Реферат: Линейная теория и условия самовозбуждения автогенератора

Введение

В 1902–1904 годах датский ученый В. Поульсен, опираясь на опыт своих предшественников, сконструировал новый тип передающей радиостанции, где электромагнитные волны возбуждались не искровым разрядом, а электрической дугой. Поскольку процесс горения дуги непрерывный, то дуговой генератор обеспечивал получение колебаний постоянной амплитуды, т.е. незатухающих. Новый способ связи энергетически выгодный, дает меньше помех, обеспечивает возможность осуществлять амплитудную модуляцию и передавать человеческую речь.

Однако этот способ не торопились внедрять в жизнь по экономическим соображениям, присущим капитализму того времени, когда на чашу весов ставилось получение сверхприбыли, а не просто увеличение прибыли. Это определяло односторонний характер развития техники того времени, когда внедряются технические усовершенствования, приносящие сверхприбыль и отказываются от изобретений и научных открытий, если они этого не делают. Искровые радиостанции были относительно дешевы и надежны, а переход на любую другую конструкцию в только-только зарождающемся массовом радиотехническом производстве должен был бы обойтись весьма недешево.

Искровые генераторы позволяли работать на любых волнах, от дециметровых, в опытах Герца, до тысячеметровых, использованных, например, Маркони при трансатлантической передаче. Пришедшие им на смену другие передатчики из-за инерционности газового разряда в дуге могли применяться лишь на волнах больше тысячи метров. Правда, почти одновременно с дуговыми появились и два других типа устройств для генерации незатухающих колебаний: машинные и ламповые. Но в машинном генераторе для получения высокой частоты необходимо было раскручивать ротор машины с большой скоростью, а так как эта скорость имела определенный предел, машинный генератор мог работать только в длинноволновом диапазоне. Ламповый генератор годился для любых волн, но из-за несовершенства лампы с него удавалось снять лишь небольшие мощности. Поворот от длинноволновой связи к коротковолновой окончательно решил спор в пользу лампового генератора. Быстрый прогресс электроники привел к появлению в технике связи транзисторных генераторов, а затем и генераторов на интегральных микросхемах.

Принцип получения незатухающих гармонических колебаний. Роль нелинейности. Сущность задачи исследования генераторов

Для изучения физических основ процесса генерации обратимся к обычному контуру с высокой добротностью Q >> 1 (рис. 8.14). Если контуру сообщить некоторую энергию, зарядив, например, конденсатор С (положение ключа 1), а затем отключить источник и подключить конденсатор к контуру (положение ключа 2), то в контуре возникнут свободные колебания.

Рис. 8.14. Схема колебательного контура

Известно, что выражение для контурного тока i в квазиколебательном режиме (при Q > 0,5) имеет вид

(8.8)

где Е /w₁ L – начальная амплитуда тока,

d = r /2L – коэффициент затухания контура,

w₁ = – частота собственных колебаний контура,

w₀ = 1/ – резонансная частота контура.

Колебания тока убывают по амплитуде за счет множителя , т.е. являются затухающими, поскольку сопротивление контура является положительным. Для получения незатухающих колебаний необходимо восполнять потери энергии, т.е. вводить энергию в контур. Последнее можно трактовать как внесение в контур отрицательного сопротивления r _(-) < 0 (рис. 8.15).

Рис. 8.15. Введение в контур отрицательного сопротивления

Если |r _(-) | = r , то

,

т.е. амплитуда тока не изменяется. Это означает, что в контур вносится столько энергии, сколько теряется на сопротивлении r . Амплитуда колебаний зависит при этом от начальных условий (величины Е ), что не отвечает определению автогенератора.

Если |r _(-) | > r , то

(8.9)

т.е. амплитуда колебаний возрастает. Это означает, что в контур вносится больше энергии, чем теряется на сопротивлении r . Именно этот случай используется для создания генераторов. При этом нет необходимости в первоначальной зарядке конденсатора С , так как колебания будут возникать от собственных шумов, которые практически всегда имеют место.

Согласно принципу дуальности, по такому же закону изменяется напряжение на параллельном колебательном контуре (рис. 8.16), только под коэффициентом затухания здесь следует понимать d = G /2С .

Рис. 8.16. Параллельный колебательный контур

Ясно, что для получения возрастающей с течением времени амплитуды напряжения необходимо вносить в контур отрицательную проводимость G _(-) < 0 величиной G _(-) > G (рис. 8.17).

Рис. 8.17. Введение в контур отрицательной проводимости

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--