ГЕНЕРАТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ Советский патент 1973 года по МПК H03C3/00 

1

Изобретение относится к области радиопередающих устройств.

Известен генератор частотно-модулированных колебаний, содержащий колебательный контур, модуляционную индуктивность, усилитель обратной связи и устройство формирования дискретных сигналов управления частотой.

Однако известное устройство обладает относительно низкой предельно-допустимой скоростью передачи дискретных сигналов информации.

С целью повыщения скорости передачи дискретных сигналов информации в предлагаемое устройство включен дополнительный усилитель обратной связи, синфазный по выходному сигналу с усилителем, модуляционная индуктивность включена между выходами этих усилителей и объединена по магнитному потоку с индуктивностью колебательного контура, а устройство формирования дискретных сигналов управления частотами включено в точки управления режимами «включено-выключено усилителей.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Первый колебательный контур генератора .для верхней рабочей частоты /i состоит из индуктивности 1, емкости 2 и активного сопротивления 3, соединенных последовательно.

Второй колебательный контур генератора для нижней рабочей частоты /г состоит из емкости 2, соединенных последовательно индуктивностей / и 4, суммарная величина которых составляет индуктивность 5, и активного сопротивления 6.

Индуктивность 4 является модуляционной и в зависимости от направления включения может вычитаться из индуктивности / или складываться с ней.

Например, индзктивность 4 включена согласно с индуктивностью /, а результирующая индуктивность 5 является суммой индуктивностей 1 и 4.

Индуктивности } и 4 имеют максимальную магнитную связь, выполненную, в частности, на торроидальном сердечнике из магнитного материала.

Добротности обоих колебательных контуров на соответствующих резонансных частотах /1 и fg равны между собой.

Усилитель обратной связи для частоты /i выполнен на триодах 7-10, а усилитель для частоты /2 - на триодах 7, 8, И и 12, при этом триоды 7 и 8 являются общими входными триодами для обоих усилителей обратной связи, выходами которых являются точки соединения триодов 9-12 противоположной проводимости, между ними включена модуляционная индуктиЕНОсть 4.

Коллектор триода 7 соединен с базами триодов 9 -и 11 обоих зсилителей через сопротивления 13 и 14, а коллектор триода 8 - с базами триодов 10 и 12 через сопротивления 15 и 16. База-эмиттерные переходы триодов 9 и 11, 10 и 12 шунтированы сопротивлениями 17 и 18 соответственно.

Электронитание предлагаемого генератора частотно-модулированных колебаний осуществляется от двух источников питани Ei и Е, соединенных согласно в общей точке схемы.

Фаза сигнала на выходах обоих усилителей одинакова, так как базовые цепи выходных триодов 9-12 соединяются с коллекторными выходами триодов 7 и 5 через активные сопротивления, при этом число каскадов с обоих усилителей одинаково.

Фаза сигнала на выходе каждого усилителя совпадает с фазой входного сигнала на базах триодов 7 и 8, поэтому оба колебательных контура включены в цепь положительной обратной связи; ток контура является входным сигналом для обоих усилителей.

Режим работы выходных триодов 9-12 определяется положением контактов в устройствах 19 и 20 формирования сигналов управления, выполненных в внде двух контактов переключения.

Сигнал на выходе генератора может быть снят с выходов 21-23, при этом на выходах 21 и 23 сигнал имеет прямоугольную форму, а на выходе 22 форма напряжения сигнала синусоидальная.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим условия генерации частот fiH/2.

В исходном полол ении контактов управления устройств 19 н 20 выходные триоды 11 и 12 закрыты, в работе участвуют триоды 7-10 и первый контур с резонансной частотой /j.

При включении источников питания Ei и ЕЧ трнод 7 через сопротивление 13 получает сигнал положительного смещения и открывается. Соответственно открывается триод 9, и его коллекторным переходом нервый колебательный контур включается между положительным и отрицательным полюсами источника питания 1.

Емкость 2 начинает заряжаться через индуктивность / и сопротивление 3, при этом ток заряда еще больше открывает триод 7, переводя его в режим насыщения. Величина сопротивления 14 связи выбрана так, что при насыщенном состоянии триода 7 находится в насыщении и триод 9.

Таким образом, направление тока первого контура при заряде емкости 2 от источника питания Ei совпадает с направлением проводимости база-эмиттерной цепи триода 7 и коллектор-эмиттерной цепи триода 9.

Добротность колебательного контура должна быть не менее величины, при которой обеспечивается колебательный процесс в контуре с учетом сопротивлений триодов 7 и 9.

С изменением направления тока в первом контуре триоды 7 и 9 закрываются, а триоды

открываются, при этом емкость 2 начинает перезаряжаться через индуктивность / и сопротивление 3 от источника питания 2Ток контура по величине выбирается достаточным для насыщения триода 8, а величина сопротивления 16 выбирается из условия насыщения триода 10 при установившейся амплитуде тока первого контура.

При изменении в последующие полупериоды

колебательного процесса в контуре выходные триоды 9 и 10 поочередно подключают к источникам питания EI и 2 первый контур.

Так как триоды 7 и 8 работают в режиме насыщения поочередно в соответствующие полупериоды колебательного процесса в контуре, то на выходах 21 и 23 сигналы имеют прямоугольную форму и сдвинуты один относительно другого также на полпериода колебания. Частота колебательного процесса в генераторе в данном положении определяется резонансной частотой первого контура.

