Chaotischer Quarzoszillator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Der Aufbau von Selbstoszillatoren mit „chaotischem Verhalten“ basiert auf dem Zusammenspiel von miteinander verschalteten linearen und nichtlinearen Oszillatoren.

Das Schema eines "chaotischen" Oszillators enthält normalerweise drei Hauptelemente:

• linearer Schwingkreis;
• ein nichtlinearer Schwingkreis, der mit einem linearen verbunden ist und einen pn-Übergang enthält (meistens ist es eine Varaktordiode);
• ein Verstärker mit einer Begrenzungscharakteristik, die eine Selbsterregung des Systems bereitstellt (jede Verstärkerschaltung, die in herkömmlichen Selbstoszillatoren verwendet wird).

Die Art der Prozesse in der nichtlinearen Schaltung eines chaotischen Selbstoszillators wird sowohl durch die Frequenz als auch durch die Amplitude des Aufpralls auf ihn bestimmt. Komplexe Signale am Ausgang einer nichtlinearen Schaltung werden, nachdem sie die Rückkopplungsschaltung des Selbstoszillators durchlaufen haben, zu einer Störungsquelle derselben nichtlinearen Schaltung. Bei wiederholtem Umlauf des Signals wird die Dynamik eines solchen Oszillators chaotisch.

Ein Diagramm eines chaotischen Quarzoszillators, bei dem Quarz als lineare Schaltungen verwendet wird, ist in Abb. 1 dargestellt. Hier wird der lineare Schwingkreis durch Quarz gebildet, und der nichtlineare Schaltkreis wird durch die Elemente L1–VD1 gebildet. Abhängig von der Polarität und dem Pegel der an die Varaktordiode VD1 angelegten HF-Spannung ändert sich ihre Kapazität, daher ändert sich auch die natürliche (Resonanz-)Frequenz der L1-VD1-Schaltung.

Abb.1. Schematische Darstellung eines chaotischen Quarzoszillators

Bei bestimmten Parametern des Systems (Werte von Funkkomponenten) werden die Schwingungen darin chaotisch, und das bis zu diesem Punkt diskrete Schwingungsspektrum (Abb. 2) wird kontinuierlich (Abb. 3).

Abb.2. Diskretes Schwingungsspektrum

Abb. 3. Kontinuierliches Schwingungsspektrum

Um einen chaotischen Selbstoszillator zu bauen, wurde das bekannte klassische Schema eines kapazitiven "Dreipunkts" verwendet. Der Transistor VT2 bildet eine Pufferstufe, die zur Entkopplung des Oszillators an VT1 und seiner Last (z. B. Messgeräte mit 50-Ohm-Eingängen) erforderlich ist.

Die Schaltung in Abb. 1 verwendet zwei Quarze. Dies wird durch Folgendes verursacht. Wie Vorversuche gezeigt haben, werden bei Vorhandensein der L1-VD1-Schaltung und nur einem Quarz zwar chaotische Schwingungen realisiert, jedoch erweist sich diese Arbeitsweise des Oszillators als äußerst instabil.

Wenn der Strom aus- und wieder eingeschaltet wird, hört der Oszillator auf, in einem chaotischen Modus zu arbeiten, und wird zu einem "normalen" Quarzoszillator. Eine Rückkehr in den chaotischen Modus ist in diesem Fall möglich, indem der zweite Quarz kurz mit dem bereits im Oszillator arbeitenden verbunden wird.

Durch die parallele Einbeziehung mehrerer Quarze und das Fehlen einer nichtlinearen Schaltung L1-VD1 treten in der Schaltung komplexe (mehrfrequente), aber deterministische Schwingungen auf. Durch Anschluss eines Spektrumanalysators an den Ausgang des Oszillators sieht man in diesem Fall nur eine bestimmte Anzahl von Peaks unterschiedlicher Höhe (Abb. 2). Bei Vorhandensein von zwei Quarzen mit unterschiedlichen Frequenzen modulieren die Schwingungen eines Quarzes die Schwingungen des anderen aufgrund der Nichtlinearität des Verstärkers auf VT1. Das Ergebnis ist ein AM-Signal und eine Reihe von Harmonischen. Je komplexer die Form der Schwingungen ist, die auf die lineare Schaltung L1-VD1 einwirken, desto wahrscheinlicher ist der chaotische Modus. Zu beachten ist, dass die Art des Gehäuses und die Ausführung des Quarzes identisch sein müssen und sich nur in der Frequenz unterscheiden dürfen - dies ist eine der Bedingungen dafür, dass der Oszillator sofort mit den Frequenzen des darin eingebauten Quarzes erzeugt.

