Перестраиваемый двухчастотный автогенератор Советский патент 1985 года по МПК H03B5/12 H03B25/00 

Изобретение относится к радиотехиике и может использоваться в качестве формирователя двух измеияюпшхся по частоте синусоидальных сигналов, например, в различных радиоизмерительных устройствах.

Цель изобретения - расширение диапазона рабочих частот при повьшении линейности перестройки.

На фиг.1 представлена принципиаль ная электрическая схема предложенного перестраиваемого двухчастотного автогенератора; на фиг..2 - временные диаграммы его работы.

Перестраиваемый двухчастотный автогенератор содержит первый и второй варакторы 1 и 2, первый и второй транзисторы 3 и 4, первую и вторую катушки индуктивности 5 и 6, первый и второй разделительные конденсаторы 7 и 8, симметрирующий трансформатор 9, первый и второй перестраиваемые конденсаторы 10 и 11, первый и второй ограничительные резисторы 12 и 13, первый и второй дроссели 14 и 15, первый, второй и третий дополнительные резисторы 1618, третий перестраиваемый конденсатор 19.Перестраиваемьй двухчастотный автогенератор работает следующим образом.

Последовательный колебательный контур перестраиваемого двухчастотного автогенератора образован барьер ными емкостями р-п-переходами варакторов 1 и 2, катушками 5 и 6 индуктивности,и элементами входного сопротивления без транзисторов 3 и 4 которые в основном определяются емкостью коллекторного перехода, так как емкость перестраиваемых конденсаторов 10 и II много меньше, чем емкость коллекторного перехода, а абсолютная величина импеданса дросселей 14 и 15 много больше импеданса коллекторного перехода в полосе рабочих частот. Положительная обратная связь осуществляется обратной связью транзисторов 3 и 4 за счет модуляции базы (эффект Эрли), а также за счет паразитной емкости конструкции транзисторов 3 и 4. Дпя выравнивания входных импедансов баз транзисторов 3 и 4 и электрического симметрироваНИН схемы на базы транзистооров 3 и 4 подаются устанавливаемые при настройке напряжения смещения через

ограничительные резисторы 12 и 13. Возникаюшие в колебательном контуре колебания попадают на базы транзисторов 3 и 4 в противофазе. При электрической симметрии схемы и идентичности варакторов I и 2 между базами транзисторов 3 и 4 будет действовать синусоидальное напряжение первой гармоники. Под действием этого напряжения через варакторы 1 и 2 течет синусоидальный ток первой гармоники а в точке их соединения присутствует напряжение только четных гармоник автоколебаний. При выполнении варакторов 1 и 2 на р-Ц-переходах со ступенчатым распределением примесей это напряжение будет синусоидальным с частотой второй гармоники.

Барьерная емкость -двух встречнопоследовательно соединенных р-М-переходов варакторов 1 и 2 зависит от запирающего напряжения смещения, которое подается в точку их соединения. .

В.случае симметричного воздействи гармонического сигнала с частотой СО на два встречно-последовательно включенных ступенчатых р-П-перехода с идентичными характеристиками.. Напряжение в точке их соединения относительно точки симметрии схемы содержит переменную составляющую.только удвоенной частоты, которое через перестраиваемый конденсатор 19 поступает на выход перестраиваемого двухчастотного автогенератора.

Сигналы первой гармоники на эмиттерах транзисторов 3 и 4 противофазны, а второй гармоники - синфазны. Однако эти соотношения выполняются. . неточно из-за неидентичности транзисторов 3 и 4. Для подстройки амплитудно-фазовых соотношений сигналов, поступающих на первую и вторую обмотки симметрирующего трансформатора 9, используются перестраиваемые конденсаторы 10 и 11, которые одновременно определяют и общий уровень сигнала на выходе сигнала первой гармоники. При сложении сигналов с эмиттеров транзисторов 3 и 4 на симметрирующем трансформаторе 9 сигналы первой гармоники складываются, а сигналы второй гармоники вычитаются, -что уменьшает и нелинейные искажения. Дпя увеличения линейностиперестройки величины сопротивления регистров 12, 13 и 18 в цепях- смещения спе3I

циально подбираются из расчета того, чтобы они не шунтировали колебатель(1,2 R

R

R

ный контур

12

1Э

12

2,5)R,g.

