Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Фазовращатель
Фазовращатель – это электронное устройство, изменяющее фазу электромагнитных колебаний на выходе устройства относительно фазы колебаний на его входе.
В задачи этого аппарата входит проведение некоторого постоянного или регулируемого сдвига по фазе электромагнитной волны или напряжения. Фазовращатели конструируют на основе применения в них таких частей, как электрические цепи, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, магнитные усилители, и множества других электромагнитных приборов. Фазовращатели чаще всего используются в технике измерения.
Фазовращатели различают по диапазону частот. Так, например, в диапазоне низких частот, а также радиочастот (до нескольких
В фазосдвигающих цепях с распределенными параметрами сдвиг фаз определяется конечным временем распространения электрического сигнала от входа цепи до ее выхода. Современные фазовращатели обычно собираются по мостовой схеме из трех резисторов и одного конденсатора, которые обеспечивают регулируемый сдвиг фаз в пределах от 0 до 180°. В настоящее время применяются также транзисторные (или ламповые) мостовые фазовращатели. В состав последних входит устройство, преобразующее входное напряжение в два напряжения, сдвинутых по фазе на 180° по принципу работы фазоинвертора.
Фазовращатели СВЧ-диапазона работают на дециметровых и более коротких волнах. Они собираются из отрезков СВЧ линий передачи, в которых фазовый сдвиг осуществляется посредством изменения электрической длины линии.
СВЧ-фазовращатели могут быть регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым фазовращателям СВЧ-диапазона относятся: раздвижные секции коаксиальной линии; волноводные диэлектрические СВЧ-фазовращатели, т. е. отрезки волновода, содержащие перемещаемую пластину из диэлектрика; сжимаемые секции, т. е. отрезки прямоугольного волновода, узкие стенки которого снабжены упругими подвесками, позволяющими изменять ширину волновода; мостовые СВЧ-фазовращатели, т. е. многоплечевые устройства (коаксиальные или волноводные), снабженные двумя согласованно изменяющимися по длине короткозамкнутыми отрезками линии передачи (шлейфами), включенными в основную линию, по которой осуществляется передача энергии СВЧ от генератора к нагрузке, последовательно с нагрузкой или параллельно ей; фазовращатели с полупроводниковыми элементами (такими, как полупроводниковые диоды с p-i-n-структурой, варикапы), ферритовыми устройствами, сегнетоэлектриками.
СВЧ-фазовращатели на p-i-n-диодах используются в качестве коммутационных элементов. Диоды позволяют изменять фазовый сдвиг ступенчато посредством прямого изменения длины линии, либо подключения к линии (через диоды) набора шлейфов. В настоящее время находят широкое распространение ферритовые фазовращатели, работа которых основана на использовании Фарадея эффекта на СВЧ и явления ферромагнитного резонанса в намагниченном феррите. В зависимости от направления фазового сдвига ферритовые фазовращатели подразделяются на взаимные, обеспечивающие одинаковый фазовый сдвиг для обоих направлений распространения волны, и не взаимные, в которых сдвиг фаз для волн, распространяющихся в противоположных направлениях, не одинаков. Широко используются нерегулируемые фазовращатели, которые реализуют в виде калиброванного по фазе отрезка линии передачи, фазовый сдвиг в них достигается подбором значения его длины, размеров поперечного сечения (при использовании волновода) либо эффективной диэлектрической проницаемости.
Фазовращатели применяются в устройствах радиотехники, автоматики, вычислительной, измерительной техники, СВЧ-технике для изменения формы входного сигнала, компенсации фазовых искажений, фазовой модуляции, выравнивания электрической длины линий передачи, создания заданных фазовых
Фазовый фильтр
Фазовый фильтр – это электротехническое устройство, предназначенное для пропускания электрических сигналов в определенной полосе частот и подавления сигналов за пределами этой полосы частот. В основные задачи электротехнического фильтра входит модулирование условий для задержки электрического сигнала во времени при условии сохранения его формы и амплитуды.
Фазовый фильтр широко используется в современных многоканальных системах связи. Принцип действия – частотный. Каждому сигналу отводится своя полоса частот.
Передача сигнала через фильтр харастеризуется двумя способами: коэффициентом передачи по напряжению; коэффициентом затухания по напряжению. Малая доля сигнала затухает, не проходя через фильтр.
Частота, которая представляет границу между полосой пропускания и полосой задержания, называется граничной частотой, или частотой среза фильтра. У реальных фильтров нет четкой границы между полосой пропускания и полосой задержания, поэтому в них в качестве значения граничной частоты принимают частоту, определяемую из соотношения – 0,707 0,7.
В зависимости от характера входного сигнала фильтры делятся на аналоговые и цифровые.
В зависимости от наличия в схеме активных элементов: пассивные, активные.
В зависимости от элементов, составляющих фильтр: LC-, RC-, RL-типа, ARC-типа (активные – RC-фильтры).
По характеру математического выражения аппроксимирующего АЧХ-фильтра: фильтры Бесселя, фильтры Баттерворта, фильтры Золотарева, фильтры Чебышева.
По расположению полосы пропускания на оси частот фильтры делятся: на фильтры низких частот (ФНЧ), фильтры высоких частот (ФВЧ), полосно-пропускающие фильтры (ППФ).
0 – средняя частота полосы пропускания, если 0/ (в. гр–н. гр ) >> 1, то фильтры называют избирательными, они пропускают сигналы в узком диапазоне частот, полосно-заграждающие фильтры (ПЗФ).
0 – средняя частота полосы задержания, если 0 / (в. гр–н. гр) >> 1, то фильтры называют режекторными, они подавляют сигнал в узком диапазоне частот.
Фазоинвертор
Фазоинвертор – это один из типов усилителей (инверторов), который коммутирует входное электромагнитное напряжение в два напряжения, сдвиг по фазе которых составляет 180°. Фазоинвертор представляет собой электронное устройство, разделяющее усиливаемый сигнал на два сигнала, сдвинутых по фазе на 180°.
Особенно широкое применение нашли фазоинверторы с разделенной нагрузкой. В них входные напряжения уводятся с резисторов.
Наиболее простой схемой фазоинвертора является трансформатор с выводом средней точки вторичной обмотки. Среднюю точку вторичной обмотки соединяют с «землей», тогда при подведении напряжения к первичной обмотке на выходе трансформатора формируются два напряжения, сдвинутые по фазе на 180°.
Более совершенной является схема фазоинвертора, представляющая собой усилительный каскад с отрицательной обратной связью по току. Наличие обратной связи по току позволяет получить хорошую частотную характеристику и незначительные нелинейные искажения на выходе.
Еще более совершенными схемами фазоинверторов являются сложные схемы RC-усилителей с отрицательной обратной связью. Эти фазоинверторы обладают хорошими частотными характеристиками, вносят малые нелинейные искажения и имеют коэффициент усиления по напряжению, значительно превышающий единицу.