无线电脉冲倍频。方案、说明

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在设计满足现代稳定性、校准精度和频率读数要求的短波业余无线电台和测量仪器时，会遇到重大困难。主要是获得高度稳定、精确校准的参考频率。

获得固定频率的最简单方法是使用带有适合频率的谐振器的晶体振荡器。然而，并非总是能够为所需频率选择石英谐振器，此外，谐振器具有不能总是由调谐元件补偿的频率扩展。获得固定频率的其他常见方法是直接低频振荡器倍频和外差。

直接倍频的方法在于将发电机 G 的谐波振荡馈送到 NE 的非线性元件的输入（图 1，a），将其转换为矩形、余弦或其他视频序列具有周期 T 和脉冲持续时间 t 的脉冲。

无线电脉冲倍频

视频脉冲的频谱（图 1b）由基频倍数的谐波组成，其幅度随着谐波数的增加而减小。因此，使用大量谐波是不切实际的，因为它们的电平低并且难以过滤所需的谐波（使用 F 滤波器）。

乘法器的能量输出谱表征了转换效率

无线电脉冲倍频

其中Рс是有用谐波的功率； Рtot - 所有组件的力量。

NE输出端信号的“纯度”由边谐波系数表征

无线电脉冲倍频

其中Up是有用谐波的幅度，Ub是相邻谐波的幅度。

从表中可以看出，随着使用谐波次数的增加，效率转化率下降得非常快。因此，当倍频不超过几个单位（通常为 3-5）时，建议使用视频脉冲倍增器。为了获得大的乘法因子，有必要在输出端打开几个与选择元件串联的乘法和放大级。

谐波数，n	余弦视频脉冲		短矩形视频脉冲
谐波数，n	n	y	n	y
2	0,22	-	0,16	1
3	0,14	1,8	0,15	1
4	0,11	1,2	0,14	1
5	0,08	1	0,13	1
10	0,04	0,8	0,1	1
30	0,02	0,7	0,05	1
50	0,0	0,5	0,033	1
100	0,002	0,5	0,018	1

短矩形视频脉冲的频谱谐波更丰富：从表格中可以看出，与余弦脉冲相比，n随着谐波数的增加而减小得更慢，但仍然是一个很小的值。侧谐波系数较大，需要复杂的选择器件来衰减频谱中的有害成分。

如果频率网格是通过外差法形成的，那么石英谐振器的选择、拟合或调整它们的频率都会出现问题。

无线电脉冲倍频器

无线电脉冲倍频方法允许使用高达 1000 次的谐波，由 V. I. Grigulevich 于 1952 年在我国首次提出。这种方法的一个显着特性也是获得几乎理想的光谱的可能性。这是通过以下事实来实现的：转换后的信号以具有满足某些条件的高频填充（无线电脉冲）的脉冲序列的形式给出。

对于无线电脉冲以及视频脉冲（见图 1，b），频谱谐波之间的形状、宽度和距离由脉冲的形状、持续时间和重复率决定。此外，脉冲填充频率决定了频谱包络最大值在频率轴上的位置。频率轴上谐波的位置取决于从脉冲到脉冲的振荡初始相位的变化规律。

如果单个脉冲的高频填充的初始相位按照随机规律变化，那么频率轴上的谐波位置也取随机值。这种无线电脉冲序列的频谱在包络内将是连续的（噪声）。

如果无线电脉冲的初始相位是相干的，也就是说，无线电脉冲可以说是从一个连续的正弦振荡中“切出”（图 2，a），那么频谱包络的最大值（图 2）。 XNUMX，b）与填充频率（fo）重合，频率轴上的谐波位置由填充频率决定，这是这种情况的缺点。这种振荡可以被认为是连续的，由矩形脉冲调制。

无线电脉冲倍频
图2。

如果无线电脉冲的初始相位 P3 相同且恒定（相邻脉冲的高频填充之间存在恒定相移），则脉冲序列变为纯周期性（图 3a）。这种序列的频谱（图 XNUMXb）由重复频率的倍数的谐波组成，不依赖于填充频率。

