Структурная схема генератора высокой частоты представлена на рис. 9.5. Высокочастотные колебания с задающего генератора (ЗГ) усиливаются и модулируются в усилителе (У) и через аттенюатор (АТ) поступают на выход. Обычно генераторы могут работать от ряда модулирующих устройств (МУ), например синусоидального или импульсного генераторов, а также внешнего сигнала. Некоторые генераторы имеют частотную модуляцию. В генераторах высокой частоты имеется обычно два вольтметра: В1 – вольтметр несущей частоты; В2 – вольтметр измеряющий глубину модуляции (модулометр).
Рис. 9.5.
Высокочастотные измерительные генераторы выполняются на базе LC-генераторов
Резонансная частота LC–цепи равна
.
(9.7)
В генераторе сигнал этой частоты усиливается и поступает на выход, причем часть сигнала поступает в цепь обратной связи для компенсации потерь в LC-цепи.
Рассмотрим в качестве примеров LC-генераторов индуктивный и емкостный трехточечные генераторы.
Один из вариантов выполнения индуктивного трехточечного генератора показан на рис. 9.6.
Рис. 9.6. Рис. 9.7.
На схеме рис. 9.6 емкость С шунтирует индуктивность с отводом L, и вместе они образуют LC-контур. Обратная связь осуществляется через RC-цепь. Транзистор обеспечивает фазовый сдвиг на 1800, а сдвиг еще на 1800 между выходом и петлей обратной связи достигается с помощью отвода от индуктивности L. Конденсатор С имеет переменную емкость для изменения частоты генератора.
Один из вариантов емкостного трехточечного генератора показан
на рис. 9.7. В схеме используется трансформаторный выход. Схема похожа, на ранее
рассмотренную схему, только вместо индуктивности с отводом используются две
емкости. Частота генерации
рассчитывается по той
же формуле (9.7), в которой
С = С1С2 /(С1 + С2).
Величина обратной связи зависит от значений
С1 и С2, она
возрастает, когда С1 уменьшается. Резистор R2 вызывает затухание
колебаний, так что оно не должно выбираться слишком малым, а R1С3 обеспечивает
подачу смещения на базу транзистора.
Для получения необходимого диапазона
частот генераторы выполняются многодиапазонными с малым перекрытием по
диапазонам. Для получения большого перекрытия по диапазону при заданной
неравномерности частотной характеристики применяют схемы на биениях.
Структурная схема генератора на биениях представлена на рис. 9.8.
ГФЧ– генератор фиксированной частоты f0;
ГПЧ–генератор перестраиваемой частоты f +
∆f; СМ – смеситель; ФНЧ – фильтр нижних частот
Рис. 9.8.
Частота выходного сигнала изменяется от 0 до Δf
при относительно небольшой перестройке частоты генератора перестраиваемой
частоты (ГПЧ), что и позволяет обеспечить заданную неравномерность частотной
характеристики.
Стабильность частоты выходного
напряжения определяется стабильностью частоты генераторов ГФЧ и ГПЧ и зависит
от отношения f0/Δf. Чем больше это отношение, тем более высокие
требования предъявляются к генераторам ГФЧ и ГПЧ. Схемы этих генераторов
выполняются идентично для того, чтобы различные факторы одинаково влияли на оба
генератора и в итоге разностная частота оставалась постоянной.
К недостаткам схемы на биениях следует
отнести ее относительную сложность. Кроме того, при частотах выходного
сигнала, близких к нулю, возможен захват частот генераторов
(самосинхронизация). Для того чтобы избежать этого явления, схемы генераторов
тщательно экранируют и развязывают по питанию, между генераторами и смесителем
ставят буферные усилители, а это усложняет схему и конструкцию генераторов на
биениях.