Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...

Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...

Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...

Интересное:

Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...

Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...

Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Конструктивные особенности антенны

2017-05-16

948

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 17Следующая ⇒

Для преподавателя. Изучение этого вопроса целесообразно проводить в техническом парке, на примере антенной системы НРЗ и РЛС 5Н84. При изучении вопроса обратить внимание на конструкцию вынесенного облучателя основной антенны и антенны ПБО. Рефлектор антенны ПБО имеет выгнутую конструкцию, что обеспечивает формирование ДНА, охватывающей все боковые лепестки основной антенны.

Указать на конструктивные особенности антенны РЛС 5Н84 и антенны НРЗ

Заключительная часть

- Вывод по занятию;

Достигнуты учебные цели;

- Вопросы для контроля усвоения материала

- что характеризует КНД антенны?

- как по линейным размерам антенны определить отношение ширины ДНА во взаимно перпендикулярным плоскостям?

- какими способами устраняется реакция зеркала?

- какие типы антенн применяются в дециметровом диапазоне волн?

Задание на самоподготовку:

Изучить назначение, технические характеристики и принцип действия основных типов антенн.

Калашников, Степук. Колебательные системы. С. 245-265, 269-308.

Окончание занятия;

Руководитель занятия:

Подполковник запаса Ж.Атчабаров

Утверждаю

Начальник цикла ПВО

КазНТУ имени К.И. Сатпаева

полковник запаса О.Степаненко

«__»____________ 2014г.

ПЛАН

РАЗДЕЛ 1 Основы построения и эксплуатации

РТВ ПВО СВО

Тема 4 ТРАКТ ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ИЗЛУЧЕНИЯ

ЗАНЯТИЕ 5 ГЕНЕРАТОРЫ МЕТРОВЫХ ВОЛН

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

В результате изучения темы студенты должны:

ЗНАТЬ принцип построения генераторов высокой частоты,условия самовозбуждения, особенности технического решения генераторов метровых волн;

УМЕТЬ составлять типовые схемы автогенераторов.

2. МЕТОД - групповое занятие.

3. ВРЕМЯ - 2 часа.

4. МЕСТО - аудитория основ построения и эксплуатации РЭТ

5. МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:

-Слайды, проекционная аппаратура;

6. ЛИТЕРАТУРА:

Калашников, Степук. Радиопередающие и радиоприемные устройства.

Учебные вопросы и распределение времени (слайд №3).

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ 10 мин.

1. Принцип работы генераторов высокой частоты. Кварцевые генераторы 25 мин.

2. Особенности работы генераторов СВЧ 20 мин.

3. Генератор метровых волн 25 мин

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 10 мин.

Ход занятий

Вступительная часть:

· Прием доклада дежурного по взводу;

· Проверка личного состава и готовности к занятию;

· Целесообразно провести контрольный опрос по теме 4/4.

Оценить ответы и объявить оценки. Сделать выводы об усвоении материала.

· Доведения темы, целей занятия и учебных вопросов;

Основная часть.

Первый учебный вопрос.

Принцип работы генераторов высокой частоты. Кварцевые генераторы

Генератором высокой частоты называется устройство, преобразующее энергию источников постоянного тока в энергию токов высокой частоты.

Принцип работы генераторов заключается в поддержании незатухающих электрических колебаний в колебательной системе путем периодического введения в неё энергии источников питания.

Для преподавателя. Далее путем беседы, постановкой вопросов выяснить принцип получения колебаний в контуре (ОПиЭ, Т2, занятие 5).

В простейшем случае высокочастотные колебания можно получить с помощью обычного колебательного контура (слайд 28).

При замыкании ключа контур получает запас энергии в виде электрического поля конденсатора. После размыкания ключа в контуре возникают свободные колебания с частотой, определяемой величинами емкости и индуктивности

.

Однако из-за наличия потерь энергия на нагрев проводников колебания в контуре будут затухающими.

