в дискриминаторах систем ФАП производится сравнение не частот, а фаз колебаний генератора и эталона. Сравнение может производится на частоте генератора или, после преобразования, в области более низких частот.

Работа дискриминатора и управляющего элемента характеризуется их статическими характеристиками (рис. 5.11). Статическая характеристика дискриминатора - это зависимость напряжения Цд на его выходе от отклонения частоты (фазы). Статическая характеристика управляющего элемента - это зависимость изменения частоты А/ стабилизируемого генератора от а) напряжения Цу, подаваемого на управляющий элемент.

шадилизи-

руемый генератор

Дискрими-1-** натор

Эталон частоты

ю

Рис. 5.10. Структурная схема генератора с АПЧ

Рис. 5.11. Типичные статические характеристики дискриминатора (а) и управляющего элемента (б)

Поскольку изменения частоты, вызываемые управляющим элементом, должны компенсировать уходы частоты генератора, статические характеристики дискриминатора и управляющего элемента на рабочих участках должны иметь производные разных знаков, т. е.

5д5у<0, (5.40)

где 5д = dujd (Af); 5у = d (A/)/dUy.

Чем круче рабочие участки характеристик, тем, очевидно, выще качество системы АПЧ. В то же время, как правило, при увеличении крутизны характеристики дискриминатора уменьшается ширина ее рабочего участка 2А/ *, что вызывает в свою очередь сужение полосы частот АПЧ.

* Ширину рабочего участка характеристики 2Af в дальнейшем будем называть просто шириной характеристики,

Эталоны частоты могут быть пассивными и активными. К активным относят источники высокостабильных колебаний, в качестве которых в СВЧ-диапазоне используют генераторы, стабилизируемые кварцем, или молекулярные генераторы. С помощью кварцевой стабилизации частоты генераторов СВЧ можно получить колебания с относительной нестабильностью до (1 -т- 2)-10-. В молекулярных генераторах электромагнитные колебания возникают при переходе атома или молекулы из одного энергетического <;остояния в другое. При этом обеспечивается долговременная относительная нестабильность до 10 *, кратковременная-до 10-12. Однако существенными недостатками, затрудняющими широкое применение молекулярных генераторов, является их малая мощность (10 *-lO-i Вт).

В качестве пассивных эталонов частоты обычно используют высокодобротные резонаторы.

Управляющие элементы, применяемые в системе авто подстройки генераторов СВЧ, можно разделить на три основные группы:

1) электронные, в которых на частоту воздействуют с помощью электронного устройства, изменяющего режим работы стабилизируемого генератора или собственную частоту его PC;

2) жеханыч^с/сые,воздействующие на частоту путем механического изменения параметров PC стабилизируемого генератора;

3) электромагнитные, когда используют изменение магнитной проницаемости ферритовых вкладышей PC под воздействием внешнего магнитного поля.

Электронное управление частотой широко применяют в системах АПЧ ламповых генераторов дециметрового диапазона, генераторов на ЛОВ, магнетронах, настраиваемых напряжением, а также в некоторых других генераторах магнетронного типа. Возможность электронного управления частотой магнетронных генераторов и генераторов на ЛОВ следует из зависимостей частоты этих автогенераторов от питающих напряжений. В ламповых генераторах в качестве электронного управляющего элемента можно применить реактивную лампу, подключаемую к анодно-сеточ-ному контуру автогенератора.

Основное достоинство электронного управления частотой - практическая безынерционность. и обычно, кроме того, малая управляющая мощность. Однако диапазон электронной подстройки, как правило, невелик и часто оказы-

вается недостаточным дЛя компенсации уходов частоты генератора.

Для расширения диапазона подстройки применяют механические управляющие элементы. В генераторах дециметровых волн таким подстраивающим элементом может быть подвижная пластина конденсатора или виток в полости анодно-сеточного резонатора, его поршень и т. д. В магнетронах в отверстия резонаторов можно вводить металлические стержни (индуктивная настройка), можно изменять расстояние между анодным блоком и специальным настроечным кольцом (емкостная настройка). Перемещение подстраивающих элементов производят с помощью электродвигателей (обычно асинхронных двухфазных), управляемых магнитными усилителями. Основное преимущество механических управляющих элементов - возможность обеспечить работу АПЧ в достаточно широкой полосе частот (до 10-20 %). Основной недостаток - значительная инерционность, обусловленная инерцией исполнительного механизма

Весьма малоинерционной является электромагнитная подстройка генераторов СВЧ, осуществляемая с помощью ферритовых вкладышей, помещаемых в PC генераторов и подмагничиваемых магнитным полем, пропорциональным управляющему напряжению.

Одной из наиболее важных частей системы АПЧ является диск.риминатор - элемент, реагирующий на отклонение частоты (или фазы) колебаний стабилизируемого генератора относительно частоты (или фазы) колебаний эталонного источника. Значение и полярность выходного напряжения дискриминатора зависят от отклонения частоты (фазы) и его знака

Рассмотрим дискриминаторы СВЧ-диапазона, где напряжение ошибки получают в результате сравнения частот

Рис. 5.12. Схема дискриминатора с двумя детекторными секциями, включаемыми непосредственно в фидерный тракт (а), и зависимости напряженности Е вдоль линии (б, в, г)