Генераторное оборудование.
Генераторное оборудование служит для получения: в системах передачи с ЧРК токов несущих, контрольных и вызывных частот; а в системах передачи с ВРК токов импульсных последовательностей, осуществляющих тактирование и синхронизацию работы отдельных узлов аппаратуры.
Генераторное оборудование систем передачи строится по групповому принципу, при котором требуемые частоты получают умножение, делением или дробно-кратным преобразованием частоты электрических колебаний задающего генератора (ЗГ). Упрощенная структурная схема генераторного оборудования комплекта индивидуального преобразования КИП, входящего в состав оконечной и промежуточной станций СО К-24Т, СП К24-Т, приведена на рисунке ниже.
Рисунок 3.8 - Упрощенная схема генераторного оборудования
Основными элементами генераторного оборудования являются:
ЗГ – задающий генератор;
Д1-Д2 – делители частоты;
ГУ – гармонический умножитель;
Ф-372, Ф-60, а также Ф-64 – Ф-108 (настроенные на 16-27 гармоники) – узкополосные фильтры;
Ус – усилители.
Задающий генератор представляет собой автогенератор—устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию гармонических колебаний с определенными частотой и амплитудой.
Рисунок 3.9 - Общий вид схемы автогенератора (электрически замкнутая схема)
В
общем виде схема автогенератора может
быть представлена в виде электрически
замкнутой схемы (рисунок 3.9), основными
элементами которой являются усилитель
и цепь положительной обратной связи
(
-цепь).
Для работы автогенератора необходимо,
чтобы энергия, вводимая от внешного
источника в колебательный контур, была
достаточной для компенсации активных
потерь в нем, а обратная связь по характеру
была бы положительной, т.е. выполнялось
условие баланса амплитуд и баланса фаз.
Под действием дестабилизирующих факторов частота и фаза колебаний ЗГ незначительно флюктуирует около средних значений. При умножении значения этих флюктуаций увеличиваются, а при делении уменьшаются пропорционально соответственно коэффициенту умножения или деления. Поэтому целесообразнее создавать ЗГ на более высокие частоты, а затем выполнять деление частоты.
Степень постоянства частоты электрических колебаний, вырабатываемых ЗГ, оценивается относительной нестабильностью:
(3.1)
под
которой понимается отношение отклонения
частоты 
к значению этой частоты 
.
Нормами устанавливается значение
максимального изменения частоты сигнала
при прохождении его по каналу.
Как
правило, несущие частоты являются
гармониками основной частоты электрических
колебаний задающего генератора
. Поэтому максимальным будет отклонение
частоты так называемой виртуальной
несущей 
.
- виртуальной частотой преобразования называется фиктивная несущая частота при многократном преобразовании, с помощью которой можно было бы исходную полосу частот сигнала переместить в область линейного спектра однократным преобразованием. Иными словами, виртуальной является такая частота в линейном спектре, которая соответствует нулевой частоте в исходном сигнале.
Требования
к абсолютной
и
относительной нестабильности
определяются
соотношением:
(3.2)
Для
обеспечения допустимого изменения
частоты сигнала, равного для простого
(без транзитов) канала
= 1 Гц, величина
в системах К-60Т и К-60П должна составлять
.
Требования к стабильности частоты ЗГ повышаются с увеличением числа каналов в системе передачи, т.е. относительная нестабильность должна быть тем меньше, чем шире используемый линейный спектр.
Требования к постоянству амплитуды электрических колебаний ЗГ могут быть сформулированы с учетом следующих факторов. В отношении стабильности выходной мощности наиболее жесткие требования предъявляются к источникам контрольных частот, так как ее изменение приводит к ложному срабатыванию устройства АРУ. Исходя из допустимой погрешности АРУ принято, что отклонение уровней токов от контрольных частот номинальных значений не должно превышать ±0,2 дБ.
Уровни токов несущих частот также должны быть достаточно стабильны, поскольку в противном случае возможно существенное изменение рабочих затуханий преобразователей частоты и, как следствие, недопустимо большое изменение остаточного затухания каналов. Принято, что отклонение уровней токов несущих частот от номинальных значений не должно превышать ±0,5 дБ. Необходимая стабильность уровней токов, вырабатываемых генераторным оборудованием, достигается применением в усилителях устройств АРУ или дополнительного ограничения сигнала.
На изменение частоты колебаний, вырабатываемых ЗГ, существенное влияние оказывает ряд дестабилизирующих факторов:
изменение напряжения источника питания, вызывающее изменение динамических параметров транзисторов, а значит, и потерь, вносимых в колебательный контур;
изменение нагрузки, приводящее к изменению потерь, вносимых в колебательный контур;
старение элементов схемы и замена транзисторов, влияющих на режим работы генератора;
изменение температуры, влажности и давления окружающей среды, вызывающее изменение параметров колебательного контура;
механические вибрации и деформация деталей, ведущих к изменению парметров колебательного контура;
влияние внешних электромагнитных и электростатических полей, изменяющих параметры колебательного контура.
Рассмотрим способы стабилизации частоты электрических колебаний ЗГ. К мерам, способствующим ослаблению дестабилизирующего действия указанных факторов, относятся:
стабилизация напряжения источников питания: общая — на стойках автоматической регулировки напряжения (САРН), местная — непосредственно в генераторном оборудовании с использованием стабилизирующих элементов;
подключение нагрузки к выходу генератора не непосредственно, а через эмиттерный повторитель или удлинитель, уменьшающие влияние изменения сопротивления нагрузки на частоту колебаний генератора;
предварительный подбор транзисторов по статистическим параметрам; помещение колебательного контура в термостат, в котором поддерживается постоянная температура, а также использование материалов, мало изменяющих свои размеры и свойства с изменением температуры;
применение различных амортизационных устройств для ослабления механических вибраций;
экранирование колебательного контура и в целом всего генератора для ослабления влияния внешних электромагнитных и электростатических полей.
Наиболее эффективными средствами для стабилизации частоты ЗГ является использование кварцевых резонаторов (КР). Последний представляет собой устройство, состоящее из кварцевого элемента, электродов и кварцедержателя, размещенных в стеклянном баллоне, металлическом или пластмассовом корпусе.
Кварцевый элемент представляет собой прямоугольную пластину, вырезанную определенным образом из кристалла кварца. Электроды выполнены в виде металлической пленки, нанесенной на кварцевый элемент. Кварцедержатели изготовляют из упругих металлических пластин или проволочных растяжек, припаянных к электродам. Кварцевые резонаторы могут быть герметизированными или негерметизированными.
Рисунок 3.10 – Схема включения кварцевого резонатора
Использование
кристаллов кварца для стабилизации
частоты ЗГ основано на явлении, которое
называется
пьезоэлектрическим эффектом.
Это свойство заключается в том, что при
механическом воздействии на пластину,
вырезанную из кристалла кварца, на ее
поверхности появляются электрические
заряды, противоположные по знаку.
Пьезоэлектрический эффект обратим.
Кварцевая пластина, помещенная в
переменное электрическое поле, создаваемое
источником тока с ЭДС Е
и внутренним сопротивлением 
(рисунок
3.10), начинает совершать механические
колебания в такт с изменением электрического
поля, причем амплитуда этих колебаний
не остается постоянной. На одних частотах
колебания сильно возрастают, на других
почти отсутствуют. Это объясняется тем,
что кварцевая пластина, как любое упругое
тело, обладает инерционными свойствами
и является механической колебательной
системой с определенными резонансными
частотами.