16. Измерительные генераторы свч-диапазона

ЗГ могут выполняться: 1) на клистронах 2) лавинно-пролетных диодах 3) диодах Ганна 4) лампах обратной и бегущей волны

Измерительные СВЧ генераторы применяют для измерения чувствительности радиоприемников диапазона СВЧ, питания высокочастотной энергией антенн, измерительных линий, рефлектометров и других измерительных устройств; кроме того, они служат источниками мощности при испытании ламп бегущей волны, при исследовании характеристик сред и веществ и т. д.

Структурная схема подобного генератора приведена на рис. 11.7.

Задающий генератор определяет основные характеристики выходных сигналов. От него зависят не только выходная мощность и диапазон рабочих частот всего прибора, но и характеристики модулированных сигналов: длительность и частота следования импульсов при импульсной модуляции и девиация частоты при частотной. Его выполняют на клистронах, лавинно-пролетных диодах, диодах Ганна, твердотельных интегральных схемах, лампах обратной волны и других приборах с широкодиапазонной электрической перестройкой по частоте.

Выходные устройства состоят из отрезков волноводов и коаксиальных линий, аттенюаторов и выходных фланцев или гнезд.

Измеритель мощности и частотомер служат для установки соответственно значений мощности и частоты сигнала, вырабатываемого измерительным генератором.

Блок питания состоит из выпрямителя, снабженного электронным стабилизатором напряжения с высоким коэффициентом стабилизации. Жесткие требования к стабильности питающих напряжений и токов вызваны тем, что от них в большой мере зависит стабильность параметров сигналов задающих генераторов.

Модулятор представляет собой схему, вырабатывающую или передающую от внешних источников сигналы, с помощью которых осуществляют амплитудную, импульсную и частотную модуляцию задающего генератора.

Для амплитудно-импульсной модуляции задающих генераторов применяют последовательности прямоугольных импульсов, а также разнополярные импульсы с одинаковыми полупериодами (меандр). Длительности импульсов и частоты следования, как правило, имеют ряд фиксированных значений.

17. Цифровой генератор нч-диапазона

По сравнению с аналоговыми цифровые генераторы характеризуются более высокими метрологическими характеристиками: высокими точностью установки и стабильностью частоты, малым коэффициентом гармоник (строго синусоидальной формой), постоянством выходного сигнала. Подобные генераторы, получающие все более широкое распространение, удобнее аналоговых в эксплуатации: существенно проще установка требуемой частоты, выше быстродействие, более наглядна индикация. Кроме того, цифровые генераторы открывают возможности автоматической перестройки частоты по заданной программе, применения в сочетании с цифровыми средствами обработки информации.

Работа цифровых генераторов основана на принципе формирования числового кода с последующим преобразованием его в аналоговый гармонический сигнал. Последний аппроксимируется функцией, моделируемой с помощью ЦАП.

Принципы аппроксимации. Наиболее простой вид аппроксимации — ступенчатая. Она предполагает представление (замену) синусоидального напряжения напряжением ступенчатой формы, весьма мало отличающейся от синусоидальной кривой (рис. 11.8, a)

Сущность ступенчатой аппроксимации можно пояснить следующим образом. Аппроксимируемое синусоидальное напряжение дискретизируют по времени (равномерная дискретизация с шагом ) и в интервале времени, разделяющем два соседних момента t_i и t_i+1, заменяют синусоидальный сигнал напряжением постоянного тока — ступенькой, высота которой равна значению аппроксимируемого напряжения в момент t_i , т. е. . Таким образом, реально вместо кривой синусоидальной формы получается ступенчатая кривая, изобра-женная на рис. 11.8, а.

При данном периоде Т синусоидального напряжения число р ступенек, приходящихся на один период, определяется шагом дискретизации: . Если же задано число ступенек, то изменение шага дискретизации приводит к изменению периода формируемого напряжения, так как .

Принимая во внимание, что , уравнение ступенчатой кривой можно представить в виде или с учетом соотношений и записать так:

Очевидно, что ступенчатая кривая тем лучше аппроксимирует синусоиду (тем меньше погрешность аппроксимации), чем больше число ступеней р. Когда это число достаточно велико, сформированное ступенчатое напряжение можно рассматривать как низкочастотное синусоидальное напряжение, искаженное в небольшой степени высокочастотной аддитивной помехой.

Разложение в ряд Фурье напряжения, полученного путем ступенчатой аппроксимации, показывает, что этот ряд содержит гармонику основной частоты. Несложно убедиться, что ближайшей высшей гармоникой будет гармоника порядка р—1, следующей — гармоника порядка р+1, затем гармоники порядков 2р—1 и 2р+1 и т. д. Например, при р = 80 и частоте f напряжения основной гармоники ближайшими высшими гармониками будут 79-я, 81-я и 159-я, 161-я гармоники, т. е. напряжения частот 79f, 81f, 159f, 161f. Такие соотношения позволяют просто осуществить высококачественную фильтрацию, резко ослабляющую высшие гармоники, т. е. получить синусоидальное напряжение, характеризуемое очень малым коэффициентом гармоник.

На рис. 11.8,6 приведена упрощенная структурная схема устройства, формирующего ступенчатую кривую. Кварцевый генератор вырабатывает периодическую последовательность коротких импульсов с периодом следования Ткв. На выходе делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления q получается последовательность импульсов с периодом следования , задающим шаг дискретизации. Импульсы поступают в счетчик емкостью р. Кодовая комбинация, определяемая числом i импуль¬сов, накопленных в счетчике, передается в функциональный ЦАП. Последний вырабатывает напряжение, соответствующее числу i, т. е. . Таким образом формируются р ступенек. После накопления р импульсов счетчик переполняется и сбрасывается в нуль. С приходом (р+1)-го импульса начинается формирование нового периода ступенчатой кривой.