При сохранении положения контактов в устройствах 19 и 20 управления колебательный процесс в первом контуре непрерывен с восполнением потерь от источников питания ь Е,.

Для отрицательной и положительной нолуволн колебательного процесса условия одинаковы, поэтому сигнал на выходе 22 симметричный, а по форме синусоидальный.

Если в работе участвуют триоды // и 12, а триоды 9 и 10 закрыты, то контакты управления в устойствах 19 и 20 «аходятся в положении, противоположном их изображению на

чертеже.

Колебательные процессы во втором контуре аналогичны процессам, рассмотренным выше, но частота их ниже, так как индуктивность 5 больше индуктивности / на величину индуктивности 4, а емкость 2 остается неизменной.

Последовательность и режим работы триодов

7, 8, 11 и 12 аналогичны последовательности и

режимам работы триодов 7-10.

Таким образом, при различных и одинаковых положениях контактов в устройствах 19 и 20 частота сигнала различна и определяется резонансной частотой первого н второго колебательных контуров, что соответствует верхней и нижней рабочим частотам генератора.

Для равенства амплитуд синусоидальных сигналов на выходе 22 добротности этих контуров должны быть равны на соответствующих резонансных частотах, так как начальные условия по выходным сопротивлениям усилнтелей и величинам источников питания ЕЬ EZ также равны.

Генератор частотно-модулированных колебаний в динамике при поочередном изменении положения контактов устройств 19 и 20 управления работает следующим образом.

Процесс переключения контактов безобрывен, оба контакта одновременно изменяют свое положение, время переключения контак- тов равно нулю. Устройства 19 и 20 выполнены на полупроводниковых триодах.

При изменении положения КОНТЗКТОБ устройств 19 и 20 происходит управление режимов работы усилителей, т. е. запрещается работа выходных триодов, например триодам 9 и 10, и разрешается работа другим выходным триодам, например триодам 11, 12, что приводит к включению в первый контур дополнительной индуктивности 4.

В момент переключения выходов усилителей в индуктивности 1 существует определенный магнитный поток, который после подключения дополнительной индуктивности 4 остается в момент переключения неизменным. При выполнении условия равенства добротностей обоих контуров поток в индуктивности 5 в максимуме остается прежним, что должно подтвердиться сохранением амплитуды сигнала на емкости 2, оставщемся по величине неизменным.

Величина тока в первом контуре ио подключению модуляционной индуктивности 4 изменяется скачкообразно, что следует из закона сохранения энергии в контуре при изменении его параметра.

Таким образом, при переключении с частоты /1 на частоту /2 энергия в контуре не изменяется, а изменяется только скорость обмена энергиями между емкостью 2 и индуктивностью 5.

При переключении контактов устройств 19 и 20 управления в исходное положение вновь изменяется и«дуктивность контура, но модуляционная индуктивность 4 отключается от индуктивности 5.

Однако при таком отключении индуктивности 4 энергия магнитного потока в индуктивности 1 остается без изменения, а скорость дальнейшего изменения потока в индуктивности / определяется уже параметрами первого контура.

Неизмененность магнитного потока при этом объясняется полной магнитной связью индуктивностей / и 4 и равенством добротностей обоих контуров. Ток в цепи контура при изменении индуктивности контура скачком увеличивается.

Так как включение и выключение модуляционной индуктивности осуществляется только за время включения и выключения выходных триодов 9-12, а это время составляет порядка 1 или 2 мксек, то для частот тонального диапазона время изменения частоты генератора можно с достаточной точностью не учитывать.

Таким образом, при обеспечении условия

сохранения энергии в колебательном контуре изменение его параметров не сопровождается появлением переходных процессов амплитуды и частоты сигнала на выходе генератора. Безобрывность фазы колебания сигнала на выходе является следствием безобрывности переключения выходных триодов 9, 10 vi 11, 12 усилителей и равенством фаз сигналов на их выходах.

Модуляционная индуктивность 4 включена между выходами усилителей и на ее выходах индуктируется переменное напряжение, величина которого зависит от добротности контура, девиации частоты и величины напряжений

питания.

Например, если в работе участвуют триоды 9 и 10, а триоды 11 я 12 закрыты, то на коллекторы триодов 11 и 12 приложено напряжение, индуктированное на модуляционной индуктивности /, если открыт триод 11, то напряжение коллектор-база триода 12 определяется по величине разностью напряжений на индуктивности 4 и напряжения источника питанпя EZ, а по направлению напряжение индуктивности 4 совпадает с проводимостью закрытого перехода база-коллектор триода 12.

При превышении напряжения индуктивности 4 над величиной напряжения питания Ez переход коллектор-база триода 12 через сопротивление 18 щунтирует контур на уровне величины напряжения питания 2- При малой относительной величине напрял ения на индуктивности 4 и большой величине напряжений питания EI, EZ контур шунтируется.

Предмет изобретения

Генератор частотно-модулированных колебаний, содержащий колебательный контур,

модуляционную индуктивность, усилитель обратной связи и устройство формирования дискретных сигналов управления частотой, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости передачи дискретных сигналов информации, включен дополнительный усилитель обратной связи, синфазный по выходному сигналу с усилителем, модуляционная индуктивность включена между выходами этих усилителей и объединена по магнитному потоку с

индуктивностью колебательного контура, а устройство формирования дискретных сигналов управления частотой включено в точки управления режимами «включено-выключено усилителей.