Автоматическая стабилизация частоты настройки резонансного контура с варикапами при изменении амплитуды колебаний Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Савченко Михаил Петрович, Старовойтова Ольга Владимировна

Для ослабления нелинейности резонансного контура с варикапами широко применяется встречно-последовательное соединение (ВПС) пар варикапов [1]. ВПС идентичных варикапов позволяет ликвидировать чётные гармоники тока в контуре и существенно ослабить нелинейные эффекты, однако, даже в этом идеальном случае зависимость постоянной составляющей ёмкости ВПС от амплитуды сохраняется [2]. В результате резонансная частота контура меняется с изменением уровня сигнала [3]. С целью повышение стабильности частоты настройки резонансного контура при изменении амплитуды колебаний на варикапах предлагается ввести коррекцию напряжения смещения на такую величину, чтобы средняя за период колебания ёмкость ВПС оставалась неизменной при изменении амплитуды колебаний на контуре. Получено соотношение, устанавливающее связь между амплитудой колебаний и величиной напряжения коррекции для варикапов с резким переходом. Предложена блок-схема устройства автоматической стабилизации частоты настройки резонансного контура при изменении амплитуды колебаний.

Текст научной работы на тему «Автоматическая стабилизация частоты настройки резонансного контура с варикапами при изменении амплитуды колебаний»

АВТОМАТИЧЕСКАЯ СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ НАСТРОИКИ РЕЗОНАНСНОГО КОНТУРА С ВАРИКАПАМИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ

Савченко Михаил Петрович,

Балтийский федеральный университет им. И. Канта,

Россия, г. Калининград,

Ключевые слова: резонансный контур, варикап, амплитудно-частотная характеристика нелинейного резонансного контура, стабилизация частоты настройки резонансного контура.

Старовойтова Ольга Владимировна,

Балтийский федеральный университет им. И. Канта,

Россия, г. Калининград,

Савченко М.П., Старовойтова О.В. Автоматическая стабилизация частоты настройки резонансного контура с варикапами при изменении амплитуды колебаний // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. Том 9. - №3. -С. 13-15.

Savchenko M.P., Starovoitova O.V. Automatic frequency control stabilization of a resonant contour with varactors at signal amplitude changing. T-Comm. 2015. Vol. 9. No.3. Рр. 13-15. (in Russian).

T-Comm Vol.9. #3-201 5

Получим необходимые соотношения. Варикап в контуре находится под воздействием постоянного напряжения смещения Е и гармонического с амплитудой ит

Эквивалентная ёмкость ВПС идентичных варикапов по первой гармонике может быть представлена [2] в общем случае выражением

где Си')(Е) - эквивалентная ёмкость ВПС варикапов при ит=0, х„=ит/(Е+<рк) - относительная амплитуда колебания на одном варикапе, (рк - контактная разность потенциалов р-п перехода варикапа, /(х. ) - функция, определяемая вольт-фарадной характеристикой варикапов. Для хт=0 функция /(хг^=1. Увеличение амплитуды Цт при Е=со>ш вызывает рост х„, и /(хп1), Соответственно растёт эквивалентная ёмкость ВПС, что в свою очередь, приводит к уменьшению резонансной частоты контура 1

Для снижения зависимости £Цр от амплитуды колебаний введём коррекцию напряжения смещения Е на такую величину ДЕ, чтобы эквивалентная ёмкость ВПС оставалась постоянной при изменении ит. Связь между ит и АЕ можно найти из уравнения

где Е[\— смещение на варикапах при (Уп,= 0, а £=Е„-АЕ.

Для варикапов с резким р-л переходом в работе [2] получено следующее выражение, описывающее эквивалентную ёмкость ВПС идентичных варикапов по первой гармонике

где С(п(Е)=0.5Си(Е), С„(Е) - ёмкость одного варикапа в отсутствие переменного напряжения. Согласно [4] варикапы этого типа хорошо аппроксимируется выражением

где С1: - ёмкость р-п перехода, измеренная при значении напряжения Е= Е0 (указывается в паспорте варикапа).

0 при£=£() из (4) следует

Уравнение (3) с учётом (4), (6) примет вид

Учитывая, что Е,гЕ+ Д£, из выражения (5) получим

Принимая во внимание обозначение для хт получим

На рисунке I представлена одна из возможных схем компенсации влияния амплитуды колебаний на частоту настройки контура с варикапами. Колебательный контур включает в себя катушку индуктивности 1_ и соединённые встречно-последовательно варикапы УЭI, УР2. Для управления варикапами по постоянному напряжению предусмотрены две раздельные цепи с входами в точках Е1 и Е2 с сопротивлениями подачи напряжения смещения на варикапы 21(ш) и 22(ш) соответственно. Для тока с частотой колебаний в контуре со сопротивление 21(м)=ао, '¿2(и>)-0, а для постоянного тока и модулирующих частот Ъ\ и ¿2 имеют конечную величину.

Входной сигнал и,К поступает в контур через разделительную ёмкость СI и создаёт в нём гармонические колебания и с амплитудой напряжения на контуре Ц(со), выходной сигнал г/аь1Ч с амплитудой иеых=ки (где к<\) отводится через ёмкость С2. Этот сигнал детектируется амплитудным детектором АД, на выходе которого создаётся напряжение икривых (где £д<1). Зная коэффициенты к и кл выражение (10) представим в следующем виде Цд/Ъ!

Для создания напряжения (I I) в схему введены интегральный делитель напряжения ИДН, аналоговый перемножитель АП, сумматор напряжений X и резисторы

Рис. I, Блок-схема устройства автоматической стабилизации частоты настройки резонансною контура для варикапов с резким р-п переходом: АД — амплитудный детектор; ИДН - интегральный делитель напряжения У=[С/д'32]/[(Мд)2Х(£+^„)]; АП - аналоговый перемножитель Z=YxUд; £ - сумматор напряжении

С выхода АД напряжение подаётся на первый вход АП, выпопненного по известной схеме [5], и через делитель напряжения 1:32 на резисторах Щ,- К2 на первый вход ИДН, выполненного по схеме [5]. На второй вход

Т-Сотт Том 9. #3-2015

ИДН подаётся напряжение (ккя)2х(Е+<рх), полученное в сумматоре напряжений Е, выполненном по схеме [5]. На входы сумматора £ подаются ослабленные в (ккл)2 раз на резистивных делителях КЗ, КБ и К4, Кб соответственно напряжения Е и -<рК. Величина напряжения <рК для кремниевых варикапов составляет 0,6-Ю,8В [4]. С выхода ИДН напряжение величиной [(7/32]/[(ААд)2х(£+^)] подаётся на второй вход АП, где перемножается с напряжением ил. С выхода АП напряжение (I I) в полярности противоположной напряжению Е подаётся на второй вход Е2 цепи управления варикапами.

В результате, отрицательное влияние амплитуды колебаний 8 контуре с варикапами на частоту настройки колебательного контура, ослабляется. Аналогичным образом можно решить задачу для других типов варикапов [2].

ELECTRONICS. RADIO ENGINEERING

1. Лабутин В.К. Частотно-избирательные цепи с электронной настройкой. - М.-Л., Издательство «Энергия», 1966. - 208 с.

2. Кулешов В.Н., Савченко М,П. Эквивалентная ёмкость ВПС варикапов И Радиоэлектроника. - 1988. - №2. - С. 71-74.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