Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 46
Текст из файла (страница 46)
от разности у(1) — х,(1). Инсрциош~ый элемент (ИЭ) придает системе необходимые ди~!амичсскис и спектральные свойства. Усилитель (У) служит для формирования требуемого уровня сигнала управления е„(1), прило>конного к элемеюг» УЭ, управляющему состоянием ОР. Эффективная работа САР возмо>кна при условии, что в КР создается ООС по регулируемому параметру. Только в этом случае управлякнцее (корректиру!ощее) воздействие Ах,(1), выработанное УЭ, буде~ направлено в сторону компенсации возникшего между х(1) и »(!) несоответствия. Часто, особенно в АПЧ, у(!) не только воздейсз вус~ ца ДР, !ю и участвует в приведении х(1) к х (!).
Гетеродинный тракт, регулировки и индикация 245 Распространен вариант построения САР, при котором у(1) воздействует только на ТП, а вся информация о рассогласовании между у(1) и х(1) содержится в величине х,(1), сравниваемой в ДР с его внутренним параметром. На работу САР влияют не только полезные сигналы, но и вредные возмущения, препятствующие нормальной работе системы. Последние всегда можно свести к двум разновидностям: внутренним р„и„(1) и внешним р,„(1) помехам.
С этой точки зрения САР может быть охарактеризована как активный фильтр, призванный переда~ь входную величину на выход с наименьшими искажениями и подавить нежелательные компоненты. Особенно наглядна такая трактовка для системы АПЧ. В зависимости от вида задающег о воздействия на САР различают следящие системы и системы стабилизации. В первых у(1) изменяется во времени, во вторых — представляет собой постоянную величину. Происходящие в АПЧ процессы подчиняются тел»ке закономерностям, что и процессы в САР. Следует только оговориться в отношении физического смысла у(1) и х(1).
Дело в том, что на ДР воздействуют нс сами эти величины, а сигналы, параметрами которых являются частота о> = 2я( или фаза г1>. Между ними существует однозначная связь, которая для приращений Лгл и Лгр имеет вид Лгр = Лщ1 (прн Лоэ = сопз1) или в более общем случае Лгр(1) = 1 Лго(1) г11 .
(6.3) а Отсюда следует, что для получения сигнала ошибки можно воспользова> ься как частотой, так и фазой колебаний и строить ДР в виде ЧД или ФД. Согласно этому признаку АПЧ разделяются на два класса систем: частотные (ЧАПЧ) и фазовые (ФАПЧ). Широко используется также комбинированная частотно-фазовая автоподстройка частоты (ЧФАПЧ). Несмотря на то, что между ЧАПЧ и ФАГ1Ч много общего, различия между ними также весьма существенны.
Для того чтобы лучше понять эти важные обстоятельства, .>еоретичсское рассмотрение обеих систем проводится параллельно. На рис, 6.10, г>, б приведены обобщенные структурные схемы АПЧ гетеродина, выполняющие функции следящей системы и системы стабилизации частоты. На рисунках не изобра>кены ВЦ и УРЧ приемника. На рис.
6.10, а отсутствует также блок ИЗВ, так как здесь задающее воздействие и внешняя помеха образуются в окружаюьцем пространстве. Поскольку наименования некоторых звеньев отличаются от принятых в САР, на рис. 6.!О их названия дублируются в терминах рис. 6.9, Сплошными линиями показаны следящая ЧАПЧ и система стабилизации ФАПЧ, штриховыми— следящая ФАПЧ и система стабилизации ЧАПЧ. гллвл б 246 ~ах( Х( 1( Уу(0 би б) Рис.
блв На рис. 6.10, а ТП состоит из преобразователя частоты (ПЧ) и УГ1Ч, входящих в линейный тракт приемника. Изменения частоты принимаемого сигнала Я() (задающего воздействия) должны отслеживаться регулируемой (выходной) величиной т",(() с тем, чтобы разность между ними в любой момент была возможно более близкой к(„. Этот эффект достигается благодаря сравнению в ЧД мгновенного значения частоты Г„,(() с внутренним параметром частот.- ного дечектора — переходной частотой т'„'.
Сигнал ошибки ецд(() после прохождения через ФНЧ и усиления в У преобразуется в управляющее напряжение е ((), приложенное к УЭ. Под воздействием е,(() частота (,(() изменяется на ф„(() в сторону уменьшения рассогласования между Я() иД(). Управляющий элемент обычно входит в колебательный контур автогенератора — гетеродина (Г), поэтому УЭ и Г объединены в одном звене. Гетеродинный тракт, регулировки и индикация 247 Если допустить, что стабильности частот /'„и ); одинаковы, то система ЧАПЧ, как нетрудно понять, осуществляет также слежение за частотой настройки контуров УПЧ. В следящей схеме ФАПЧ (ЧАПЧ разомкнута в точке !) сигнал ошибки еед(г) зависит от разности фаз сравниваемых в ФД колебаний с частотами )е и опорной )„н, формируемой в опорном (эталонном) генераторе ОГ.
