Устройство для частотной модуляции кварцевых генераторов

1 ИСАНИ АЯТОРСЯД А. А, Магазаник ТОТНОИ МОДУЛ,Щ 1111 КВАРЦЕВЬЕНЕРАТОРОВ СТРОЙСТВ Заявлено 2 апреля 1946 года в Мияистерство связи СССР за .е 3598 (3467 с присоединением заявки Ло 34433 Онуолнковано 31 иоля 1949 г.Основным недостатком существуощих схем частотной модуляции кварцевых генераторов является либо применение режима затягивания, дающего, как известно, худшие результаты в отношении стабильности частоты, чем чисто осцлляторный режим, и сложность перестройки генератора при изменении рабочей частоты, либо невозможность получить больпую девианию частоты.Предметом настоящего изобретения является устройство для частотной модуляции кварцевых генераторов, работающих в осцплляторном режиме, путем изменения индуктивного реактанца, ВклОч 2 нного последовательно кварцевому осциллятору.Для осуществления частотной мсдуляции в генераторах с кварцевой стабилизацией предлагается использовать метод управления частотой при помощи пндуктивности, включаемой последовательно кварцу. Модуляция величины этой пндуктивности электрическим путем при помощи реактивной лампы или другого устройства приводит к модуляции частоты кварцевого генератора. Изменение индуктивнссти механическим путем позволяет осуществить управление частотой генератора.Для изменения величины регулирующей пндуктивности, включенной последовательно с кварцем, Может быть применена одна из следующих схем. В качестве переменной иунт,в- ности мсжно примеш 1 ть вариометр, катушку с геремещающимся магнитным сердечником или катушку с перемещающимся медным сердечником,По мере увеличения индуктивности резонансная частота катушки приближается к рабочей частоте, что вызывает рост эквивалентной индуктивности контура с,более быстрый, чем рост самой и:.дукт:в- ности Е,е, . Одновременно растет эквивалентное активное соиротивлен пе сза:; ка туш си.Если ограничиться работой з области частот, не превышающих 80"а от собственной частоты катушки 10, то эквивалентная индуктивность исопротивление определяются приолиженнымп выражениями:" -"где берег и Р собственные индуктивность и сопротивление катушки,- рабочая частота.Действующая добротность эквивалентной катушки экв быстро падает с приближением к резонансу в соответствии с выражением:а Еэкв ,7где Я=йТак, если рабочая частота составляет 70% от резонансной частоты, то действующая добротность катушки понижается вдвое,Стабильность частоты кварцевого генератора при включении индуктивности последовательно кварцу понижается с увеличением активного сопротивления катушки, которое ухудшает условия возбуждения и понижает амплитуду колебаний. Поэтому необходимо по возможности удалять собственную частоту регулирующей индуктивности от рабочей частоты генератора и получать требуемую индуктивность, в основном, за счет собственной индуктивности катушки. Для этого следует применять катушки с минимальной собственной емкостью. Наилучшими, с этой точки зрения, являются длинные однослойные цилиндрические катушки,2. Схема с переменной емкостью, включенной пар аллельно постоянной и- ду кт и в н о с т и (фиг. 2).В области частот, лежащих ниже резонансной частоты контура ЕСр последний представляет собой комплексное сопротивление с реактивной составляющей индуктивного характера, причем величина реактив 176 ной и активной составляющих зависит от близости рабочей частоты к резонансной частоте кочтура. Последняя определяется величиной емкости Ср. Следовательно, этой емкостью можно изменять действующую индуктивность, включенную последовательно с кварцем, и ссуществить управление частотой кварцевого генератора.Добротность эквивалентной катушки падает с приближением к резонансу в соответствии с выражением:ф Еэкв- Я Рэкв Еэкв Поэтому не следует применять значительное повышение действующей индуктивности за счет приближения к резонансу, С этой точки зрения лучшие результаты должна дать регулировка частоты ипдуктивностью по схеме фиг. 1, если сопротивление потерь регулирующего дросселя не намного превышает потери в контуре.3. Схема с переменной емкостью, включенной последовательно постояни ой инду кти в и о ст и (фиг. 3),В этой схеме регулировка эквивалентной пндуктивности достигается изменением емкости С причем рабочей является область, в которой последовательный контур Е экв Срег (Еэ.