Во время работы перестраиваемого двухчастотного автогенератор происходит частичное детектирование сигнала на р-п-переходах варакторов 1 и 2, в результате которого через варакторы 1 и 2 и цепи их смещения .протекает постоянный ток. На резисторах 16 - 18 при этом возникает напряжение автосмещения, пропорцио-. нальное этому току, которое сдвигает рабочую точку на .характеристик ке варакторов 1 и 2 в сторону больЮего запирания. С уменьшением запирающего смещения на р-П-переходах крутизна перестройки частоты растет, однако возрастает и приращение тока, идущего через варакторы 1 и 2, а следовательно, и величина приращения автосмещения. Вследбтвие этого, при равных приращениях управляющего напряжения, поступакяцего на вход перестраиваемого двухчастотного авто- ; сенератора,приращения смещения на р-п-переходах будут разными.При напряжениях, соответствующих верхним, частотам диапазона перестройки и малого, вследствие незначительности приращения величнСны напряжения автосмещения, приращение смещения на р-,-переходах равно приращению управляющего напряжения. При напряже90А52 : - 4

ниях, соответствующих нижней части диапазона и большой крутизне перест ройки частоты, приращения тока варакторов 1 и 2 возрастают, тем самьт 5 уменьшая приращение смещения на . переходах.

На фиг.2а и б представлены соответственно эпюры иапр){жений баэаколлектор транзисторов 3 и 4} на г. 2в - эпюры напряжения между базлми транзисторов 3 и 4; на фиг.2г эпюры напряжения в точке соединения варакторов 1 и 2; на .2д,е,ж соответственно эпюры эмиттерного тока и тока первой и второй гармоники транзистора 3i на фиг.2з,и,к - соответственно эпюры эмиттерного тока и тока первой и второй гармоники транзистора 4; на фиг.2л - эшора тока на выходе симметрирующего, трансформатора 9.

Напряжения база-коллектор транзисторов 3 и 4 несинусоидальны, но вследствие синфазности их вторых гармонических составляющих напрЯ. . жение между базамитранзисторов 3 и 4, а следовательно, и на выводах варакторов 1 .и 2, соединенных соответственно с катушками 5 и 6 йндук-. тивности, близко к синусоидальному, поэтому в точке соединения варакторов 1 и 2 будет присутствовать сигнал только второй гармоники.

Лнп ейfпот

втюрой tOftHOHt/xtf

U

а

J.

Ф(/г.г

V V

/ч /X /

у у Ч.

А А

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ДВУХЧАСТОТНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОР, содержащий- , первый и второй варакторы, одни из одноименных электродов которых соединены между собой, а другие электроды первого и второго варакторов соединены соответственно с первыми выводами первой и второй катушек индуктивности, а также первый и второй транзисторы, эмиттеры которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго дросселей, о. т л ичающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот при повышении линейности перестройки. в него введены симметрирующий.трансформатор, первый перестраиваемый конденсатор, который включен между эмиттером первого транзистора и первым выводом первой обмотки симметрирующего трансформатора, второй перестраиваемый конденсатор, который включен между эмиттером второго транзистора и первым выводом второй обмотки симметрирующего трансформатора, первый ограничительный резистор, первый вывод которого соединен с базой первого транзистора, второй ограничительный резистор, первый вывод которого соединен с базой втброго транзистора, первый разделительный конденсатор, который включен между базой первого транзистора и вторым выводом первой катушки индуктивности, второй разделительный конденсатор, который включен между базой второго транзистора и вторым выводом второй катушки индуктивности, первый дополнительный резистор, который включен между точкой соединения первого варактора с первой катзпзкой индуктивности и общей йиной, второй дополнительный резистор, который включен между точкой соединения второго варактора с второй катушкой индуктивО) ности и общей шиной, третий перестраиваемый конденсатор и третий дополнительный резистор, первые выводы которых подключены к точке соединения первого и второго варакторов между собой, при этом коллекторы первого и второго транзисторов соединены с общей шиной, второй вывод второй обмотки симметрирующего трансформатора соединен с общей шиной, вторые выводы первого и второго дросселей и первого и второго ограничительных резисторов являются соответственно входами питающих токов и напряжений смещения, второй вывод третьего дополнительного резистора является вхо.дом управляющего напряжения, второй вывод третьего перестраиваемого конденсатора является выходом сигнала второй гармоники, а второй вывод первой обмотки симметрирующего трансформатора является выходом сигнала первой гармоники перестраиваемого двухчастотного автогенератора.