-/1(Л)=М-OзЛ (5.41)

-Р (Л) = - J- (Л) Л = -i- а,- а, Л) А\ (5.42)

Приравнивая нулю производную (5.41) по Л, устанавливаем, что при Ат=-У ajaz достигается наибольшая амплитуда тока

1тах= -aiArn, для реализации такого режима необходимо, чтобы 3

Rs=A.mfIi удовлетворяло соотношению aii/?a=1.5. Аналогично из (5.42) устанавливаем, что при Лопт= Vai/Sa достигается наибольшая мощность \Р\\тах=- . И ЭТО ИМССТ МССТО ПрИ ОПТИ-

6 йз

мальвой нагрузке, определяемой соотношением ai/?3.ont=2. Величина Pima - это наибольшая мощность, которую может отдавать НЭ при гармоническом напряжении как в автономном, так и неавтономном режиме. На рис. 5.М приведены и характеристики обратной связи (А/Рд) для аРд, равного 1,5 и 2.

Предположим, частота воздействия (й=сйо и ф=0. Тогда амплитуда стационарных колебаний определяется согласно первому

уравнению (5.30) из условия --Оср(Л)Л=-----/в, т. е. точкой

пересечения колебательной характеристики и характеристики обратной связи, опущенной на величину /в (пунктирная прямая). Из рис. 5.11 следует, что увеличение амплитуды /в всегда вызывает увеличение амплитуды Л. Характер же изменения мощности Pi (Л) I зависит от нагрузки: если a]:RgaiPa.oni, то с увеличением в мощность Pi уменьшается; если aiii?8<Oia.ont, то сначала возрастает, а после достижения Pimax - уменьшается.

Зависимость (5.42) с учетом (5.36) можно записать

-Pi W (Ч - -asAoyj Л2ог/=-Gcp (у)ЯвР1(,у,

где Р1о=ЛУ2/?э -мощность автономного генератора, Оср(у)=-(а1- - азАаУ). Поэтому мощность НЭ, нормированная относительно Ри,

-pi=-Pi/Pio=-Gop (yWy. (6.43)

Поскольку Оср(Ло)=-а1Ч-(3/4)азЛЗо=-1/?э,

-р{уУ=аШву-(а±Иа-\)у

при любом atRa имеет квадратичный характер. Величина (-pi)max==aiRal4X. ><(aii/?8-1) достигается при you-r=aiRsl2{aiRe-i). Значение уошт соответствует Лопт (см. рис. 5.И). Переход от АЧХ к ЧХМ сводится к замене у на -pi{y) при тех же расстройках х.

На рис. 5.12 приведена 4XM. - pi(x) для f=0,5, полученная в результате такого расчета для aiReоит=2, когда -pi{y)=2y-y\ Зависимость у{х) совпадает с нормированной частотной характеристикой мощности в нагрузке при b=const, так как y=AIA\PnlPiu=Pn. она также построена на рис. 5.12.

в стационарном режиме

2р=Рн-ЬР1+Рс=0,

где PcPJPia - нормированная мощность, отдаваемая синхронизирующим сигналом. Поэтому

РсМ=-р,(х)-.рнМ. (5.44)

Из зависимости -Pi{x), построенной на рис 5.12 согласно (5.44), видно, что по мере увеличения расстройки величина мощности Рвх=-Рс, поступающей в генератор от источника синхронизирующего сигнала, уменьщается, что является следствием ее зависимости от амплитуды А к сдвига фаз ф: Рвх=0,5/вЛсо5ф. При некоторых расстройках у=\ ф=±90°, согласно (5.38) и Рв.ч=0, а при еще больших pacciройках мощность Рс изменяет знак и источник синхронизирующего сигнала становится потребителем энергии.

В генераторах СВЧ, подключаемых к источнику синхронизирующего сигнала и нагрузке через циркулятор, мощность рс(х) в полосе синхронизации приблизительно постоянна. В таких условиях согласно (5.44) ЧХМ рв(х)=-Pi(*)- -Рс подобны зависимостям ~pi{x). В общем случае синхронизация может осуществляться колебаниями частот (О, для которых

соо (т/п)\ш или со (я/т) шо,

где т к п - небольшие целые числа.