无线电脉冲倍频

因此，在这种情况下，会产生重复频率倍增的效果。最大振幅的谐波频率接近占空比。可以显着衰减杂散谐波，特别是两个相邻的谐波，从而可以显着降低对乘法器输出端滤波器的要求。相邻谐波幅度的下降率取决于脉冲持续时间。 m越大，越接近fo，包络的零点越多，谐波衰减越快。这意味着为了提高效率，降低侧谐波系数，需要提高比值m/T。实际可实现的m/T最大值在0,9-0,95的范围内。在这种情况下，系数n达到0,9的值，y=0,1。但即使比率 m/T=0,5，无线电脉冲倍增也比视频脉冲倍增具有显着优势，提供值 n=0,5 和 y=0,6。

构造无线电脉冲倍频器的方法。

图上。图4示出了建立在无线电脉冲倍频原理上的本地振荡器的框图。

无线电脉冲倍频
Ris.4

来自 KG 石英振荡器的振荡被馈送到 NO 的非线性元件。在非线性元件之后形成的视频脉冲被馈送到 RE 的控制元件，这为自振荡器 G 的振荡的发生或中断创造了条件。其频率的稳定性并不重要，因为只有在工作谐波的幅值取决于它，而谐波频率的稳定性由石英发生器的稳定性决定。对于每个脉冲，高频填充振荡的发生过程必须以相同的方式发生（图 3a）。类似的过程只能在自振荡器中进行。实际电路可以用不同的方式构建，具体取决于使用哪些参数来破坏自振荡。

在短波范围的低功率发电机中，建议使用电路等效电阻发生变化的电路。这种电路的工作原理可以在图 5 的帮助下解释。 XNUMX.

无线电脉冲倍频
Ris.5

LC 电路是自振荡器 G 的振荡系统。与振荡电路并联，二极管 D 通过分离电容器 SB 连接。来自 GI 发生器的双极视频脉冲通过电阻器 R 馈送到二极管。在正脉冲到达二极管的时刻，二极管被锁定并且发生器中开始发生自激振荡。在负脉冲期间，二极管打开并分流电路。发电机的振荡被破坏。必须选择电阻器 R，以便当二极管锁定时，它不会过多地分流电路。您可以使用晶体管或灯来代替二极管。图上。图6表示使用灯特性的斜率作为驱动参数的电路。

无线电脉冲倍频
Ris.6

当接收到脉冲时，灯的阳极电压升高，阳极电流增加，出现高频振荡。在没有脉冲的情况下，阳极上的电压下降并且振荡被破坏。可以在灯的栅极电路中实现类似的斜率控制。图上。图7示出了使用晶体管的电路的变体。

无线电脉冲倍频

有些电路将反馈系数用作激励参数。

脉冲整形设备必须有良好的屏蔽，以防止谐波泄漏。需要对电源电路进行良好的滤波，符合一般安装规则并使用去耦。对抗杂散干扰和辐射的根本方法之一是形成低电平信号。因此，特别建议使用晶体管电路。同时，设备的尺寸、重量和能耗也有所降低。

对于业余短波和测量设备的设计者来说，上述获得固定频率的方法可能很诱人。然后，利用上述原理构建电路，将创意元素引入其中，设计人员将能够在其他技术解决方案中找到这种方法的位置。

文学:

1. V. I. 格里古列维奇。倍频的新方法。 “Elektrosvyaz”，1956 年，第 6 期。
2. V. I. Grigulevich 和 N. Ya. Immoreev。无线电脉冲频率转换。 “苏联电台”，1966 年。
3. I. Kh. 里兹金。倍频器和分频器。《通讯》，1966 年。
4. B.普里斯特利。甚高频石英校准器。 RSGB 公报，1967 年 XNUMX 月

作者：T. Labutin (UA3CR)；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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