э - эквивалентная индуктивность катушки Е с учетом ее распределенной емкости) сохраняет индуктивную реакцию, т. е. область, в которой рабочие частоты выше резонансной частоты этого контура, но ниже собственной частоты катушки Е.Существенным достоинством этой схемы является лучшая форма регулировочной характеристики, Изменение частоты при повороте конденсатора С,ег (фиг. 3) происходит в данном случае более плавно, чем в рассмотреннь;х выше схемах при повороте вариометра, перемещении сердечника или повороте конденсатора.Вторым достоинством этой схемыуправления частотой является относительное постоянство эквивалент71183ного активного сопротивления, включенного последовательно кварцу, что обеспечивает постоянство амплитуды колебаний при изменении частоты.Наконец, достоинством этой схемы является и то, что она позволяет в некоторых пределах изменить частоту в положительную сторону по отношению к номинальной частоте кварца, если использовать область частот, лежащих ниже резонансной частоты последовательного контура 1, . С,ев которой последний ведет себя как емкость,При резон ансе контур а Ь э к в С рег последовательно с кварцем оказывается включенным только сопротивление Яэкэ, Схема генерирует в этом случае приблизительно номинальную частоту кварца.Описанный выше способ управления частотой при помощи индуктивности, включаемой последовательно кварцу, согласно изобретению, использован для осуществления частотной модуляции в генераторах с кварцевой стабилизацией. Модуляция величины указанной индуктивности электрическим путем при помощи реактивной лампы или другим устройством приводит к модуляции частоты кварцевого генератора.Блок-схема подобного частотно- модулированного кварцевого генератора изображена в двух вариантах на фиг. 4 и 5.Поскольку последовательная индуктивность позволяет менять часилу кварца в широких пределах, этим методом можно осуществить частотную модуляцию кварцевого генератора с относительно большей девиацией,Для модуляции последовательной индуктивности могут быть использованы различные способы управления реактивным сопротивлением электрических цепей.На фиг, 6 и 7 даны примерные схемы, иллюстрирующие два способа управления реактивным сопротивлением и основанные на применении реактивных ламп.В этих схемах величина реактивного сопротивления цепи, включенной последовательно кварцу, меняется при помощи реактивной лампы,12 Свод. Выпуск 7, 1949 г,связанной тем или иным способом с этой цепью. Реактлвная лампа может бьггь включена по схеме, эквивалентной индуктивности или емкости,На фиг. 7 реактивная лампа, эквивалентная некоторой емкости, включена последовательно управляющей индуктивности 1. и определяет величину действующей индуктивности 1 включенной последовательно кварцу.В приведенных схемах, помимо управляющей индуктивности, последовательно с кварцем включена емкость С, посредством которой можно в известных пределах корректировать частоту генератора, Эта емкость повволяет также частично компенсировать исходное смещение частоты, вызываемое включением управляющей нндуктивности.Кроме приведенных вариантов схем, можно применить для той же цели схемы, в которых: 1) используется динамическая емкость сетка в кат; 2) величина реактивности изменяется при помощи шунтирующего диода или газоразрядной лампы; 3) изменение индуктивности достигается насыщением ферромагнитного сердечника и 4) изменение индуктивности достигается при помощи механического реле, на которое подаются телеграфные импульсы (фиг. 8).Применяя соответствующее умножение частоты, можно осуществить описываемым методом широкополосную частотную модуляцьчо передатчиков УКВ диапазона. При этом может оказаться необходимым гетеродинирование частоты кварца в сторону ее понижения с тем, чтобы можно было применить умножение частоты, требуемое с точки зрения девиации,Описанные выше схемы управления частотой могут быть применены для построения звуковых генераторов на биениях и свип-генераторов относительно несложной конструкции.Предмет изобретенияУстройство для частотной модуляции кварцевых генераторов, работающих в осцилляторном режиме,17771183 Фиг. 2 Фиг. 1 тй ж 8 ния путем изменения при помощи реактивной лампы или любого другого кзвестного устройства индуктивного реактанца, связанного с кварцевым осциллятором, о т л и ч а ю щ е с с я тем, что изменяемый индуктивный реактанц включен последовательно с кварцевым осциллятором,