(240)

где Im = UCm /xC - амплитуда тока в контуре.

Сопоставляя выражения (239), (240), определяем условие самовозбуждения параметрического генератора ():

 

т.е. коэффициент вариации параметрического автогенератора должен быть по крайней мере в два раза больше затухания контура.

Второе условие самовозбуждения не является единственно возможным: принципиально можно возбудить колебания и при частоте вариации, равной , но тогда мощность автоколебаний будет меньше.

Приток мощности P+, как и для лампового (транзисторного) автогенератора, можно трактовать как внесение в контур отрицательного активного сопротивления r-:

 

Сравнивая это выражение с (239), находим, что

 

Следовательно, если будет выполнено условие самовозбуждения mC > 2d , то отрицательное сопротивление r- окажется по абсолютному значению больше положительного r+, а это равнозначно превышению притока энергии в контур над потерями в нем.

Поскольку контур составлен из линейных элементов, соотношение P+ > P- должно вызвать непрерывный рост амплитуды колебаний и разрушение деталей контура. В таких условиях необходим элемент (например, нелинейная индуктивность), способный ограничить максимальную амплитуду тока в контуре.

Кроме автогенераторов имеются усилители, основанные на вариации емкости. Усиление, как и генерирование, происходит за счет энергий источника накачки, но во избежание самовозбуждения усилителя коэффициент вариации mC устанавливается меньшим, чем 2d.

В этой главе:
62. Амплитудная модуляция
63. Детектирование АМ сигналов
64. Преобразование частоты
65. Общие сведения о параметрических системах
66. Синхронный детектор
67. Параметрический генератор
68. Радиопомехи
69. Методы повышения помехоустойчивости
ДИНАМО-МАШИНА - походное зарядное устройство!

До пяти минут связи хватает подзарядки мобильного телефона если вращать ручку динамо-машины в течение...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru