Oscillateur chaotique à quartz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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La construction d'auto-oscillateurs à "comportement chaotique" est basée sur l'interaction d'oscillateurs linéaires et non linéaires interconnectés.

Le schéma d'un oscillateur "chaotique" contient généralement trois éléments principaux :

• circuit oscillatoire linéaire ;
• un circuit oscillant non linéaire interconnecté avec un circuit linéaire, contenant une jonction pn (le plus souvent il s'agit d'une diode varactor);
• un amplificateur avec une caractéristique de limitation qui assure l'auto-excitation du système (tout circuit amplificateur utilisé dans les auto-oscillateurs conventionnels).

La nature des processus dans le circuit non linéaire d'un oscillateur chaotique est déterminée à la fois par la fréquence et l'amplitude de l'impact sur celui-ci. Les signaux complexes en sortie d'un circuit non linéaire, après avoir traversé le circuit de rétroaction de l'auto-oscillateur, deviennent une source de perturbation du même circuit non linéaire. Avec des circulations répétées du signal, la dynamique d'un tel oscillateur devient chaotique.

Un schéma d'un oscillateur chaotique à quartz, où le quartz est utilisé comme circuits linéaires, est illustré à la Fig. 1. Ici, le circuit oscillant linéaire est formé de quartz et le circuit non linéaire est formé d'éléments L1-VD1. En fonction de la polarité et du niveau de la tension RF appliquée à la diode varactor VD1, sa capacité change, par conséquent, la fréquence naturelle (résonnante) du circuit L1-VD1 change également.

Fig. 1. Schéma de principe d'un oscillateur chaotique à quartz

À certains paramètres du système (valeurs des composants radio), les oscillations dans celui-ci deviennent chaotiques et le spectre discret des oscillations jusqu'à ce point (Fig. 2) devient continu (Fig. 3).

Fig.2. Spectre discret de vibrations

Fig.3. Spectre continu de vibrations

Pour construire un auto-oscillateur chaotique, le schéma classique bien connu d'un "trois points" capacitif a été utilisé. Le transistor VT2 forme un étage tampon, nécessaire pour découpler l'oscillateur sur VT1 et sa charge (par exemple, des instruments de mesure avec des entrées de 50 ohms).

Le circuit de la Fig. 1 utilise deux quartz. Ceci est causé par ce qui suit. Comme le montrent des expériences préliminaires, des oscillations chaotiques sont réalisées en présence du circuit L1-VD1 et d'un seul quartz, cependant, ce mode de fonctionnement de l'oscillateur s'avère extrêmement instable.

Lorsque l'alimentation est coupée puis rallumée, l'oscillateur cesse de fonctionner en mode chaotique et devient un oscillateur à cristal "normal". Un retour au mode chaotique est possible dans ce cas en connectant brièvement le deuxième quartz à celui qui travaille déjà dans l'oscillateur.

Avec l'inclusion parallèle de plusieurs quartz et l'absence d'un circuit non linéaire L1-VD1, des oscillations complexes (multifréquences), mais déterministes se produisent dans le circuit. En connectant un analyseur de spectre à la sortie de l'oscillateur, dans ce cas on ne peut voir qu'un certain nombre de pics de hauteurs différentes (Fig. 2). En présence de deux quartz de fréquences différentes, les oscillations d'un quartz modulent les oscillations de l'autre du fait de la non linéarité de l'amplificateur sur VT1. Le résultat est un signal AM et une série d'harmoniques. Plus la forme des oscillations affectant le circuit linéaire L1-VD1 est complexe, plus le mode chaotique est probable. Il convient de noter que le type de boîtier et l'exécution du quartz doivent être identiques et qu'ils ne doivent différer que par la fréquence - c'est l'une des conditions pour que l'oscillateur génère immédiatement aux fréquences du quartz qui y est installé.

Les fréquences du quartz doivent différer d'environ 1,3 ... 1,5 fois. Dans ce cas, il faut utiliser du quartz avec un rapport de fréquence proche d'un nombre irrationnel. En d'autres termes, il est souhaitable d'utiliser du quartz avec des fréquences incommensurables.

Pour obtenir des oscillations chaotiques, si nécessaire, il est nécessaire de sélectionner l'inductance L1 (comme L1, l'auteur a utilisé une self en forme de goutte de fabrication industrielle à deux conducteurs). Si les oscillations chaotiques ne fonctionnent toujours pas, vous devriez essayer de sélectionner les condensateurs C2 et C3, ou changer le mode CC du transistor VT1 en utilisant R1.

Après avoir installé un récepteur multibande avec des bandes AM près de l'oscillateur à l'étude et connecté un morceau de fil 10 ... La présence d'un fort bruit dans une large bande de fréquence avec des "inserts" de porteuses très puissantes indique que c'est le mode de fonctionnement chaotique qui est mis en oeuvre.

Au lieu d'un récepteur, vous pouvez utiliser un appareil spécial qui vous permet de contrôler même le moment de transition des oscillations déterministes aux oscillations chaotiques. Le circuit d'un tel appareil - un indicateur d'oscillations chaotiques (Fig. 4) - est un détecteur récepteur de signaux AM avec une entrée RF de 50 ohms et une fréquence ultrasonore très sensible chargée sur un casque.

Fig.4. Schéma de l'appareil-indicateur d'oscillations chaotiques

L'indicateur est ajusté en sélectionnant la valeur de la résistance R5 jusqu'à ce qu'une tension de +4 ... 8 V soit obtenue au collecteur VT2. L'entrée de l'indicateur est connectée à la sortie du générateur. En présence d'oscillations chaotiques dans l'oscillateur étudié, un bruit très fort se fait entendre dans le casque, ressemblant au "super bruit" d'un récepteur super-génératif.

Comme l'ont montré les expériences, dans la bande de fréquences 1 ... 25 MHz, la puissance de bruit d'un oscillateur chaotique à quartz est de 10⁴10 ...⁶ fois plus de puissance de bruit que le circuit générateur de bruit à diode zener classique ! Cela permet d'utiliser l'oscillateur chaotique à quartz comme générateur de bruit intensif pour diverses mesures.

littérature

1. Lune F. Oscillations chaotiques. Cours d'initiation pour scientifiques et ingénieurs. - M. : Mir, 1990.
2. Chaika Yu.D. Chaos déterministe - dans l'arsenal d'un radioamateur. - Radioamatar, 1998, N9, S.12, 13.
3. Maksimov N.A., Kislov V.Ya. Dynamique chaotique et régulière de systèmes auto-oscillants autonomes contenant des jonctions p-n. - Ingénierie radio et électronique, 1997, N12, S.1487-1492.
4. Mini-émetteur-récepteur Artemenko V. SSB avec EMF pour 160 m - KB magazine, 1997, N6, P.13-21.
5. Chaika Yu.D. Une famille d'auto-oscillateurs d'oscillations sonores. - Radioamatar, 2002, N8, S.53-55.
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Auteur : V.Artemenko, UT5UDJ, Kiev ; Publication : radioradar.net

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