Стабильность частоты Г.„называемой в дальнейшем частотой сравнения/;„определяется кварцевым резонатором. При отклонении )",„(г) от у",» напрях<ение ег(1) будет стремиться ликвидировать это расхождение, изменяя частоту колебаний гетеродина. Процессы в системе автоматической стабилизации Г, протекают с физической точки зрения аналогично рассмотренным ньиве, хотя структурные схемы, приведенные на рис. 6.10, а и б, во многом отличаются друг от друга. Во-первых, на рис, 6.10, б трак~ приведения контура регулирования ТПР включает в себя обособленные от линейного тракта приемника каскады ПЧР и УПЧР.
Во-вторых, функции ИЗВ на рис. 6.10, б выполняет датчик опорных часто~ (ДОЧ), в котором формируется сетка из л дискретных частот /.',г, ..., ~'„н ..., Г,„». При рассмотрении работы системы автоподстройки (рис. 6.10, б) отклонением )", от ~;е можно пренебречь. Частота.Г„в результате действия АПЧ должна быть как можно более стабильной, если, разумеешься, принять, что Ге =„Гее. Система автоматической стабилизации частоты выполняет по существу функции активного фильтра, выделяющего колебания той или иной частоты сетки опорных частот и подавляющего побочные комбинационные продукты, возникающие в ДОЧ. Датчик опорных частот совместно с АПЧ образует одну из разновидностей СЧ (см. з 6.6). Выходным каскадом СЧ служит гетеродин с номинальными частотамиГг, ..., Гь ...,)'„„.
Если приемник должен быть настроен на Гггь то в СЧ синтезируется такая частота Гь которая удовлетворяла бы равенству )ц= Гг,+ /;,а. При использовании ФАПЧ в схеме рис. 6.10, б в ДОЧ формируется также частота ~.я = /;,. Если („'н)т, то );,„, отличаемся от/гр и в сис~еме возникает управляющее воздействие гз);(у), компенсирующее расстройку )'„ относительноД. Одновременное включение ЧАПЧ и ФАПЧ в общий контур регулирования образует комбинированную систему ФАПЧ.
Статические характеристики звеньев системы АПЧ. Ддя анализа АПЧ необходимо знать зависимость выходных величин от входных воздействий для каждого звена, участвующего в процессе автоподстройки частоты. Статическая характеристика (СХ) устанавливает указанную зависимость в стационарном режиме.
В предположении безынерционности данного звена можно пользоваться СХ и при анализе переходных процессов в АПЧ. В даль- ГПАВА В 248 нейшем считается, что это допущение справедливо для всех звеньев, кроме ФНЧ вЂ” основного носи~ела инерционности в контуре регулирования. Для ФНЧ долм<ны быть известны не только АЧХ и ФЧХ, но и переходная характеристика.
Определим статические характеристики ЧД и ФД: Ечд= т)(Л/') и Ефд= >!>(Л4>), где в левых частях фигурируют постоянные напря>кения; Л/ — частотная расстройка/., (или /„„) относительно /",; Лс> — разность фаз подводимых к ФД колебаний. Очевидно, что для схемы рис. 6.10, а ЛГ=~„,-./;=Х -Х -Х, (6.4,а) а для рис. 6.10, б лГ=-~„„- Г. =-Г -Л., -Л (6.4, б) На рис. 6.11, а приведена типичная СХ частотного детектора с переходной частотой Г„задаваемой резонансными контурами, а на рис. 6.11, б — косинусоидальная СХ фазового детектора (см. 8 5.10— 5.13).
В последнем случае имеется множество значений переходных разностей фаз Л1р, >= (2/-ь 1)л/2, где / = О, 1, 2, ... Существуют и другие конфигурации статических характеристик ЧД и ФД, вносящие специфические особенности в работу ЧАПЧ и ФЛПЧ Однако основные закономерности работы обоих видов систем автоподстройки можно выяснить из анализа изобра>кенных кривых. Из рис.
6.11 становится понятным, почему к названиям частоты /; и разности фаз Лд, добавляется слово «переходная»: они соответствуют параметрам, при которых СХ переходят через нуль, т.е. полярности Ечд и Е>,д изменяются. Для определения характеристик ЧАПЧ необходимо знать крутизну статической характеристики (В/Гц) в начале координат 5чл= !д а = ЙЕчдЫ(Л/) при Л/ — +О, абсписсу Л/„„максимальное напря>кение Ечл. Существенное значение имеет форма падающей ветви кривой при Л/-+Л/„. В то же время степень отклонения начального участка характеристики от линейного закона, которая важна для оценки искажений, возникающих при детектировании ЧМ колебаний, в ЧЛПЧ роли не играет. По атой причине функция т!(Л/) а> Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
