В. Днищенко - 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями

Наиболее широко применяется разложение в тригонометрический ряд Фурье . При этом сигнал представляется в виде суммы гармонических колебаний, т. е. колебаний синусоидальной или косинусоидальной формы. Выбор обусловлен тем, что только эти колебания при прохождении через линейную цепь (а большинство радиотехнических цепей могут считаться линейными) не изменяют своей формы. У гармонического колебания может измениться только амплитуда и начальная фаза. Таким образом, анализ прохождения гармонического колебания через любое устройство сводится только к оценке изменения этих двух величин, а в большинстве практических задач — только к оценке изменения амплитуды. Гармонические колебания, в виде суммы которых можно представить исследуемый сигнал, называются его составляющими, а их совокупность и есть спектр сигнала. Выяснив, какие изменения претерпевает каждая из спектральных составляющих при прохождении через исследуемую цепь, достаточно сложить их на выходе, чтобы получить форму выходного сигнала.

При дальнейшем изложении будет использоваться спектр синусоидальных импульсов. Известно, что импульсы тока, представляющие собой отрезки синусоиды (рис. 5.7), содержат в своем составе постоянную составляющую I 0= a 0(θ)∙ I mи гармоники на частотах, кратных частоте следования синусоидальных импульсов ω . Так называемые коэффициенты Берга a 0(θ) зависят от угла отсечки импульсов θ и номера гармоники n . Количество гармоник в общем случае равно бесконечности, однако их амплитуды с ростом номера гармоники уменьшаются. Обычно практический интерес представляют только несколько первых из них.

Рис. 5.7. Спектр синусоидальных импульсов

Принцип действия «классического» сверхрегенератора

Для решения задачи, заявленной в начале параграфа, рассмотрим подробно принцип действия реального сверхрегенеративного приемника с автосуперизацией, собранного по «классической» схеме (рис. 5.8). Схема содержит колебательный контур L кC 5, настраиваемый на частоту сигнала, принимаемого антенной (А). Для уменьшения влияния антенны на параметры контура связь между ними реализована через конденсатор С 3небольшой емкости.

Рис. 5.8. Принципиальная схема классического сверхрегенератора

Необходимо отметить, что колебательный контур, в отличие от рис. 5.3, включен в коллекторную цепь транзистора, и компенсация потерь энергии сигнала будет происходить непосредственно коллекторным током.

Необходимая для этой цели обратная связь организована следующим образом. Поскольку верхний по схеме, вывод колебательного контура соединен с общим проводом через конденсатор С 2, сопротивление которого на частоте сигнала пренебрежимо мало, высокочастотное напряжение U к, существующее на нем, фактически действует между коллектором транзистора и корпусом (см. рис. 5.8).

Это напряжение приложено к делителю, состоящему из конденсатора обратной связи С 6и дросселя Др 1. Нижний вывод дросселя соединен с корпусом через малое сопротивление конденсатора С 4. Поскольку база транзистора также соединена с корпусом через конденсатор большой емкости C 1, то высокочастотное напряжение обратной связи U ocприложено фактически между эмиттером и базой транзистора.

Режим транзистора по постоянному току, как известно, определяется напряжением U б-э. Так как сопротивлением дросселя Др 1постоянному току можно пренебречь, то это напряжение будет представлять собой разность U б-э= U R2— U с. Оно и определяет положение рабочей точки на характеристиках транзистора.

Напряжение U R2снимается с нижнего плеча делителя R 1R 2и может регулироваться переменным резистором R 1. Элементы R 4C 7являются фильтром нижних частот и предназначены для выделения полезного сигнала.

В правильно собранной схеме при отсутствии входного сигнала существует режим прерывистых колебаний. Форма напряжений на контуре U ки конденсаторе С 4, полученные в результате включения схемы в системе схемотехнического моделирования Micro-Cap 6, приведена на рис. 5.9. Пилообразное напряжение, приведенное на втором графике, и является напряжением автосуперизации в рассматриваемой схеме. Для анализа процессов, происходящих в схеме, выделим одну вспышку высокочастотных колебаний и рассмотрим подробно механизм ее формирования.

Рис. 5.9. Эпюры напряжений в сверхрегенераторе

На рис. 5.10 приведена проходная характеристика транзистора КТ315Б, использованного в схеме, на которой отмечены

Рис. 5.10. Проходная характеристика транзистора

две характерные точки. Точка (1) соответствует напряжению на участке «база-эмиттер», при котором начинает протекать коллекторный ток. Из графика видно, что оно равно U б_ э= 0,45 В.

Точка (2) соответствует критической крутизне проходной характеристики S кp, при которой в схеме выполняются условия самовозбуждения. Происходит это при U б_ э= 0,521 В. Коллекторный ток, соответствующий моменту самовозбуждения, равен 145 мкА. С помощью переменного резистора R 1устанавливается такое исходное напряжение U б-э= U R2— U спри котором исходная крутизна S и> S кр. При таких условиях в схеме, как уже говорилось, возбуждаются прерывистые колебания.

Графики в характерных точках схемы, облегчающие понимание принципа действия, приведены на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Графики, поясняющие принцип действия сверхрегенератора

Рис. 5.11. Графики, поясняющие принцип действия сверхрегенератора (продолжение)

Поскольку процесс в схеме периодический, рассмотрение можно начать с любого момента времени. Пусть в момент t = 0 напряжение на конденсаторе С 4, обусловленное предыдущими процессами в схеме, таково, что текущее значение U б-э= U R2— U с< 0,45 В (рис. 5.11, а, б ). Транзистор в этой ситуации заперт, коллекторный ток его равен нулю (рис. 5.11, в, г ), высокочастотное напряжение на контуре отсутствует (рис. 5.11, д ). Происходит разряд конденсатора С 4через резистор R 3. Напряжение на конденсаторе уменьшается по экспоненциальному закону

где U со— напряжение на конденсаторе в момент запирания транзистора в предыдущем цикле (момент, аналогичный точке 5 на графиках);

τ р= R 3 C 4— постоянная времени цепи разряда конденсатора.

Как только напряжение U б-эстанет равным 0,45 В (точка 1), транзистор начнет открываться. Появится коллекторный ток, нарастающий во времени (интервал 1–2 на рис. 5.11, в, г ). Хотя открывшийся транзистор обеспечивает протекание зарядного тока через конденсатор С 4, напряжение на нем по-прежнему убывает (рис. 5.11, а ) пока величина тока разряда конденсатора через резистор R 3больше зарядного тока.