Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Сигналы и устройства ближней радиолокации. Автодины

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.97 Mб
Скачать

Схемы чаототных модуляторов различается в основном спосо­ бами овяэи варикапа о резонансной системой автодина. На рио. 15 изображена схема модулятора, в котором реализована емкостная связь о колебательным контуром f 5 ].

Ео

Эквивалентная exam АДЧМ на нелинейном двухоолвоняке

продо*яидпяа на рио. 16,

где С(6) - емяооть, измекящаяся во

времени но закон у:

 

 

С Ю= С0 ы С /С 6).

(I6i)

J ( £ ) - функция,

определяющая закон модуляции,

такая,

что m a x | J ( 6 )\жS-

 

 

Схема ва рис. 16 в случав воздействия на АДЧМ внешнего оигнала описывается системой ДУ, аналогичной системе (17),

=

/

,

С г

d±LSa.

+ r

 

d t

 

 

ссм

$

 

c li

 

S

 

 

}

 

.

 

d u r .

 

 

d a ~

у

/

 

 

 

L3

+cs

~

d

f

= c ( i ) ~ d F + ~

J u c(6>cli +cfi i

LCM «см * u SA ~ E-CM

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d ie

 

 

= ° i

 

 

if «3 > P LS

~dt^ * U § ~ U C3

 

 

LR X ~ U C

= -

e < i)>

 

 

 

 

 

 

 

где

P = #n # Hl ( # n + fiH )t e ( 6 ) = e c (6)

 

От системы (17)

полученная система ДУ отличается только тем,

что

C (t)

в данном случае

являетоя функцией времени.

 

После преобразований получаем систему ДУ

 

 

 

 

 

 

 

cluA

 

 

 

d u

°

= Е - и г

«см Lf + «см ^S

A

d t

+«см CS

 

d t

 

 

 

см

5а >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ш )

 

 

 

 

 

+ U g - u c = o .

 

 

 

 

 

Будем считать

(ом. § 1 ,1 ),

что напряжения U c s и

и „ и ток i д

можно предотанить в виде суш низкочаототних и выоохочаототишс

составляю щ их:^^ = и ° ^ + U ~ 3 t U ^ = £ tU f Так как

емкость CgA выбрана достаточно большой, то на выоокой частоте

она представляет собой короткое замывание, и и° =и.х. и~ «*

СЗ "А» > CS

и .

Тогда из последнего уравнения оиотеш (162) получаем

1о « з + 6 - и ь ~ 0 >

и

где tQ *J J f J

ig(£)c{(eJ0 t )

- низкочастотная составляющая то­

ка диода.

°

 

 

Подставляя

(163) в (162),

получим Д7# описывающие работу

ЛДЧМ на высокой и низкой чаототах при воздействии на него внеш­ него сигнала,

Ш \L C3(i)Z i

*Ls ~dt*u) \ ' (<:t

* Ls ~ d t *a) =

= - £

d t

d e (6 )

 

(164)

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

d e

yC* _ г

 

 

 

eU„

T ^

 

CM * о

S o

cl t

° d t ^

CM * 3

С учетом соотношения

(161) введем следующие обозначения:

cj(6)=l/[L(Cs +C (6))y

=c0o ta c J (6 ),

CJO - резонансная часто­

та контура;

лсо(6)

-

закон частотной модуляции; у

 

S = COQ L/ R

=aj0 CCj +Ca)R Тогда из (164) найдем си­

стему операторных уравнений вида

 

 

SЛсоСб) 1

со 3(6)

(165)

- А ре(6)>

<го°Р * О Е - ECM-.(RS + Рсм ) С0 - # s ro Р

Для получения укороченных уравнений АДЧМ относительно оги­ бающей и фазы выоокочаототных колебаний воспользуемся методом медленно меняющихся амплитуд. Введем две переменные состояния X j = и * = sc = и . Первое уравнение оистемы (165) в этом олучае можно записать в виде оиотены ДУ в форме Коши ;

Л> шХ</г ,

2 *1 *

^ . Л

S

2дс1)(£) 1

. Г/Г

/ ••• ^

г /

S

Р

S

Лео (О \ 1

 

 

' [ х т ь ' ц , и = ь ■ Z P V T J J 1 /0

Рассмотрим эту систему JW как систему алгебраических

уравнений относительно переменных U (t) и

</&)

 

 

U(£)cosyj(i) - U(l)<f(L)jin у/СО = О,

 

 

 

 

 

-CJa 0 ( 6 ) jin y - G J o U(6)tj>(t)COSyKi)~jcOyCoit!^J U(t)OOSy'(t)f

^

(6)[ z r

• - f f

r

 

 

 

 

 

-

Ч>

 

 

 

 

 

 

 

 

и у ^ )

, найдем

Разрешая сиотему уравнений относительно

£/(£)

 

нормальную систему ДУ

 

 

 

 

 

 

 

 

ш ;= - ^

 

Г— u ( t ) cosу/s

d

 

n

 

-

 

tA c b a )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ cokt)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

</C6)

 

cO *-co*(t)

 

 

 

 

2

A

C O ( t ) \

J c ^ nJCOSu.it

 

Д ------- —-

COS (//-C O

 

 

 

coJ(t) J

 

 

 

4>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(ft.(1)cosy/ +

S co ^(t)

e(£)

cosy/

 

иШсОл

 

 

 

C O ‘

U (t)

со£- co*(t), учи­

Проанализируем полученные ДУ. Величину

тывая малое» девиации частоты относительно частоты несущей

AC0(£)jcOo <<

/,

можно представить приближенной формулой

с о ^ -Cirf(£)3 с о * -с о ^~ 2 сооасоа ) - л с о га)~~2со0 лсо(£). Следова­

тельно,

величина [со* -c o ^ t)^ jc 0 0 ~ - 2 ACOU )

много меньше соо .