Механизм синхронизации при пт можно пояснить следующим образом:

при подаче синхронизирующего сигнала с частотой о= - (шо+Аш), для кото-

рой Дш<(Оо, в напряжении и появляется комбинационная частота

со=тш-i(n- 1) too =m+n\(i),

близкая к соо. Начинается процесс синхронизации, сопровождающийся приближением частоты сог к гш. Этот процесс прекратится при таком значении сОг, при котором комбинационная частота ш=сйг или та-(к-1)сог=сОг, т. е. когда

Рис. 5.12

Шп = - (О. п

(5.45)

Когда /г=1, частота со приблизительно в т раз меньше частоты о, в режиме синхронизации частота генерируемых колебаний сйг=тсо. Такой режим называется синхронизацией на гармонике и используется для умножения частоты. Когда т=1, частота со примерно в п раз больше частоты о, частота синхронизированных колебаний сОг=со/п. Такой режим называется синхронизацией на субгармонике и используется для деления частоты. Отметим, что во всех упомянутых случаях частота сОг генерируемых колебаний близка к соо- Полосы синхронизации обычно заметно уменьшаются с ростом тип.

5.6. ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ ПУТЕМ СИНХРОНИЗАЦИИ НА СУБГАРМОНИКЕ

В конце § 5.5 отмечалось, что деление частоты можно осуществить в неавтономном генераторе частоты соо, если частота воздействующего колебания приблизительно в п раз больше частоты соо: 216

(u=fi(fi)o+Afi)), где Дсй<Ссйо. На практике для этого чаше всего используют транзисторные автогенераторы, вводя синхронизирующий сигнал во входную цепь транзистора, например, как показано на рис. 5.5. Напряжение на входе НЭ в этом случае можно представить в виде

Ub=Ui + U2=Ui cos aat+ U2 cos at. При полиномиальной аппроксимации характеристики НЭ

t ( в) = 2ft в основную роль в делении частоты в п раз имеет k

слагаемое апИ в=а (ы1-1-И2) , содержащее составляющую na i ~ 2, одна из компонент которой пропорциональна na C/j ~C/2C0s(n-l)ft)ofcosfi)/. Разностная частота

fi)=fi)-\{п-l)ft)o = fi)o-- Afi) (5.46)

близка к Сйо- При достаточной амплитуде колебание частоты со осуществляет синхронизацию генератора: его частота соо начинает приближаться к со, одновременно изменяется и со согласно (5.46). При любой частоте сог имеем

fo=ffl-(п-1)сйг. (5.47)

Переходный процесс заканчивается установлением режима, в котором обе близкие частоты становятся одинаковыми (сй=сйг)-Согласно (5.47) это имеет место при аг=а/п. Генератор окажется работающим на субгармонике входного сигнала. Подобные схемы используются для деления частоты в 2-3 раза..

Как и при синхронизации на основной частоте, синхронизация на субгармонике имеет место в некоторой полосе частот, зависящей от амплитуды синхронизирующего сигнала. Обычно с ростом п коэффициент na-nUi-lIz, определяющий амплитуду синхронизирующей компоненты со при неизменных Ui и U2, уменьшается, что приводит к сужению полосы синхронизации. Для достижения больших полос синхронизации нужно применять нелинейные элементы с большими коэффициентами а и увеличивать амплитуду U2 синхронизирующего сигнала.

РЕГЕНЕРАТИВНОЕ ДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТЫ

В делителях частоты типа синхронизированных генераторов деление частоты является следствием возникновения компоненты (5.47), образование которой можно рассматривать как результат последовательного выполнения двух операций: а) умножения частоты в п-\ раз: (а2= (п-\)члг; б) преобразования частоты с выделением составляющей сй==со-сог- Кроме того, с помощью активного элемента осуществляется усиление колебаний.

Регенеративные делители частоты можно рассматривать как усовершенствованные делители частоты типа синхронизированных автогенераторов, в которых каждая (или некоторые) из упомянутых операций выполняется отдельными каскадами, что позволяет независимо подобрать желаемые характеристики каждого. В ре-