Наука

Сигнал генераторы сантиметровых волн

Обычно сигнал-генератором называют источник электрических колебаний, амплитуда, частота и характер модуляции которого известны. Это устройство отличается от обычного генератора тем, что уровень мощности на выходе его известен и может регулироваться. Указанные определения будут учитываться в последующем описании сигнал-генераторов сантиметровых волн.

Основное назначение сигнал-генератора сантиметровых волн - создание сигнала определенного характера для испытания приемников. Так как приемники могут значительно отличаться друг от друга, а возможные испытания их весьма разнообразны, то не существует ограничений в отношении конструирования различных моделей сигнал-генераторов.

Сигнал-генераторы могут конструироваться с целью получения чисто незатухающих колебаний, коротких импульсов любой формы, синусоидальных колебаний, модулированных по частоте или по амплитуде, или даже сигналов шумов или сигналов, модулированных шумами; и все эти виды сигналов могут иметь любой уровень мощности.

При подобном разнообразии возможностей необходимо выяснить задачи этих устройств и порядок, в соответствии с которым будет производиться их рассмотрение. Выбор и порядок исследования этих задач определялся проблемами, с которыми пришлось столкнуться Лаборатории излучения при выполнении ограниченной программы, связанной с разработкой некоторых типов оборудования.

Сигнал-генераторы сантиметровых волн, разработанные в Лаборатории излучения, предназначены для ограниченных частотных диапазонов, допускающих изменение частоты, не превышающее + 10%. Не существует сигнал-генераторов сантиметровых волн, которые могли бы сравниться в отношении гибкости с аналогичными устройствами более низких частот. Точность сигнал-генераторов сантиметровых волн хуже точности, обеспечиваемой на более низких радиочастотах.

Указанные выше затруднения, равно как и другие, служат указанием того, что техника измерений на сантиметровых волнах находится в начальной стадии своего развития. Чувствительность приемника определяется наименьшим сигналом, при котором на выходе приемника получается вполне определенный эффект; сигналы, имеющие уровень меньше этой предельной величины, не могут быть отмечены на фоне шумов или электрических помех в выходном напряжении приемника.

Для наилучших супергетеродинных приемников сантиметровых волн уровень шумов имеет величину порядка 10~20 вт на герц ширины полосы приемника (причем эта величина относится ко входным клеммам приемника). Следовательно, для такого приемника, имеющего ширину полосы 106 гц, предельная чувстви-1ельность составляет 10~14 вт. Получение регулируемых сигналов со столь малым уровнем мощности является вообще основной трудностью при конструировании сигнал-генераторов.

Для решения этой задачи необходимо тщательное конструирование и точная градуировка сигнал-генератора. Существует два основных класса сигнал-генераторов сантиметровых волн: 1) генераторы незатухающих модулированных или не-модулированных сигналов и 2) генераторы шума. Генераторы незатухающих сигналов состоят из лампы (обычно работающей по принципу скоростной модуляции) и аттенюатора, который большей частью имеет регулируемое ослабление.
Первоисточник

Электрическое напряжение

Если мы будем присоединять один и тот же кусок провода к разным элементам, то мы заметим, что сила тока в проводе будет разная в одном случае она будет больше, в другом меньше. Эта значит, что одни элементы могут заставлять двигаться через провод большее количество электронов, другие меньшее, т.-е. в этом же проводнике один элемент создает ток большей силы, а другой меньшей силы. Сила тока, создаваемого элементом в данном проводнике, зависит от его свойств, именно от напряжения, даваемого элементом.

Мы говорим, что напряжение, даваемое одним элементом, больше или меньше напряжения, даваемого другим элементом, понимая под этим, что один элемент создает в данном проводнике более сильный ток, чем другой. Для измерения напряжения источника электрического тока применяется специальный прибор вольтметр. В отличие от амперметра вольтметр включается в цепь не последовательно с проводом, а присоединяется параллельно полюсам источника тока к полюсам источника тока. Подробнее с устройством вольтметра мы также познакомимся ниже.

Закон Ома. Когда мы цепь замкнем в этой цепи будет проходить ток, при чем силу тока, или, иначе говоря, количество электронов, протекающих за одну секунду через поперечное сечение проводника, будет показывать амперметр А. Сила тока будет все время оставаться постоянной. Теперь произведем такой опыт. Вместо источника тока Е включим другой источник тока, дающий в два раза большее напряжение.

Если теперь замкнуть цепь, то амперметр покажет силу тока в два раза большую предыдущей. Если напряжение источника тока увеличить в три раза, то и сила тока увеличится в три раза Можно продолжать опыт и дальше, при чем мы обнаружим, что сила тока в цепи будет возрастать во столько раз, во сколько мы будем увеличивать напряжение, даваемое источником тока.

Отсюда можно сделать первый, очень важный для нас, вывод: сила тока прямо пропорциональна напряжению, действующему в цепи. Все указанные опыты с заменой источника тока мы производили совершенно не трогая включенного в цепь куска провода. Если мы теперь, оставив в покое включенный гальванический элемент, будем включать разные куски различной проволоки, мы заметим, что сила тока в цепи при различных кусках будет изменяться.

Это показывает, что на прохождение электрического тока, кроме напряжения источника тока, влияют также и- свойства того проводника, по которому ток проходит. Один проводник пропускает ток лучше, другой хуже. Эта способность проводить электрический ток в разной степени заставила ввести величину, характеризующую данный проводник с точки зрения его способности проводить ток. Такой величиной является электрическое сопротивление проводника.

Чем лучше проводник проводит электрический ток, т. е. чем больше сила тока при данном напряжении источника, тем меньше сопротивление проводника. Таким образом мы пришли ко второму чрезвычайно важному выводу: сила тока обратно пропорциональна сопротивлению цепи. Оба вывода, сделанные физиком Омом, могут быть обобщены в так называемый закон Ома, который говорит, что сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.
Читать дальше...

Потенциометр

Если потенциометр отрегулирован таким образом, что соотношение мощности переменного тока в двух термисторах подобрано в соответствии с крутизной их характеристик, то мосты останутся сбалансированными при всех изменениях окружающей температуры. Изменение чувствительности в зависимости от температуры получается не больше, чем на +0,1 дб при изменении температуры от -40° С до +55° С. При том же диапазоне изменения температур уход от положения нуля без ручных регулировок не превышает +2,5% ст полной шкалы при чувствительности 2 мет на полную шкалу.

Преимуществом этого моста является то обстоятельство, что сопротивление высокочастотного термистора поддерживается на постоянном уровне. Вследствие этого предотвращается дополнительная ошибка, вносимая из-за изменения полного высокочастотного сопротивления при изменении активного сопротивления бусинки. Кроме рассмотренных схем были сконструированы другие термисторные мосты с непосредственным отсчетом, представляющие собой просто варианты рассмотренных конструкций.

Развитие термисторных индикаторных схем опередило развитие термисторных головок. Существует настоятельная необходимость в разработке головки, удовлетворительно согласующейся во всем частотном спектре от низких частот до высоких ч ультравысоких частот. Но поскольку условия широкополосности относительно мало влияют на схему моста, то расширение используемого ныне спектра сантиметровых волн в области еще более коротких волн не выдвинет новых проблем в конструировании мостов.

Схема обеспечивает сохранение величины сопротивления термистора в пределах двух ом. Для обычных требований эта регулировка достаточна. Для модификации этой схемы с целью измерения мощности высокой частоты, рассеиваемой в бусинке во время регулировки головки, никаких попыток предпринято не было.

Однако был создан мост с автоматической балансировкой для измерения мощности, в котором для поддержания баланса используется подобная цепь обратной связи. Такой мост типа BTL так же, как и мост типа V, основан на использовании напряжения постоянного тока для поддержания чувствительности независимо от окружающей температуры.

В нем в отличие от моста типа V вместо дискового термистора используются второй бусинковый термистор в качестве элемента, управляющего низкочастотной мощностью моста, и низкочастотная цепь обратной связи, автоматически поддерживающая баланс моста JB широких пределах изменения окружающей температуры.

Мощность постоянного тока в высокочастотном термисторе устанавливается на уровне 7 мет. Микроамперметр постоянного тока при этом переключается в положение "200" и служит в качестве вольтметра с высоким сопротивлением, подключенного параллельно высокочастотному термистору.
Потенциометр