Волн закон частотной модуляции лсо(£)

является функцией мэд-

деяно изменяющейся во временя по сравнению с колебанием высо­

кой частоты cJ0 ,

то выполняется неравенство

2 ACU((.)/COJ (6)<*/

Значение

 

(£)

также много меньше величины

сО0 ,

по­

скольку

S « / t

 

1 * j L <<r/• Следовательно,

производные

V ( t)

я

</(£)

имеют порядок j3cJ0

 

и функции

U(c)

и(/(£) являются медленно изменяющимися во времени по сравношт

околебанием частоты COQ . Поэтому можно заменить правые части

75

уравнений их средними за

период

Т - 2 J I/ а )

значениями

и (О1="

(4Г~

 

 

°

ЛЭ1

 

 

 

J %(tktovfy*

оп c O * (t)

~

/

e ( t) s in

,

 

C<J

 

2 JJ7

'J

_

 

 

(168)

4>(i) = -

-

О

J

 

~

- |P

4A(£)cosvctf +

 

о

 

о

о

 

 

Предположим (см. § 1 .1)» что активный элемент можно пред­ ставить в виде параллельного соединения активной и реактивной проводимостей, причем реактивная проводимость может носить как емкостной, так и индуктивный характер.

Активную составляющую тока диода са (6) можно записать в виде ряда Фурье

га (* ) а £

W i). co* k 4 ',

k= i

 

где 1KQ (6) ~ /Аа (L\ Е ) ~ медленно меняющаяся функция времени.

Учитывая,

что >?(£)=oJQ

C JO } запишем выражения для

производных активной ооотавлявщей тока

4 ^

= -

£

1ка <

^ г г к Ч',

 

 

* = /

 

 

LcS L) = -

И .

^

Cosk4; ,

 

 

/Г—/

 

 

L te)

~

У , к

3a>3 I kQ ( t ) j i a kifj .

Подставляя эти значения в выражение для функции ifJ.(t) и усред­ няя ее, получаем

Zcb(t) Л г co3(£) J K r

' / J

W

# * -

(169)

 

2 Я

 

 

p

^

i s /

f i0 <i>Jin* J v - T \ § r o h

7 F 7 I T a o

-4 - ь Ь } '- « * « *

Втом случае, кош а реактивная составляющая проводимооти диода

носит емкоотной характер, реактивную составляющую тока можно

записать в виде

d u n

= C (U g) - g f - J

где

C (u cj) '* нелинейная емкооть диода.

 

^активную составляющую тока диода можно представить в виде

ряда

 

 

 

о<э

iD(t) = - OJ с0 (и, Е) U (t)s in V - Г ,

т Ч Ч (Ц П Ш >*

Р

 

 

к * /

 

х [sCn(k+i)y/~ Sin (к - ОЧ*~\

 

 

 

Тогда выражения дня производных реактивной составляющей

тока имеют вид

^

 

 

Lp (6) = - о

/ 2Са ( Ц И U (t) c o s y ~ YL^

 

( и £ ) u ( t ) *

ж ^(k+i)cos(k+i)y - Ck-i)caS(k-i)<k] ^

 

r

°

U

^/-2

*4

О *

i’(t)-co*C0(V£) U(t)sin

** /

 

co3C.(UE)U(h)*

 

 

 

 

 

*^(fc+ 0^Sin(k + O ty +(&"*)*Sin (k-J)<fS^

 

 

 

 

oo

 

 

i ' ( t ) = OJ^CJCT E) U (t)ca 3 y/- £

-joo*C k (U E )U a ) *

 

 

k ^ t

 

 

x\^(k*t) 3cas(k+i)<k+(k-/)Jc o s(k -/)ty ]

►*vb',

Подставляя эти

значения в функцию ty-C t)

и усредняя ее, полу-

ЧИ“

 

 

 

 

5 * / %

и>^

^

' i { - £ r j i

- Z P a , " о -

-R '■&(.<&-iw !)R ^ K }w « -

- Y

^ U ' E ) ) /? [/(£ )}

 

 

(170)

 

 

 

/

2JT

 

 

г

J M -

ifffi)}

 

 

1

r r , i r c \ / „

w«>.