Die Frequenzen von Quarz sollten sich etwa um das 1,3 ... 1,5-fache unterscheiden. In diesem Fall ist es notwendig, Quarz mit einem Frequenzverhältnis nahe einer irrationalen Zahl zu verwenden. Mit anderen Worten, es ist wünschenswert, Quarz mit inkommensurablen Frequenzen zu verwenden.

Um bei Bedarf chaotische Schwingungen zu erhalten, sollten Sie die Induktivität L1 wählen (für L1 verwendete der Autor einen industriellen tropfenförmigen Induktor mit zwei Anschlüssen). Wenn immer noch keine chaotischen Schwingungen auftreten, sollten Sie versuchen, die Kondensatoren C2 und C3 auszuwählen oder den Gleichstrommodus des Transistors VT1 mit R1 zu ändern.

Nachdem Sie einen Multiband-Empfänger mit AM-Bändern in der Nähe des untersuchten Oszillators installiert und ein Stück Draht 10 angeschlossen haben ... Das Vorhandensein von starkem Rauschen in einem breiten Frequenzband mit "Einfügungen" sehr starker Träger zeigt an, dass es die chaotische Betriebsweise ist, die implementiert wird.

Anstelle eines Empfängers können Sie ein spezielles Gerät verwenden, mit dem Sie sogar den Moment des Übergangs von deterministischen zu chaotischen Schwingungen steuern können. Die Schaltung eines solchen Geräts - ein Indikator für chaotische Schwingungen (Abb. 4) - ist ein Detektorempfänger für AM-Signale mit einem 50-Ohm-HF-Eingang und einer hochempfindlichen Ultraschallfrequenz, die auf Kopfhörer geladen wird.

Abb.4. Schema des Geräteindikators für chaotische Schwingungen

Die Anzeige wird eingestellt, indem der Wert des Widerstands R5 ausgewählt wird, bis am VT4-Kollektor eine Spannung von +8 ... 2 V erhalten wird. Der Indikatoreingang ist mit dem Generatorausgang verbunden. Bei chaotischen Schwingungen des untersuchten Oszillators ist im Kopfhörer ein sehr lautes Geräusch zu hören, das dem "Superrauschen" eines supergenerativen Empfängers ähnelt.

Wie Experimente gezeigt haben, beträgt die Rauschleistung eines chaotischen Quarzoszillators im Frequenzband 1 ... 25 MHz 10⁴10 ...⁶ Mal mehr Rauschleistung als die klassische Zenerdioden-Rauschgeneratorschaltung! Dadurch ist es möglich, den chaotischen Quarz-Selbstoszillator als robusten Rauschgenerator für verschiedene Messungen zu verwenden.

Literatur

1. Mond F. Chaotische Schwingungen. Einführungskurs für Naturwissenschaftler und Ingenieure. -M.: Mir, 1990.
2. Chaika Yu.D. Deterministisches Chaos - im Arsenal eines Funkamateurs. - Radioamatar, 1998, N9, S.12, 13.
3. Maksimov N.A., Kislov V.Ya. Chaotische und regelmäßige Dynamik autonomer selbstoszillierender Systeme mit einem pn-Übergang. - Funktechnik und Elektronik, 1997, N12, S. 1487-1492.
4. Artemenko V. SSB-Minitransceiver mit EMF für 160 m - KB-Magazin, 1997, N6, S.13-21.
5. Chaika Yu.D. Eine Familie von Selbstoszillatoren von Rauschschwingungen. - Radioamatar, 2002, N8, S.53-55.
6. Davidovich M. V. Bistabiler stochastischer Resonanzverstärker für niedrige Eingangssignal-Rausch-Abstände. - Funktechnik und Elektronik, 1996, N11, S.1332-1339.

Autor: V.Artemenko, UT5UDJ, Kiew; Veröffentlichung: radioradar.net

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