Для получения незатухающих колебаний требуется периодическое пополнение энергии контура синхронно и синфазно с собственными колебаниями контура.

Предположим, что собственная частота контура равна 1 МГц, т.е. напряжение на контуре меняется миллион раз в секунду. Следовательно, с этой же частотой нужно пополнять энергию в контуре. Исходя из этого, устройство подключения источника питания должно быть безынерционным (электронная лампа или полупроводниковый прибор).

Таким образом, генератор высокой частоты должен состоять из следующих функционально-необходимых элементов:

- источника постоянного тока;

- колебательной системы;

- устройства коммутации (ключа).

Незатухающие колебания можно получить, если с колебательного контура часть энергии через цепь обратной связи подавать на вход усилительного каскада (слайд 29).

Такое устройство называется автогенератором. Усилитель и цепь обратной связи в этой схеме выполняют функции ключа.

При включении источника питания в колебательном контуре возникают электрические колебания, которые через цепь обратной связи подаются на вход усилителя, где усиливаются и осуществляются пополнения энергии колебательного контура.

Колебания на выходе автогенератора будут незатухающими и только в том случае, если напряжение, созданное цепью обратной связи, после усиления будет достаточным для компенсации потерь в колебательной системе. То есть следует обеспечить равенство (баланс) между энергией, подаваемой на вход усилителя, и энергией, которая расходуется на потери в контуре. Это условие называется балансом амплитуд.

Кроме того, цепь обратной связи должна вызвать также сдвиги фаз, при которых в колебательную систему вносится энергия в такт собственным колебаниям в ней. Это условие называется балансом фаз.

Колебания в автогенераторе будут незатухающими при одновременном выполнении баланса фаз и амплитуд. Условия баланса фаз и амплитуд называют условиями самовозбуждения и определяются параметрами усилителя и цепи обратной связи. Коэффициент передачи цепи обратной связи является комплексной величиной.

В качестве усилителей автогенераторов используются ламповые или полупроводниковые приборы.

В зависимости от вида цепи обратной связи различают автогенераторы с трансформаторной, индуктивной и емкостной обратной связью.

В практике широкое распространение получили трехточечные автогенераторы, в которых три электрода - катод, сетка и анод - подключаются к трем точкам колебательной системы. В этом случае между электродами лампы включаются реактивные сопротивления колебательной системы х_ак,х_а_g и х_g_к (слайд 30).

Под этими сопротивлениями можно подразумевать любую комбинацию емкостей, индуктивностей или колебательных контуров, удовлетворяющих следующим требованиям:

- колебательная система должна быть настроена на заданную частоту;

- выполнялись условия самовозбуждения по фазе и амплитуде.

Для выполнения баланса фаз и амплитуд необходимо, чтобы коэффициент обратной связи был положительным, т.е.

При резонансе в параллельных ветвях колебательного контура токи I_m₁ и I_m₂ равны по числовому значению и противоположны по направлению (I_m₁ = -I_m₂), следовательно, коэффициент обратной связи будет положительным (К_ос > 0), если х_g_к/ х _ак> 0, а это возможно только тогда, когда сопротивления х_ак и х_g_к имеют одинаковый характер (или емкости, или индуктивности).

С другой стороны, при резонансе колебательная система носит чисто активный характер, т.е. реактивное сопротивление контура равно нулю (х_g_д+х_g_к+х_ак= 0) Отсюда следует, что х_а_g = -(х_g_к+ х_ак), т.е. сопротивление х _аддолжно быть противоположного характера по сравнению с х_g_к и х_ак _.

Таким образом, возбуждение в трехточечных генераторах возможно только в двух случаях:

- когда сопротивление х_ак и х _g_к - индуктивности, а х _а_g – емкость (индуктивная трехточка);

- когда сопротивления х_ак и х _g_к - емкости, а х _а_g - индуктивность (емкостная трехточка).

