Условие возбуждения колебаний автогенератора (колебательные характеристики, мягкий и жесткий режим возбуждения).

К; олебания в автогенераторе возбуждаются самопроизвольно при включении напряжения питания. Условие самовозбуждения можно получить сравнивая мощность, отдаваемую активным элементом, и мощность, потребляемую резонатором. Так как колебания начинаются с малых амплитуд, то для получения условия самовозбуждения можно пренебречь нелинейность АЭ и заменить его линейной проводимостью Y=G+jB0 где

G=G_a|U_a1-0; B₀ = B_a|U_a1-0

В соотв. с рис. 4.6 при малых амплитудах мощность активного элемента Р=0, 5 U²G_k..Амплитуда колебаний нарастает, если АЭ отдает мощность в резонатор. Таким образом, для возбуждения автоколебаний необхлодимо выпролнения условий:

G < 0

|G₀|> G_k

Мягкий и жесткий режим возбуждения колебаний. Рассмотренный режим возбуждения, в котором колебания возникают самопроизвольно, называют мягким. В автогенераторе с мягким возбуждением состояние покоя (т.е. состояние с нулевой амплитудой) неустойчиво. При определенных условиях в автогенераторе может быть осуществлен жесткий режим возбуждения колебаний. Жесткий называется такой режим возбуждения, в котором генерация возникает только при наличии внешнего воздействия, создающего колебания с амплитудой, большей некоторого порогового значения. Таким воздействием может быть, например, радиоимпульс, подаваемый на автогенератор от внешнего источника. В автогенераторе с жеским возбеждением состояние покоя устойчиво.

Особенности автогенератора с мягким и жестким режимами возбуждения удобно изучать, используя нагрузочную характеристику АЭ.

Особенности мягкого режима: плавный вид нагрузочной характеристики, отсутствие скачков амплитуды; однозначная связь U_a1 и R_к, ; монотонный вид зависимости |G_a| (U_a1), при котором обеспечивается возможность получения самых малых амплитуд.

На рис. 4.12 а изображена зависимость характерная для автогенератора, в котором возможен только жесткий режим возбуждения колебаний. Из рисунка видно, что в данном случае условие самовозбуждения не выполняется ни при каких G_k однако при G_k< |G_max| возможно существование стационарных режимов, некоторые из которых оказываются устойчивыми. Так как к АЭ с характеристикой N – типа необходимо подключить резонатор.

Как видно из рис. 4.12, а, в этом случае |G_a|> G_k и Р_> P₊? Поэтому амплитуда колебаний в резонаторе будет возрастать до значения U_ст. При снятии внешнего воздействия стационарный режим сохраняется, поскольку условие его существования и устойчивости сохраняется, а выполнение условия самовозбуждения уже не требуется. Если теперь изменять G_k то амплитуда колебаний будет следовать по правой ветви зависимости |G_a|(U_a1). В результате получим нагрузочную характеристику, изображенную на рис. 4.12, б.

Так как выходное напряжение АЭ, имеющую динамическую ВАХ S- типа, - однозначная функция выходного тока, то во избежании возбуждения релаксационных колебаний целесообразно применять режим с гармоническим выходным током. Это достигается последовательным включением АЭ в высокодобротный колебательный контур.