2 d b ( t \ 1

3 ^

 

Воли реактивная проводимость диода носит дедуктивный характер, то дня реактивной составляющей тока справедливо соотношение

 

 

 

J

/ си ) u(£)ot^

Учитывая,

что

u ( i ) z и(6)са*р,получш ооотнооенне

 

iD(t)s i f

— -

UCOcos u / d i .

 

 

O f

(U § ^

 

Разложим функцию i ' ‘( u ) в ряд Фурье

 

 

 

9

 

L

(Ug)

- <?о

(Ц Е ) + Y 2, ^к ,( t'r,E )c o s

Тогда дня тока ip (6)

и его

производных справедливы соотноше­

ния

 

 

 

 

Lp (i)= ^

^( p

U (t)sax‘И , £

r t y E m ^ C M t y + s d z ^

* / 0 = r

l(O ,E )l/(0 c o j^ + £ ± e ^ C U t E ) U ( i) \b i) c o s ( k H ) f

+ ( k - l ) c c s ( k - { ) t j / ^ \

 

^

Lp ( t) = - c ja r o‘(U ,E )C /a)sC n< E + £ ^

€ , 1 (СГЕ)[/(6)*

L < 1)= -CO* d ~ l(Cfl E)U (t)cost/; + ZlJ

co„

e. (U E )u a ) *

 

^

 

°

k = i

 

к

'

 

 

 

 

 

- ( k - l) 3oos(k-i)4>

]

 

^Lo(t)

 

Подставляя эти вигоажения в формулу для функции

полу-

чаем

 

 

 

с/

 

 

 

 

 

 

1_

CJ

' ^й>V^

/ 2JT

°

J

c

/

 

23J J

К

( i) s in ^ d ijJ ^ j\ - \

 

c o ^ tt) ^8*oJn

 

о

P

 

 

l

 

 

cu ® b *

 

 

" т

D *

Сравнивая формулы (170)

и

(171), приходим к выводу, что

их можно привести к одинаковой формэ запиои, если ввести поня­ тие усредненной по первой гармонике реактивной проводимости диода €(С/Е): при емкостном характере реактивной проводимости

i(U £)= oj\C 0(UE)- -j- С„ (U Е) 1, а “РИ индуктивном 6(U E)

Введем понятия эквивалентных активной и реактивной прово­ димостей диода о элементами эквивалентной схемы его корпуса» усредненных по первой гармонике»

 

 

 

 

 

1» 2 a j(i)a )n

g W O -

 

 

со^(6) j >i

 

 

cJJ(t)

}

 

 

 

2 c J ( 6)сО.

} m o

:

 

 

 

 

т

о

h

 

т о

со:

1 Л е -

2 х

2 c j(6 )c J a

]

(172)

с0^(6)

J сГ

s h

' ~

o k t )

h

Г

 

^ , ] iL- % w

1 } - w f >-

Далее будем пользоваться нормированными значениями усредненных проводимостей 0о (Ц Е ) = Rgo (C/f E )u BQ(UtE ) = R 6 Q(Of E ),

Заметим, что пренебрегая влиянием чаототной модуляции в выраже­

ниях

(172),

получим формулы для

G0 (0, Е ) и 3Q(U, Е ) , совпадаю­

щие с формулами (42).

 

 

 

 

 

 

 

С

учетом обозначений

(172), находим

 

 

С О * ( 6 )

J

цаххлфЫу/

 

 

GJUt E )U (i)^

 

 

 

 

 

-о'

 

 

 

 

г я

 

 

 

 

 

л

 

 

(173)

cd2t

 

 

 

 

 

B0(L/,E)U(t).

 

J

V M c o s v d f =

 

 

 

 

ъ

>

 

 

 

 

( е(6) = О ), подставив выраже­

При отсутствии внешнего

сигнала

ния

(173) в

сиотему ДУ

(168), получим укороченные ДУ автогене­

ратора о чаототной модуляцией

 

 

 

 

гк ю 0 ( О ' { 1 - тк ш * £ $ - . о с < ц е ) \ т - о ;

 

 

 

 

СО* -

СО^Сб)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гк ш

 

 

 

где

7^(t) -

£ СО0 j S

оо^(£ )

 

 

 

 

 

Уравнения можно упростить,если допустить,

«г >

 

а с о ( £ )« с о 0 »

тогда - [од*-сог(£)\12с00 * о с о ( £ ) . Пренебрегая

зависимостями

 

0o((/t £ ) и

В0 СЦЕ) о» времени, а

таксе

величиной 2acb(£)7^(£)jco0( i ) m

сравнению о единицей,

полу­

чим оиотему ДУ вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тк Cray* [1*б0щ е ) ]

и а ) = о ;

 

 

 

 

 

</(£) = г> соЮ -аа> ,

 

 

 

где а с о 1- - —

В (U Е ) -

сдвиг несущей частоте,

обусловленный

 

 

 

Тк

о

>

 

элемента.

 

 

 

инерционностью активного

 

 

 

 

Из этой сиоташ ДУ видно,

что

в нервом приближении ампли­

туды колебаний в генераторе о частотной модуляцией и без нее равны. Частота колебаний, как и следовало ожидать, изменяете! по закону л с о (£ ) . Учет зависимоотей коэффициентов ДУ

во