Главная
>
Современные системы связи туд всех гармоник тока, кроме полезной, к амплитуде полезной первой гармоники кг- 1 (3.51) В ряде случаев (при усилении AM. сигналов, модуляции, детектировании и т. д.) качество работы устройства определяется сохранением формы огибающей. В этих условиях для оценки нелинейных искажений также можно воспользоваться коэффициентом гармоник Кг. При этом следует рассматривать модуляцию гармоническим сигналом частоты Q и подразумевать в (3.51) под h, h, /з,... амплитуды первой и высших гармоник огибающей выходного сигнала. Основной метод выделения полезных и подавления нежелательных спектральных составляющих основан на применении фильтров и поэтому называется методом фильтрации. В качестве фильтров часто применяют простейшие: параллельный колебательный контур (рис. 3.12а), если требуется выделить какие-либо высокочастотные составляющие; параллельную /?С-цепочку (рис. 3.126), когда нужно выделить постоянную или низкочастотные составляющие. Выделение полезных составляющих с помощью фильтров иллюстрирует рис. 3.12е. D S. Рис 3.12 Модуль сопротивления параллельного контура, настроенного на частоту ©о, определяется как (3.52) На резонансной часто- Z3=i?3/Tl + QV, г С г г ,6 = С шо w те сопротивление контура Zs=Rs наибольшее, с увеличением расстройки Zs уменьшается (характеристика А на рис. 3.12е). Поэтому, когда через контур протекают различные компоненты тока, амплитуды которых одного порядка, значительное падение напряжения на нем создают только те компоненты, частоты которых близки к Шо- Компоненты тока с частотами, значительно отличающимися от 0)0, заметного напряжения не создают, благодаря чему в выходном напряжении они практически отсутствуют. Сопротивление цепочки (рис. 3.126) Z=i?/]/l+(j)i?C имеет максимальное значение Z=iR при ©=0 и убывает с ростом частоты со по тому же закону, что и Zg параллельного контура (3.52) с возрастанием расстройки А© (характеристика В на рис. 3.12б). Когда все составляющие тока протекают по такой цепи, заметное падение напряжения (выходное напряжение) создают только постоянная составляющая и составляющие низких частот. Скорость убывания Z с частотой определяется выбором постоянной времени этой цепи, равной iRC. Другим методом значительного ослабления нежелательных компонент спектра является метод компенсации, заключающийся в таком включении нелинейных элементов, при котором нежелательные составляющие взаимно компенсируются. Этот метод реализуется в двухтактных схемах рис. 2.5е и г: так если входное напряжение u=iU cos (at, то в схеме рис. 2.5е происходит взаимная компенсация нечетных гармоник, а в схеме рис. 2.5г - четных. 3.4. УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ Умножение частоты заключается в получении на выходе устройства колебания, частота которого в целое число раз больше частоты входного сигнала. На вход умножителя частоты обычно подается синусоидальное напряжение u=Ucos Qt, на выходе получают колебание с частотой совых= . Поскольку в умножителе частоты создается спектральная компонента, отсутствующая во входном сигнале, в нем должны быть применены элементы, в которых возможно образование новых спектральных составляющих (нелинейные, параметрические); построить умножитель частоты на основе линейных элементов невозможно. В настоящем параграфе рассматриваются умножители частоты на управляемых нелиней-ных элементах. г Рис. 3.13 На рис. 3.13 изображена принципиальная схема транзисторного умножителя частоты. При входном сигнале Bx=fBxCos протекающий в выходной цепи ток оказывается несинусоидальным. Применение этого метода в балансных и кольцевых модуляторах показано в § 3.7. содержащим компоненту частоты Q и гармоники. Ставя в эту цепь достаточно добротный контур, настроенный на частоту п-й гармоники, ползшим на нем почти синусоидальное напряжение частоты й. Обычно на вход умножителя частоты подают колебания большой амплитуды, что позволяет использовать в расчетах кусочно-линейную аппроксимацию и метод угла отсечки. Для получения большей амплитуды выходного напряжения выбирают оптимальный угол отсечки. С увеличением коэффициента умножения п величина вопт уменьшается, также уменьшаются наибольшие значения коэффициентов гармоник уп и амплитуды полезных гармоник / . По этой причине подобные умножители используются лишь для умножения в 2-3 раза. Для умножения частоты в большое число раз используется иной подход: с помощью нелинейного устройства входной гармонический сигнал периода T=2n/Q преобразуется в последовательность коротких видеоимпульсов прямоугольной формы длительностью т<СГ той же частоты Q с последующим выделением п-й гармоники с помощью фильтра. Спектры прямоугольных импульсов для двух значений т/Г приведены на рис. 3.14. Чем меньше т/Г, тем меньше амплитуды первых гармоник и тем медленнее Д J2 ЗЛ Ш Рис. 3.15 убывают их величины с ростом п. Используя импульсы с малыми т/Г, удается осуществлять умножение частоты в десятки раз. На рис. 3.15 приведена схема такого умножителя частоты, основанного на использовании трансформатора с почти прямоугольной характеристикой намагничивания сердечника (рис. 3.16а). Процесс образования коротких импульсов ЭДС во вторичной обмотке трансформатора, пропорциональных-dB/dt, в результате протекания тока ii=/cosQ через первичную обмотку поясняют рис. 3.166-г. Ток 12 во вторичной обмотке трансформатора подобен €2 (рис. 3.16г). Контур обеспечивает выделение нужной гармоники. Для получения однополярных импульсов t2 достаточно дополнить внешнюю цепь диодом (пунктир на рис. 3.15). Недостатками данного способа умножения частоты являются, во-первых, малый
|