где
? — коэффициент затухания колебаний в контуре;
L1 — индуктивность контура;
rэ — эквивалентное сопротивление потерь контура.
При S>Sкр, что имеет место на интервале t1-t2, величина rэ имеет отрицательное значение, показатель экспоненты в (7), соответственно, число положительное, что и обеспечивает нарастание амплитуды колебаний до некоторого значения Um (рис.5в). После момента времени t2 крутизна становится меньше критической, показатель экспоненты в (7) — отрицательным, и колебания в контуре затухают. Образуется так называемая "вспышка" ВЧ-колебаний в контуре. Если принимается АМ-сигнал, то к началу новой вспышки (момент t4 на рисунке) амплитуда Uc будет отличаться от предыдущей (станет, например, больше), соответственно изменится и амплитуда вспышки, что явствует из формулы (7) и рис.5в. В результате на контуре будет получена последовательность вспышек, амплитуда которых будет изменяться по закону изменения амплитуды принимаемого сигнала.
Надлежащим выбором параметров контура и величины S можно обеспечить на интервале t1-t2 такую скорость нарастания напряжения в контуре, при которой амплитуда вспышек Um будет достигать единиц вольт при наведенных в антенне всего нескольких микровольтах сигнала. Подавая вспышки на амплитудный детектор, выделяем их огибающую, которая и является усиленным полезным сигналом. Расчеты показывают, что коэффициент усиления сверхрегенератора может достигать сотен тысяч [3].
Частота вспомогательных колебаний (fсуп) должна быть такой, чтобы восстановление огибающей принимаемого сигнала происходило без потерь. Как известно, для этого должно быть выполнено условие Котельникова fсуп ? 2fв. Здесь fв — верхняя частота в спектре модулирующего сигнала. Чем сильнее приведенное неравенство, тем проще отфильтровать полезный сигнал. В практических схемах fсуп выбирают в пределах 30...100 кГц Форма напряжения суперизации, в принципе, значения не имеет. Важно лишь обеспечить на интервале t1-t2 условие S>SKp. На самом деле форма влияет на чувствительность, но об этом позже.
Предельно достижимая амплитуда вспышек в контуре Uпр ограничена параметрами схемы и напряжением питания. Если в процессе усиления сигналов амплитуда вспышек все время остается меньше Uпр, то зависимость амплитуды Um от Uc линейна, и режим работы соответственно будет линейным. Достоинством такого режима является низкий уровень шумов и малый коэффициент нелинейных искажений. Когда начальная амплитуда в контуре или усиление в схеме настолько велики, что Um достигает значения Uпр на интервале t1-t2, амплитуда вспышек уже не зависит от амплитуды входного сигнала, и режим называется нелинейным. В этом режиме при изменении амплитуды входного сигнала будет изменяться площадь вспышек (рис.6а). Величина продетектированного напряжения изменяется в зависимости от входного сигнала по логарифмическому закону (рис.6б). Такая зависимость выходного сигнала от входного аналогична действию АРУ в приемнике и расширяет его динамический диапазон. К недостаткам нелинейного режима относятся большие нелинейные искажения, высокий уровень выходных шумов при отсутствии полезного сигнала и низкая избирательность по соседнему каналу.
По способу получения вспомогательных колебаний напряжения суперизации, сверхрегенераторы подразделяются на две группы. Сверхрегенераторы с внешней суперизацией
используют вспомогательные колебания, вырабатываемые специальными генераторами. В сверхрегенераторах с автосуперизацией создаются условия для возникновения вспомогательных колебаний в самом регенеративном каскаде. Последний вариант используется чаще, так как требует меньших схемотехнических затрат (однако это не значит, что он является лучшим).
В радиотехнике при анализе цепей принято заменять сигналы их спектрами. Из математики известно, что практически любую функцию можно представить в виде суммы других, более простых функций. Такое представление называется разложением функции в ряд. Любой реальный сигнал сколь угодно сложной формы может быть разложен в ряд. 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 могут измениться только амплитуда и начальная фаза. Таким образом, анализ прохождения гармонического колебания через любое устройство сводится 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.
Для изучения процессов в сверхрегенераторе будем рассматривать синусоидальные импульсы. Известно, что импульсы тока, представляющие собой отрезки синусоиды, содержат в своем составе постоянную составляющую I0=?0(?)*Im и гармоники на частотах, кратных частоте следования импульсов ? (рис.7). Так называемые коэффициенты Берга ?0(?) зависят от угла отсечки импульсов ? и номера гармоники n. Количество гармоник, в общем случае, бесконечное, однако их амплитуды с ростом номера гармоники уменьшаются. Обычно практический интерес представляют только несколько первых из них.
Страницы: 1, 2 |
