Генераторы, управляемые напряжением

Помимо автогенераторов, стабилизированных по частоте высокодобротными резонаторами, в радиосистемах широко применяются автогенераторы, перестраиваемые по частоте. Их называют генераторами, управляемыми напряжением (ГУН). Механизм их работы следующий.

Частота колебаний в автогенераторе, как известно, равна

или близка к резонансной частоте резонатора сорез = — ,

где Cs — суммарная емкость контура. Если в резонатор включить варикап, г.е. диод с управляемой емкостью закрытого р-п перехода, то при изменении емкости варикапа Св будет изменяться , а следовательно, резонансная частота.

В приложении 10 получена связь относительного изменения резонансной частоты Дсо с изменением емкости варикапа в случае, когда в качестве резонатора применен LC-колебательный контур

W

где АСв — изменение емкости варикапа; Ки = —— коэффициент вклада варикапа в суммарную энергию электрического поля W?, запасаемую в резонаторе; WB — энергия, запасаемая в варикапе.

Поскольку

где UB{ амплитуда первой гармоники колебаний напряжения на варикапе; ULX — амплитуда первой гармоники напряжения на контуре в точках соединения индуктивности L и суммарной емкости С? , то

Здесь

коэффициент включения варикапа в контур.

Варикап может быть включен в контур последовательно и параллельно (рис. 4.24).

Включение варикапа в 1,С-контур

Рис. 4.24. Включение варикапа в 1,С-контур:

а — последовательное; б — параллельное

При последовательном включении варикапа

где Скон — емкость контура без варикапа и

В случае параллельного включения

где рв определяется с помощью выражения (4.24).

В соответствии с (4.22) полоса перестройки частоты зависит от относительного изменения емкости варикапа и коэффициента вклада Ка.

Относительное изменение емкости варикапа

Емкость варикапа зависит от напряжения в соответствии с вольт-фарадной характеристикой (ВФХ)

где Си(0) — емкость варикапа при нулевом напряжении; срк — контактная разность потенциалов в диоде, фк = 0,5-И),8 В; и — степень резкости р-п перехода (и = 0,5-н2).

Поскольку варикап включен в контур, то к нему, помимо управляющего напряжения U0, приложено переменное напряжение с частотой со0 и амплитудой (/в1 (рис. 4.25). Если аппроксимировать ВФХ прямой линией, то

с

где кс = —— — коэффициент перекрытия емкости, а

^min

Пренебрегая небольшим напряжением фк, запишем

В случае полного использования ВФХ

Очевидно, что для роста кс тах следует увеличивать от-

^проб

ношение —— и применять варикап с сверхрезкими р-п переходами, у которых и—> 2.

Коэффициент вклада варикапа в суммарную электрическую энергию, запасаемую в резонаторе

При последовательном включении варикапа в контур коэффициент его вклада кв равен коэффициенту включения рв , т.е.

Электрическая схема ГУНа

Рис. 4.26. Электрическая схема ГУНа

В соответствии с (4.22) для увеличения полосы перестройки частоты коэффициент Ки, а следовательно, и UBi необходимо увеличивать. В то же время с целью повыше-

Дсо тт

ния - за счет изменения емкости амплитуду UBi нужно

®Рез

снижать, что очевидно из (4.25). Таким образом, сущест-

г и Л

вует оптимальное отношение —sL_ } при котором по-

V проб Jopt

лучается наибольший диапазон перестройки. В работе [4] показано, что при последовательном включении варикапа в контур

Аналогичная ситуация имеет место и в случае параллельного включения. При этом

Схема ГУНа

При построении ГУНов, как правило, используют схему емкостной грехточки, где варикап включается последовательно в индуктивную ветвь контура или параллельно ему. На рис. 4.26 приведена схема автогенератора с последовательным включением варикапа и коллектором, заземленным по переменному току.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >