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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Multiplication de la fréquence des impulsions radio. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Remarque à l'étudiant Lors de la conception de stations de radio amateur à ondes courtes et d'instruments de mesure qui répondent aux exigences modernes de stabilité, de précision d'étalonnage et de lecture de fréquence sur une échelle, des difficultés importantes sont rencontrées. Le principal est d'obtenir des fréquences de référence très stables et calibrées avec précision. Le moyen le plus simple d'obtenir des fréquences fixes est d'utiliser un oscillateur à cristal avec des résonateurs pour les fréquences appropriées. Cependant, il n'est pas toujours possible de sélectionner des résonateurs à quartz pour les fréquences requises, et de plus, les résonateurs ont un étalement de fréquence qui ne peut pas toujours être compensé par des éléments d'accord. D'autres moyens courants d'obtenir des fréquences fixes sont la multiplication directe de la fréquence de l'oscillateur basse fréquence et l'hétérodynage. La méthode de multiplication de fréquence directe consiste dans le fait que les oscillations harmoniques du générateur G sont transmises à l'entrée de l'élément NE non linéaire (Fig.1, a), qui sont converties en une séquence de vidéo rectangulaire, cosinus ou autre impulsions avec une période T et une durée d'impulsion t.
Le spectre des impulsions vidéo (Fig. 1b) est constitué d'harmoniques qui sont des multiples de la fréquence fondamentale, dont l'amplitude diminue avec l'augmentation du nombre d'harmoniques. Par conséquent, l'utilisation d'harmoniques avec de grands nombres est peu pratique en raison de leur faible niveau et de la difficulté de filtrer l'harmonique souhaitée (à l'aide du filtre F). Le spectre de sortie d'énergie du multiplicateur caractérise le rendement de conversion
où Рс est la puissance de l'harmonique utile ; Рtot - la puissance de tous les composants. La "pureté" du signal à la sortie NE est caractérisée par le coefficient d'harmonique latéral
où Up est l'amplitude de l'harmonique utile, Ub est l'amplitude de l'harmonique voisine. On peut voir dans le tableau qu'avec une augmentation du nombre d'harmoniques utilisées, le rendement la conversion diminue très rapidement. Par conséquent, l'utilisation d'un multiplicateur d'impulsions vidéo est recommandée lorsque le facteur de multiplication ne dépasse pas quelques unités (généralement 3-5). Pour obtenir de grands facteurs de multiplication, il est nécessaire d'allumer plusieurs étages de multiplication et d'amplification en série avec des éléments de sélection en sortie.
Le spectre des impulsions vidéo rectangulaires courtes est plus riche en harmoniques : on peut voir sur le tableau que n diminue plus lentement avec l'augmentation du nombre d'harmoniques que dans le cas des impulsions cosinus, mais reste une petite valeur. Le coefficient d'harmoniques secondaires est important et des dispositifs sélectifs complexes sont nécessaires pour atténuer les composantes nocives du spectre. Si la grille de fréquence est formée par hétérodynage, alors il y a des problèmes avec la sélection des résonateurs à quartz, en ajustant ou en ajustant leur fréquence. Multiplicateurs de fréquence d'impulsions radio La méthode de multiplication de la fréquence des impulsions radio, qui permet l'utilisation d'harmoniques jusqu'à 1000, a été proposée pour la première fois dans notre pays par V. I. Grigulevich en 1952. Une propriété remarquable de cette méthode est aussi la possibilité d'obtenir un spectre presque idéal. Ceci est réalisé par le fait que le signal converti se présente sous la forme d'une séquence d'impulsions avec un remplissage haute fréquence (impulsions radio) qui satisfait à certaines conditions. Pour les impulsions radio, ainsi que pour les impulsions vidéo (voir Fig. 1, b), la forme, la largeur et la distance entre les harmoniques du spectre sont déterminées par la forme, la durée et le taux de répétition des impulsions. De plus, la fréquence de remplissage des impulsions détermine la position du maximum de l'enveloppe spectrale sur l'axe des fréquences. La position des harmoniques sur l'axe des fréquences dépend de la loi d'évolution de la phase initiale des oscillations d'impulsion à impulsion. Si les phases initiales du remplissage haute fréquence des impulsions individuelles changent selon une loi aléatoire, alors la position des harmoniques sur l'axe des fréquences prend également des valeurs aléatoires. Le spectre d'une telle séquence d'impulsions radio sera continu (bruit) dans l'enveloppe. Si les phases initiales des impulsions radio sont cohérentes, c'est-à-dire que les impulsions radio sont, pour ainsi dire, «coupées» d'une oscillation sinusoïdale continue (Fig. 2, a), alors le maximum de l'enveloppe spectrale (Fig. 2, b) coïncide avec la fréquence de remplissage (fo) et la position des harmoniques sur l'axe des fréquences est déterminée par la fréquence de remplissage, ce qui est un inconvénient de ce cas. De telles oscillations peuvent être considérées comme continues, modulées par des impulsions rectangulaires.
Si les phases initiales P3 des impulsions radio sont identiques et constantes (il y a un déphasage constant entre le remplissage haute fréquence des impulsions adjacentes), alors la séquence d'impulsions devient purement périodique (Fig. 3a). Le spectre d'une telle séquence (Fig. XNUMXb) est constitué d'harmoniques multiples de la fréquence de répétition et ne dépend pas de la fréquence de remplissage.
