Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
GENERATORY MIKROFALOWE
- y
ródło mocy mikrofalowej  obwód z elementem
aktywnym wytwarzający sygnał sinusoidalny o
częstotliwości zakresu mikrofalowego.
- Generator mikrofalowy  z
ródło mocy mikrofalowej
wraz z układami regulacji (modulacji) sygnału
mikrofalowego oraz układy sterowania (analogowe lub
cyfrowe).
1 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Ia
Ic
Prowadnica
mikrofalowa
EA U Obc
Element
aktywny
Obciążenie
Rezonator
Rys. 1. Struktura z
ródła mikrofalowego
2 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Element
Rezonator Obciążenie
aktywny
C L Gr Gl Bl
Ya
Rys. 2. Schemat zastępczy z
ródła mikrofalowego
3 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Prądy Ia oraz Ic wiąże zależność:
Ia + Ic = 0
(1)
Ic
Ia
Yc =
Ya =
, (2)
U U
4 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Admitancyjny warunek generacji:
Ya + Yc = 0
(3)
Ponieważ:
Ya = Ga + j Å" Ba
(4)
oraz
Yc = Gc + j Å" Bc
(5)
(admitancja Yc obejmuje: rezonator, prowadnicÄ™,
obciążenie)
5 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
więc:
warunek amplitudy:
Ga + Gc = 0
(6)
warunek fazy (częstotliwości):
Ba + Bc = 0
(7)
6 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Moc Pl wydzielana na obciążeniu jest częścią mocy Pc
z
ródła.
Pa  moc oddawana z elementu aktywnego,
Pc  moc wydzielana Å‚Ä…cznie na rezonatorze,
prowadnicy i na obciążeniu,
Pl  moc wydzielana wyłącznie na obciążeniu.
Gl
Pl = Å" Pc = ·o Å" Pc
(8)
Gr + Gl
gdzie: ·o  sprawność obwodowa z
ródła.
7 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Parametry z
ródła i jego sygnału
Szczególnie istotnymi parametrami z
ródła z punktu
widzenia układu pomiarowego są: wrażliwość na zmiany
obciążenia i parametry szumowe z
ródła sygnału
mikrofalowego. Zmiana Yl będzie wpływała na moc i
częstotliwość bo admitancja Yl poprzez Yc występuje w
warunku amplitudowym i częstotliwościowym (fazowym)
generacji.
8 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Zmiany Gl wpływają na moc w dwojaki sposób:
- poprzez zmianę amplitudy ćłUćł w stanie ustalonym
generacji,
- poprzez zmianÄ™ sprawnoÅ›ci obwodowej ·o.
Zmiany Susceptancji Bl wpływają w pierwszej
kolejnoÅ›ci na pulsacjÄ™ generowanego sygnaÅ‚u É:
Ba + Bl
É -Éo = -
(9)
2Å"C
gdzie:
C  pojemność rezonatora.
9 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Zmiana obciążenia może wywoływać zmianę mocy i
częstotliwości generowanych drgań. W celu
ograniczenia tych zjawisk wprowadza siÄ™ separacjÄ™ za
pomocÄ… dodatkowego elementu:
y
ródło mocy Element
Obciążenie
mikrofalowej separujÄ…cy
Rys. 3. Sposób włączenia elementu
separujÄ…cego z
ródło mikrofalowe od obciążenia
10 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Rolę elementów separujących mogą pełnić:
- wzmacniacze o dużej izolacji,
- tłumiki stałe,
- izolatory ferrytowe,
- cyrkulatory ferrytowe.
11 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Stabilność częstotliwości
Stabilność częstotliwości wskazuje na stopień zmian
częstotliwości generowanych drgań w czasie.
Wyróżnia się pojęcia:
- stabilność długoterminowa,
- stabilność krótkoterminowa.
12 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Stabilność długoterminowa:
Zmiana częstotliwości w okresie 1 minuty, 1 godziny,
1 dnia, 1 miesiÄ…ca, jednego roku.
Dla najwyższej klasy generatorów kwarcowych zmiany
te mogą być rzędu 10-10 na miesiąc,
Dla przeciętnej klasy z
ródeł z diodami lawinowymi
zmiany te mogą sięgać nawet 10-4 /na miesiąc.
Stabilność krótkoterminowa:
Jest związana z trwającymi krócej niż kilka sekund
fluktuacjami fazy i częstotliwości. Niestabilności te mają
zwykle charakter losowy.
13 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Przestrajanie z
ródeł mikrofalowych
Metody przestrajania:
- mechaniczne,
- elektroniczne.
Kołek metalowy lub
dielektryczny
Uc Uw
(około 20% fo)
EA
Do
Ruchomy
obciążenia
zwieracz
Rys. 4. Sposoby przestrajania z
ródła mikrofalowego
14 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
W przypadku zapotrzebowania na duży zakres
przestrajania stosuje siÄ™ kilka z
ródeł kolejno
przełączanych (zależnie od aktualnych potrzeb).
Innym rozwiÄ…zaniem jest stosowanie jednego z
ródła
oraz zestawu układów powielających częstotliwość lub
przesuwających częstotliwość do wymaganego
podpasma (układy przemiany).
15 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Metody stabilizacji częstotliwości
Stabilizacja częstotliwości za pomocą rezonatora o bardzo
dużej dobroci
Kołek przestrajania Rezonator
stabilizujÄ…cy
Wyj
Rezonator główny
Rys. 5. y
ródło sygnału mikrofalowego z rezonatorem
stabilizującym włączonym transmisyjnie
16 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Automatyczna stabilizacja częstotliwości
Sprzęgacz kierunkowy
y
ródło
Wyj
mikrofalowe
przestrajane
elektronicznie
Wzm
Dyskryminator
SB
częstotliwości
Rys. 6. y
ródło sygnału mikrofalowego
z pętlą automatycznej stabilizacji częstotliwości
17 AKR
Temat:
GENERATORY MIKROFALOWE.
AKR
Automatyczna stabilizacja częstotliwości za pomocą
pętli fazowej
Sprzęgacz kierunkowy
y
ródło
Wyj
mikrofalowe
przestrajane
elektronicznie
Cyfrowy układ
Prescaler
sterowania
Filtr Dyskryminator y
ródło sygnału
dolnoprzepustowy fazy wzorcowego
Rys. 7. y
ródło sygnału mikrofalowego z fazową pętlą
stabilizacji częstotliwości.
18 AKR