Генератор электрических колебаний Советский патент 1981 года по МПК H03B5/04 

(54) ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника гармонических колебаний в промышленных и экспериментальных установках различного назначения.

Известны генераторы электрических колебаний, содержащие усилитель, замкнутый с выхода на вход цепью положительной обратной связи I.

Данные генераторы обладают тем недостатком, что условия самовозбуждения могут выполняться для нескольких гармонических составляющих, что приводит к генерации колебаний несинусоидальной формы.

Неиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор, содержащий усилитель, замкнутый с выхода на вход цепьюположительной обратной связи, включающий частотноизбирательное устройство в виде объемного резонатора 2.

Однако такой генератор электрических колебаний очень чувствителен к изменениям нагрузки. Изменение величины нагрузки приводит к изменению частоты генерируемых колебаний. Это обусловлено тем, что изменение нагрузки приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура генератора и, кроме того, сигнал, отраженный от нагрузки, поступает непосредственно, в усилитель, изменяя условия его работы. Целью изобретения является повышение стабильности частоты генератора при изменении параметров нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в цепь обратной связи усилителя включен резонатор бегущей волны, подключенный

ко входу и выходу усилителя и к нагрузке через направленные ответвители.

Резонатор представляет собой направленный фильтр бегущей волны. В случае работы генератора на нагрузку с большим коэффициентом отражения или при использовании направленных ответвителей с недостаточной направленностью в резонатор бегущей волны может быть включён невзаимный элемент, например невзаимный фазовращатель.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого генератора электрических колебаний.

Генератор электрических колебаний содержит соединенные последовательно усилитель 1, фазовращатель 2 и резонатор бегущей волны 3.

Резонатор бегущей волны включен в цепь обратной связи с помощью направленных ответвителей 4 и 5, первичные плечи которых связаны с резонатором бегущей волны 3, вторичные - соответственно с балластными нагрузками 6 и 7, со входом фазовращателя 2 и выходом усилителя 1. Направленный ответвитель 8 первичными плечами подключен к резонатору бегущей волны 3 а вторичными - к балластной нагрузке 9 и к полезной нагрузке 10.

В случае работы генератора на нагрузку с больщим коэффициентом отражения или в случае использования направленных ответвителей с большим коэффициентом отражения в резонатор бегущей волны 3 может включаться невзаимный фазовращатель.

Генаратор работает следующим образом.

Сигнал с выхода усилителя 1 поступает в одно из плеч направленного ответвителя 5, являющегося входом резонатора бегущей волны 3, и возбуждает в нем бегущую волну, распространяющуюся в направлении, определяемом конструкцией направленного ответвителя 5.

Электрическая длина резонатора бегущей волны 3 выбрана равной целому числу длин волн, при этюм он оказывается настроенным в резонанс, амплитуда сигнала в нем максимальна. Часть сигнала, циркулирующего в резонаторе бегущей волны 3 через направленный ответвитель 8, поступает в полезную нагрузку 10. При прохождении сигнала через направленный ответвитель 4 сигнал делится - часть его поступает на вход фазовращателя 2, а другая часть - на вход направленного ответвителя 5.

При прохождении направленного ответвителя 5 сигнал в плече d складывается в фазе с сигналом, поступившим с выхода усилителя 1 в плечо а, и в противофазе в плече в. При оптимальной величине коэффициента связи направленного ответвителя в балластную нагрузку 7 полезная мощность генерируемого сигнала не поступает. Величина оптимального коэффициента связи определяется по формуле

Сопт Vi-V

где Cort -коэффициент связи по напряжению,

Л суммарное затухание при одноразовой циркуляции. Сигнал, отраженный от полезной нагрузки 10, прежде чем поступить в резонатор бегущей волны 3 делится направленным ответвителем 8, при этом часть отраженного сигнала nocTynaet в балластную нагрузку 9,

а оставшаяся часть отраженного сигнала циркулирует в резонаторе бегущей волны 3 в направлении, обратном направлению циркуляции генерируемого сигнала, и не оказывает влияния на параметры сигнала, распространяющегося в прямом направлении. При этом часть циркулирующего сигнала поступает в балластную нагрузку 6, и лищь оставшаяся после двухкратного деления часть отраженного сигнала поступает на выход усилителя 1. Таким образом, достигается уменьшение влияния стриженного от на грузки сигнала на стабильность генерируемых колебаний. При включении в резонатор бегущей волны 3 невзаимного фазовращателя для -отраженного от нагрузки сигнала, циркулирующего в резонаторе бегущей волны 3 в обратном направлении, электрическая длина резонатора бегущей волны 3 отличается от резонансной. В этом случае резонатор бегущей волны 3 для отраженного сигнала оказывается расстроенным, амплитуда отраженного сигнала в нем минимальна, что приводит к дальнейшему уменьшению влияния изменения параметров нагрузки на стабильность генерируемых колебаний.

Использование данного генератора электрических колебаний позволяет повысить стабильность частоты при изменении параметров нагрузки. Он может быть применен в любом диапазоне частот. При этом отпадает необходимость в использовании дополнительных развязывающих элементов, таких как буферные каскады, аттенюаторы, циркуляторы, которые по стоимости и по размерам могут превышать стоимость и размеры самого генератора.

Формула изобретения

Генератор электрических колебаний, содержащий усилитель с цепью обратной связи, частотноизбирательный элемент-резонатор, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты генератора при изменении параметров нагрузки, в цепь обратной связи включен резонатор бегущей волны, подключенный ко входу и выходу уси-, 5 лителя и к нагрузке через направленные ответвители.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 363173, кл. Н 03 В 3/04, 1971 (прототип).

I