Par conséquent, dans ce cas, l'effet de multiplication du taux de redoublement a lieu. La fréquence de l'harmonique d'amplitude maximale est proche du rapport cyclique. L'atténuation des harmoniques parasites, en particulier des deux voisines, peut être obtenue de manière significative, ce qui permet de réduire considérablement les exigences du filtre en sortie du multiplicateur. Le taux de diminution des amplitudes des harmoniques adjacents dépend de la durée de l'impulsion. Plus m est grand, plus proche de f® et plus souvent les zéros de l'enveloppe sont localisés, plus la décroissance des harmoniques est rapide. Cela signifie que pour augmenter l'efficacité et réduire le coefficient des harmoniques secondaires, il est nécessaire d'augmenter le rapport m / T. Les valeurs maximales pratiquement réalisables de m / T se situent dans la plage de 0,9 à 0,95. Dans ce cas, le coefficient n atteint la valeur de 0,9, et y = 0,1. Mais même avec le rapport m/T=0,5, la multiplication des impulsions radio a un avantage significatif sur la multiplication des impulsions vidéo, fournissant les valeurs n=0,5 et y=0,6. Méthodes de construction de multiplicateurs de fréquence d'impulsions radio. Sur la fig. La figure 4 montre un schéma synoptique d'un oscillateur local construit sur le principe de la multiplication de fréquence d'impulsions radio.
Les oscillations de l'oscillateur à quartz KG sont transmises à l'élément non linéaire du NO. Les impulsions vidéo formées après l'élément non linéaire sont transmises à l'élément de commande du RE, ce qui crée les conditions pour l'apparition ou la panne des oscillations de l'auto-oscillateur G. La stabilité de sa fréquence n'est pas essentielle, car seul le changement de l'amplitude de l'harmonique de travail en dépend, tandis que la stabilité de la fréquence harmonique est déterminée par la stabilité du générateur à quartz. Il est nécessaire que le processus d'apparition des oscillations de remplissage à haute fréquence se produise de la même manière pour chaque impulsion (Fig. 3a). Un processus similaire ne peut être effectué que dans des auto-oscillateurs. Les circuits pratiques peuvent être construits de différentes manières, selon le paramètre utilisé pour perturber les auto-oscillations. Dans les générateurs de faible puissance de la gamme des ondes courtes, il est conseillé d'utiliser un circuit avec une modification de la résistance équivalente du circuit. Le principe de fonctionnement d'un tel circuit peut être expliqué à l'aide de la Fig. 5.
Le circuit LC est un système oscillant de l'auto-oscillateur G. Parallèlement au circuit oscillant, une diode D est connectée via le condensateur de séparation SB.Les impulsions vidéo bipolaires du générateur GI sont transmises à la diode via la résistance R. Aux moments où des impulsions positives arrivent à la diode, la diode est verrouillée et des auto-oscillations commencent à se produire dans le générateur. Pendant les impulsions négatives, la diode s'ouvre et shunte le circuit. Les oscillations du générateur s'arrêtent. La résistance R doit être choisie de manière à ce que lorsque la diode est verrouillée, elle ne shunte pas trop le circuit. Au lieu d'une diode, vous pouvez utiliser un transistor ou une lampe. Sur la fig. 6 montre un circuit dans lequel la pente de la caractéristique de la lampe est utilisée comme paramètre de commande.
Lorsque des impulsions sont reçues, la tension d'anode de la lampe augmente, le courant d'anode augmente et des oscillations à haute fréquence se produisent. En l'absence d'impulsion, la tension à l'anode chute et les oscillations s'arrêtent. Une commande de pente similaire peut être mise en œuvre dans le circuit de grille de la lampe. Sur la fig. La figure 7 montre une variante du circuit utilisant des transistors.
Il existe des circuits dans lesquels le coefficient de rétroaction sert de paramètre d'excitation. Les dispositifs de mise en forme d'impulsions doivent être bien protégés pour éviter les fuites d'harmoniques. Un bon filtrage des circuits de puissance, le respect des règles générales d'installation et l'utilisation du découplage sont requis. L'une des méthodes radicales de lutte contre les interférences et les rayonnements parasites est la formation de signaux à de faibles niveaux. Par conséquent, l'utilisation de circuits à transistors est particulièrement recommandée. Dans le même temps, les dimensions de l'équipement, le poids et la consommation d'énergie sont également réduits. Il est possible que pour les concepteurs d'équipements amateurs d'ondes courtes et de mesure, la méthode décrite ci-dessus pour obtenir des fréquences fixes soit tentante. Ensuite, en utilisant les principes ci-dessus pour construire des circuits, en y introduisant des éléments de créativité, les concepteurs pourront trouver leur place pour cette méthode parmi d'autres solutions techniques. littérature: 1. V.I. Grigoulevitch. Une nouvelle façon de multiplier la fréquence. "Elektrosviaz", 1956, n° 6.
Auteur : T. Labutin (UA3CR) ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru
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Commentaires sur l'article : Alexey L'article original de Labutin a été publié dans le magazine Radio #12/1969
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