Количество энергии, поступающей в контур, должно быть больше энергии потерь и определяется степенью обратной связи. Наименьшая обратная связь, при которой возникают колебания в автогенераторе, называется критической. Величина обратной связи характеризуется коэффициентом обратной связи, который показывает, какая часть переменного анодного напряжения подается на сетку лампы, т.е.

К_ос = -U_mg/U_ma (5.1)

Напряжение U_ma=U_ma₁^*R_э _,

где I_ma₁ – амплитуда тока первой гармоники;

R_э – эквивалентное сопротивление контура.

В свою очередь

I_ma1= μ^*U_mg/(R_i +R_э),

где R_i – внутреннее сопротивление лампы;

μ – коэффициент усиления лампы.

Подставив значения I_m₁ и U_ma в выражение (5.1) и проведя преобразования, получим

К_{ос крит.}= Д+(1/SR_э),

где S – крутизна лампы, мА/В;

Д – проницаемость лампы (величина обратная коэффициенту усиления).

Следовательно, амплитудное условие самовозбуждения заключается в том, чтобы коэффициент обратной связи был больше критического.

Таким образом, для самовозбуждения автогенераторов необходимо выполнение условий:

Баланса амплитуд

Баланса фаз

.

Пример схемы индуктивного трехточечного генератора показан на слайде 31.

Эта схема представляет собой автогенератор с параллельным анодным питанием и последовательной цепочкой сеточного автосмещения. Условие баланса амплитуд для приведенной схемы выполняется, если

К_ос=(L₂/L₁)> К_крит.

В зависимости от величины коэффициента обратной связи различают два режима работы генератора:

- режим без отсечки анодного тока (режим А);

- режим с отсечкой анодного тока (режим В, С).

В практике наиболее часто используется режим с отсечкой анодного тока. Генераторы колебаний, работающие в этом режиме, имеют большой коэффициент полезного действия.

Цепочка автосмещения называется последовательной, потому что резистор R_g включен последовательно с участком сетка-катод лампы.

К участку сетка-катод лампы подводится напряжение обратной связи высокой частоты. При положительном напряжении на сетке конденсатор С_g заряжается сеточным током лампы. При действии отрицательного напряжения обратной связи конденсатор С_g разряжается через резистор R_g. Постоянная времени разряда конденсатора много больше времени заряда, поэтому конденсатор разряжается незначительно. Величина отрицательного напряжения на конденсаторе С_g практически равна напряжению обратной связи. При изменении амплитуды колебаний изменяется и напряжение смещения.

Цепочка автосмещения обеспечивает автоматический переход из режима колебаний I рода в энергетически выгодный режим II рода. Встречается другая трактовка назначения цепи автосмещения: "Обеспечивает «мягкий» режим возбуждения". При включении автогенератора напряжение на сетке лампы равно нулю, поэтому в первоначальный момент через лампу протекает большой анодный ток (рис.5.4) и малейшие колебания в контуре поддерживаются анодным током. Генератор работает в режиме I рода. При этом в сеточной цепи появляется постоянный ток, которой создает на резисторе R_g напряжение, приложенное минусом к сетке. Рабочая точка смещается в область отрицательного смещения, и генератор переходит в заданный режим работы с отсечкой анодного тока (режим II рода).

В емкостном трехточечном генераторе (слайд 32) напряжение обратной связи снимается с конденсатора С_g, поэтому схему называют также генератором с емкостной обратной связью.

В приведенной схеме автоматическое смещение осуществляется за счет сеточного тока цепочкой L_g, R_g. В данной схеме цепочка смещения может быть только параллельной, так как при последовательной цепочке нет цепи для постоянной составляющей сеточного тока. Через резистор R_g протекает только постоянная составляющая сеточного тока, так как индуктивное сопротивление катушки L_g для переменного тока очень велико.

Для самовозбуждения автогенератора необходимо, чтобы

Потребляемая величина емкости C_g определяется из условия самовозбуждения лампового генератора и определяется выражением

.

