Повышение устойчивости двухмодового возбуждения в двухчастотных кварцевых генераторах с цифровой термокомпенсацией

• Автор: Завьялов, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 196 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ
ЧАСТОТЫ. ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ТККГ С ЦИФРОВОЙ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИЕЙ
1.1. Классификация кварцевых генераторов по степени и
способам нейтрализации изменения температуры
1.2. Аналоговая компенсация
1.3. Общие критерии анализа составлющих температурной
нестабильности ТККГ
1.4. Дискретная термокомпенсация
1.5. Теплофизическая модель ТККГ
1.6. Обобщенная структурная схема компенсирующего
устройства
1.7. Требования к КР для ТККГ с цифровой термокомпенсацией
как системе «резонатор-термодатчик»
1.8. Основные структуры двухчастотных двухмодовых КГ с
цифровой термокомпенсацией
1.9. Выводы. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. СПОСОБЫ, СХЕМЫ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ДВУХМОДОВОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
2.1. Классическая проблема нелинейной теории колебаний
2.2. Общий подход к построению двухчастотных КГ
2.3. Двухмодовые автогенераторы с общим для колебаний
обеих мод нелинейным и усилительным элементом
2.4. Двухчастотные двухмодовые КГ с «разделенными
нелинейностями»
2.5. Метод автоматической балансировки уровня
возбуждаемых мод
2.6. Генераторы с раздельными нелинейными и активными
частями
2.7. Двухмодовые генераторы на распределенных ЯС-
структурах
2.8. Разделение мод по методу взаимной синхронизации
2.9. Двухчастотный КГ на основе отрицательных нелинейных
двухполюсников
2.10. Метод модуляционной адаптации
2.11. Классификация двухчастотных КГ
2.12. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ
ДВУХМОДОВЫХ КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
3.1. Модели автогенераторов, используемые для
компьютерного анализа
3.2. Типы двухчастотных двухмодовых КГ для исследования
и выбор модели для их анализа
3.3. Математическое представление двухмодовых автогенераторов на основе модели «отрицательного сопротивления»
3.4. Выбор программных средств схемотехнического анализа для моделирования двухмодовых КГ
3.5. Расчет эффективного входного сопротивления двухмодовых автогенераторов
3.6. Расчет переходных процессов установления токов мод
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ СТАЦИОНАРНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ ДВУХЧАСТОТНОГО ДВУХМОДОВОГО КВАРЦЕВОГО АВТОГЕНЕРАТОРА
4.1. Модель двухчастотного двухмодового КГ с автоматической балансировкой уровня возбуждаемых мод
4.2. Определение условий устойчивости стационарного режима двухчастотных двухмодовых КГ
4.3. Моделирование и анализ замкнутой системы автоматической регулировки амплитуды двухчастотного двухмодового КГ..
4.4. Определение уровней спектральных составляющих выходного колебания

4.5. Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОКОВЫХ И ВЗАИМНО-ТОКОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХМОДОВЫХ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ
5.1 Происхождение эффектов влияния уровней возбуждения
на резонансные свойства КР
5.2 Влияние тока возбуждения
5.3 Влияние градиентов температуры и констант жесткости.
5.4 Экспериментальные исследования двухмодовых КР
5.5 Выводы
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХЧАСТОТНЫХ
КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ С ЦИФРОВОЙ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИЕЙ
6.1. Основные требования, предъявляемые к двухмодовому
генератору
6.2. Практическая реализация двухчастотного двухмодового КГ для ТККГ с цифровой термокомпенсацией простого вида
6.3. Практическая реализация ТККГ с цифровой
термокомпенсацией синтезатори ого типа
6.4. Практическая реализация двухчастотного
двухмодового КГ для ТККГ синтезаторного типа
6.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

сепарированием параметров.
Для работы в нестационарных температурных условиях двухчастотные двухмодовые ТККГ следует строить на основе резонаторов двухповоротных срезов ТД, вС, Т8 в двухмодовом включении, имеющих в спектре частот резонатора колебания температурно-зависимой В-моды, меньшую чувствительностью к амплитудно-частотным эффектам, обладающих более пологой температурно-частотной характеристикой по сравнению с АТ-срезом и значительно меньшей чувствительностью к термодинамическим эффектам.
Структуры прецизионных двухчастотных двухмодовых ТККГ с цифровой термокомпенсацией: простая, с прямым управлением частотой и
синтезаторная схема, реализующая ТККГ наивысшей стабильности, накладывают различные требования к схемотехнике двухчастотных автогенераторов, устойчивых в широком температурном интервале.
Проблема возбуждения двухмодовых колебаний в силу отсутствия разработанной теории, наличия моделей, неадекватно отражающих процессы, происходящие в генераторе, представляет собой отдельный научный интерес, а с инженерной точки зрения - «некое искусство», основанное на опыте и интуиции разработчика. Задача поддержания устойчивого двухмодового режима не просто сложна, так как эквивалентное сопротивление двухмодового резонатора по термочувствительной моде в интервале температур может изменяться в несколько раз, а комплексно стыкуется с дополнительным рядом технических решений, как в области схемотехники собственно двухчастотных автогенераторов, так и специальных схемотехнических приемов, направленных на поддержание устойчивости двухмодового возбуждения.
Спектральный состав на выходе двухчастотного ТККГ насыщен комбинационными составляющими, уровень их зависит от режима работы и схемы автогенератора и без принятия специальных мер может не удовлетворить требованиям прецизионности. Актуальность этой задачи не снижается, не смотря на то, что существуют специально созданные для целей цифровой термокомпенсации резонаторы [110].
Многочастотность кварцевого резонатора ставит проблему исследования взаимовлияния особенностей колебаний разных мод (в частности амплитуд токов мод) на устойчивость режимов двухмодового возбуждения и стабильность генерируемых колебаний.