Автоматическая подстройка частоты гетеродина

16.Автоматическая подстройка частоты гетеродина. Линейный режим.

       Радикальным средством повышения стабильности частоты гетеродина является использование синтезатора частоты. Однако в ряде случаев включение синтезатора в состав приемника настолько повышает его стоимость, что  теряется целесообразность его использования. В этом случае целесообразно использовать систему АПЧГ. Рассмотрим обобщенную структуру АПЧГ.

       Если под воздействие дестабилизирующих факторов меняется частота гетеродина (ГУН), то на эту же величину меняется f_ПЧ. Это отклонение фиксируется дискриминатором, на выходе которого формируется напряжение, знак и величина которого соответствуют отклонению частоты. После фильтрации в ФНЧ напряжение воздействует на управляющий элемент (часто варикап), который компенсирует отклонение частоты ГУН.

       Если дискриминатор является частотным, то имеет место ЧАП, если отклонение частоты фиксируется с точностью до фазы и дискриминатор фазовый, то это ФАПЧ, и в этом случае в состав системы входит кварцевый генератор.

       Проанализируем простейший вариант в виде ЧАП. Различают 2 режима работы ЧАП- линейный и нелинейный. Если отклонение частоты гетеродина от требуемого значения мало и нелинейные свойства частотного дискриминатора проявляются слабо, то имеет место линейный режим, в противном случае – нелинейный.

                   Линейный режим.

       Пусть под воздействием дестабилизирующих факторов f_г отклонилась на Δf гетеродина. С целью упрощения f_ПЧ=f_Г- f_С – т.е. верхняя настройка гетеродина. За счет действия системы АПЧ расстройка гетеродина уменьшается.

Δf_Гост.=Δf_ПЧост. – отклонение ПЧ от требуемого значения.

Ещё посмотрите лекцию "Бурение нефтяных и газовых скважин" по этой теме.

Δf_Гост.= Δf_Г- Δf_Грег., где Δf_Гост. – регулирующее воздействие с выхода управляющего элемента.

Δf_Гост≈S_упр.U_дискр., где S_упр. – крутизна управляющего элемента (считаем характеристику управляющего элемента линейной), _.U_дискр≈ S_д Δf_ост., S_д  крутизна дискриминатора.

где - коэффициент частотной автоподстройки (К_ЧАП).

К_ЧАП показывает, во сколько раз уменьшается отклонение частоты гетеродина при использовании ЧАП. Увеличение К_ЧАП приводит к снижению устойчивости системы АПЧ. Для её повышения увеличивают постоянную времени ФНЧ – растёт инерционность системы. Система не успевает отрабатывать быстрые изменения частоты гетеродина, поэтому К_ЧАП, также как постоянная времени ФНЧ выбирают исходя из условий компромисса между противоречивыми требованиями: увеличение точности и быстродействия.

       Обычно в расчетах К_ЧАП не более 20-25. Если рассматривать воздействие дестабилизирующих факторов как некое возмущение, прикладываемое ко входу ГУН, то относительно этого возмущения система ведёт себя как ФНЧ, то есть НЧ возмущения подавляются, а ВЧ проходят на выход системы без изменений.