Автогенераторы с емкостной обратной связью успешно применяются в диапазоне УВЧ, где трудно выполнить отводы от катушки индуктивности из-за малого количества витков.

В диапазоне СВЧ широко используются двухконтурные схемы автогенераторов, которые будут рассмотрены в третьем учебном вопросе занятия.

Для передачи колебаний ВЧ антенне используются простые и сложные схемы выхода. В простых схемах выхода антенна входит в состав колебательного контура (слайд 33).

В сложной схеме антенный контур является самостоятельным и связан с контуром генератора индуктивно, емкостью или автотрансформаторно (рис.5.6, б).

Для стабилизации частоты применяются кварцевые генераторы, у которых в качестве колебательной системы используется кварцевая пластина. Известно, что кварцевая пластина (двуокись кремния), помещенная в переменное электрическое поле, является резонатором электромеханических колебаний определенной частоты. Частота колебаний зависит от размеров и форм кварцевой пластины.

Конструктивно кварцевый резонатор представляет собой кварцевую пластину, помещенную в кварцедержатель, который выполняется путем напыления на пластину тонкого слоя серебра. К кварцедержателю подводится переменное электрическое поле. Эквивалентная электрическая схема кварца показана на слайде 34).

L_кв, C_кв, R_кв – эквивалентные индуктивность, емкость и сопротивление потерь кварца.

С₀ - емкость кварцедержателя. Параметры кварца обычно заключены в следующих пределах:

L_кв = 20...2000 МГн;

C_кв= 0,01...0,06 пФ;

R_кв= 30...100 Ом;

С₀= 10...50 пФ.

Из эквивалентной схемы видно, что у кварцевого резонатора имеются резонансные частоты последовательного f_кв1 и параллельного f_кв2 контуров. Поскольку C_кв«C_o, то эти частоты весьма близки друг и другу (отличаются на десятки-сотни герц). Зависимость реактивного сопротивления кварца от частоты показана на рис. 5.7, б. Только в диапазоне частот Δf=f_кв2-f_кв1 кварц имеет индуктивный характер сопротивления, поэтому кварцевый резонатор включают в ту ветвь колебательной системы генератора, которая для самовозбуждения должна быть индуктивностью. Это необходимо помнить при построении или анализе кварцевых автогенераторов.

В практических схемах автогенераторов кварц включается между сеткой и анодом или сеткой и катодом. Пример кварцевых генераторов показан на слайде 35.

При рассмотрении схем кварцевых генераторов обратить внимание на следующие особенности:

- использование последовательного анодного питания (достоинство - простота, нет разделительного дросселя и конденсатора; эксплуатационный недостаток - колебательный контур находится под высоким напряжением источника питания);

- в качестве реактивных элементов используются колебательные контуры и междуэлектродные емкости лампы.

Относительная нестабильность (Δf/f₀) частоты для кварцевых генераторов имеет порядок 10^-5...10^-6.

Для преподавателя. Рассмотрение схем использовать для проверки усвоения принципа построения трехточечных автогенераторов и свойств кварца. Путем постановки контрольных вопросов установить, что схемы (рис. 5.9, а, слайд) соответствует индуктивной трехточке, а схема (рис. 5.9, б) емкостной.

В Ы В О Д Ы

1. Для самовозбуждения автогенераторов необходимо выполнение баланса фаз и амплитуд.

2. В практике наиболее широко используются трехточечные автогенераторы (индуктивные и емкостные).

3. Для обеспечения высокой стабильности частоты используют кварцевые генераторы.

4. В РЛС автогенераторы используются в качестве гетеродинов приемников, возбудителей и генераторов СВЧ и передатчиков.

Второй учебный вопрос.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒

Поделиться с друзьями:

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

	ВВОДНАЯ ЧАСТЬ	10 мин.
1.	Принцип работы генераторов высокой частоты. Кварцевые генераторы	25 мин.
2.	Особенности работы генераторов СВЧ	20 мин.
3.	Генератор метровых волн	25 мин
	ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	10 мин.