Элементарные излучатели. Основные разновидности и параметры(ДН, КНД), сравнительная характеристика(Богачков)

Системв ФАПЧ.

Фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ) – это процесс удержания частоты ГУН частотой ОГ. Системы ФАПЧ применяются в РПрмУ для стабилизации частоты, в качестве узкополосных следящих фильтров, демодуляторов сигналов с частотной и фазовой модуляцией, перестраиваемых по частоте генераторах высокостабильных колебаний и т. п.

Функциональная схема системы ФАПЧ показана на рис. 3.6.

В данном случае система ФАПЧ работает в режиме стабилизации частоты w_г подстраиваемого генератора (ПГ) по сигналу (U_э(t)) от эталонного генератора (ЭГ).

Сигнал с ФД (U_д) через ФНЧ подается на УЭ (U_р), который перестраивает частоту w_г ПГ (ГУН), приближая ее к частоте w_э ЭГ.

Объектом управления ФАПЧ является ПГ (ГУН), частота колебаний (или фаза) которого изменяется в зависимости от напряжения U_р, вырабатываемого управляющим элементом (УЭ), при этом выходное напряжение ПГ остается неизменным.

Измерителем рассогласования является фазовый детектор (ФД), выходной сигнал которого является нелинейной периодической функцией разности фаз сигналов, подаваемых от ЭГ и ПГ.

В установившемся режиме в ФАПЧ устанавливается постоянная разность фаз между сигналами U_э(t) и U_г(t), при этом напряжение на выходе ФД U_д будет пропорционально этой разности фаз, постоянная составляющая напряжения ФД после ФНЧ U_р поступает на УЭ (обычно варикап в частотно-задающей цепи ПГ), в результате сигнал ПГ окажется равным по частоте сигналу ЭГ (при некоторым фазовым сдвиге).

Начальное рассогласование частот ЭГ и ПГ

, (3.3)

где w_г0 – начальная частота сигнала ПГ.

После включения системы ФАПЧ частота сигнала ПГ

. (3.4)

Составляющая Dw_г возникает при перестройке частоты ПГ и определяется выражением

, (3.5)

где K_г – коэффициент преобразования ПГ по частоте; K_р – коэффициент передачи УЭ; K_ф – КУ ФНЧ; j – разность фаз напряжений ЭГ и ПГ; F(j) – дискриминационная характеристика ФД.

Разность фаз сигналов с ЭГ и ПГ определяется выражением

, (3.6)

где j₀ – начальное значение разности фаз.

Из последнего выражения следует, что

® . (3.7)

Подставив в выражение (3.7) формулу (3.5), получим нелинейное дифференциальное уравнение для системы ФАПЧ :

, (3.8)

или в операторной форме :

. (3.9)

Уравнение (3.8) является основным уравнением системы ФАПЧ.

На рис. 3.7 приведена структурная схема системы ФАПЧ, приведенная к обобщенному виду. Операцию интегрирования (1/р), соответствующую выражению (3.6), выполняет идеальный интегратор. Эта операция необходима для преобразования разности частоты в разность фаз.

Возмущение ξ(t) учитывает влияние флуктуаций напряжения ФД, а возмущение dw_г – влияние нестабильности частоты ПГ.

Если ограничиться анализом линейной ФАПЧ (рабочий участок дискриминационной характеристики (аналогично рис. 3.4) можно аппроксимировать прямой линией U_д = S_д Dj, при этом полагаем, что вне рабочего участка ФАПЧ не работает), то выражения (3.5) и (3.9) можно упростить

, (3.10)

. (3.11)

В любой момент времени сумма разности частот ЭГ и ПГ и расстройки является постоянной величиной, равной начальному рассогласованию Dw частот сигнала ЭГ и ПГ.

Полосой удержания ФАПЧ называется величина w_уд. Полоса удержания определяет максимально допустимое начальное рассогласование частот Dw, которое может быть скомпенсировано петлей регулирования ФАПЧ. В системе ФАПЧ эта величина определяется так :

. (3.12)

Полоса удержания для линейной ФАПЧ соответствует полосе рабочего (линеаризованного) участка ФД.

В установившемся режиме разность фаз j – постоянная величина, поэтому частота ПГ равна частоте сигнала ЭГ, то есть ошибка стабилизации частоты сигнала ПГ равна нулю.

Это важное достоинство ФАПЧ – ЧАП имеет ненулевую ошибку.

Элементарные излучатели. Основные разновидности и параметры(ДН, КНД), сравнительная характеристика(Богачков)

1).Простейшим элементарным излучателем является электрический диполь Герцас моментом тока I^эl. Он представляет собой идеализированную модель реальной антенны в виде отрезка провода длиной l, малой по сравнению с длиной волны, оканчивающегося на концах металлическими шарами.

Вследствие малости l распределение электрического тока вдоль провода принимается неизменным и равным .

Такое распределение тока может иметь место только при наличии сосредоточенных зарядов на концах диполя, т.е. на шарах, как этого требует закон сохранения электричества. Большинство сложных проволочных антенн может быть представлено в виде суперпозиции ряда коротких элементов, каждый из которых является элементарным диполем.

1. Диполь Герца излучает бегущие волны, удаляющиеся на бесконечность со скоростью света в данной среде;

2.Вектор Е лежит в меридиальной плоскости, проходящей через ось диполя, а вектор Н лежит в азимутальной плоскости. Следовательно, диполь излучает волны линейной поляризации;

3. Поверхности равных фаз этих волн представляет сферы, центры которых совпадают с центром диполя, т.е. диполь имеет фазовый центр, совпадающий с его серединой.

Диполь Герца излучает максимум энергии в направлении, перепендикулярном своей оси, а вдоль оси антенны излучение равно нулю.

Если ввести КПД диполя с помощью соотношения .

P_S - мощность, излучаемая диполем герца, R_S - сопротивление излучателя, P_П - мощность идущая на нагрев антенны, R_П – сопротивление омических потерь, R₁ –погонное сопротивление проводника.

То формула расчета имеет вид: или для вакуума: .

КНД диполя Герца в направлении максимального излучения равен 1,5 и не зависит от отношения l/l. Диаграмма направленности по мощности для диполя Герца: .

Таким образом, КНД является мерой направленных свойств антенны и зависит только от формы её характеристики направленности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: