2.1 Транзисторные автогенераторы

Транзисторные автогенераторы используются как автономные генераторы и как задающие генераторы многокаскадных передатчиков. Автономные автогенераторы на транзисторах применяются в основном в радиостанциях метрового и дециметрового диапазонов. В качестве задающих генераторов транзисторные автогенераторы используются для передатчиков всех диапазонов волн. Автогенераторы содержат обычно колебательную систему (один или два колебательных контура высокой добротности), нелинейный элемент (транзистор) и цепь обратной связи. Для того чтобы существовала генерация, амплитуда и фаза напряжения обратной связи должны быть нужной величины, определяемой уравнениями баланса амплитуд и фаз.

Условия существования станционного режима генерации, найденные на основе квазилинейного метода, т. е. без учета влияния высших гармоник на работу генератора имеют следующий вид [7]:

, (5)

, (6)

где Y₂₁ - средняя крутизна характеристики генераторного транзистора;

Z_k - сопротивление коллекторной нагрузки;

K - коэффициент обратной связи, К=(К - Д);

Д - проницаемость транзистора;

- угол запаздывания первой гармоники коллекторного тока относительно управляемого напряжения;

- угол запаздывания коллекторного напряжения, взятого с обратным знаком относительно первой гармоники тока коллектора.

- угол запаздывания управляющего напряжения относительно тока коллектора, взятого с обратным знаком;

Уравнение (5) называется условием баланса амплитуд и определяет амплитуду генерируемых колебаний; Уравнение (6) называется условием баланса фаз и определяет частоту этих колебаний.

Выполнение этих условий является необходимым, но недостаточным для существования установившегося режима автогенерации. Должно выполняться условие устойчивости режима, т.е. небольшие изменения параметров схемы или амплитуды колебаний не должны выводить схему из установившегося режима автогенерации. [7]

Условие устойчивости режима автогенерации по амплитуде

<0.(7)

Условие устойчивости режима по частоте

.(8)

На рисунке 12 представлена эквивалентная схема автогенератора с емкостной обратной, а на рисунке 13 - автогенератора с индуктивной обратной связью.

В схеме (рисунок 12) напряжение обратной связи снимается с емкости С1, а в схеме (рисунок 12) с индуктивности L1. Перекрещивание проводов обеспечивает фазу, необходимую для создания положительной обратной связи. Для получения высокостабильных колебаний предпочтительна схема с емкостной обратной связью. Напряжение U_у и U_a здесь снимается с емкостей, сопротивление которых, как известно, падают с ростом частоты. В результате содержание высоких гармоник в напряжениях U_у(t) и U_a(t) в схеме (рисунок 12) существенно меньше, чем в схеме (рисунок 13). Для снижения уровня гармоник в схеме с индуктивной обратной связью индуктивности обычно шунтируются дополнительными емкостями. Таким образом, схема (рисунок 13) справедлива лишь на основной частоте колебаний.

Рисунок 12 - Схема автогенератора с емкостной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)

Рисунок 13 - Схема автогенератора с индуктивной обратной связью (а) и ее более компактное изображение (б)