Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 47
Текст из файла (страница 47)
6.11 Гетеродинный тракт, регулировки и индикация 249 при Л1< ф„аппроксимируется прямой линией с крутизной 5.>л. Для ФД, включенного в ФАПЧ, необходимо знать зависимость крутизны (В1град или В1рад) Бел= с!Еед1г)(Л>р) от Лгр и максимачьное напряжение Еели. Напряжение Ечд является функцией только Л1'и от фазы подводимых к ЧД колебаний не зависит. В то же время величина Еед, определяемая Лгр, будет реагировать также и на изменение Лгр. Если на ФД поступают асинхронные колебания (с неравными частотами), то фазовое рассогласование между ними при Лс> = сопз1 растет по закону Лгр = 2лЛу7. В этом случае на выходе ФД образуется переменное (в данном случае гармоническое) напря>кение с амплитудой Ееде и периодом Т= 11Л1: Таким образом, статическая характеристика ФД может быть снята только при ЛТ= 0 (синхронные колебания) и Лгр г каг.
В качестве управляющих элементов используются электронные, механические и электронно-механические устройства. В настоящее время для перестройки гетеродинов во всех частотных диапазонах вплоть до СВЧ применяются в основном варикапы. К их преимуществам относятся безынерционность управления, большие пределы изменения емкости„малая потребляемая мощность. Основной недостаток варикапов связан с возникновением нелинейных эффектов в перестраиваемых цепях при больших уровнях высокочастотного напря>кения. Для варикапов справедливо следующее соотношение: (6.5) С.
= Сс111 ч- ! Е )1>р,) л, где С, — барьерная емкость р-и-перехода при запирающем напряжении Е; >1>,= (0,5...0,8)  — контактная разность потенциалов; Сс — емкость при Е= 0; л — постоянный коэффициент, зависящий от типа перехода (чаще всего л = 112). Пределы изменения Е ограничены необходимостью выполнениЯ неРавенства 1Е>1<)Е)<)Е>/, где ~Е>~ — пробивное напряжение;1Е>/ — напРЯжение, пРи котоРом поЯвлЯетсЯ пРЯ- аб гтГ> г мая проводимость р->г-перехода. В варикапных матрицах перекрытие по ем- гг„„' г >г>,.
кости С„достигает 15...20. Зависимость г . р частоты 1'; от 1Е( 1Рис. 6.12) пРедставлЯ- ! ~-кт +лт ет собой нелинейную функцию, обусловленную формулой (6.5) и связью 1; > с С„. В абсолютной системе отсчета1Е~; ' -гт2> 1штрих-пунктирные линии на ~е4 геен .'е» ',е,' рис. 6.12) она имеет вид кривой 1. Рис. 6.12 250 ГЛАВА В Введем относительную систему координат Е,; Лт'„, расположив ее начало в рабочей точке а, соответствующей напряжению ~Е„! и частоте нь Статическая характеристика УЭ, обозначаемая функцией ф'„= ЦЕ„), представлена на рис. 6.!2 той же кривой 1. Если допустить, что в начальный момент != 0 существует расстройка Лт'„'=т'; — >кь то СХ эквидистантно переместится вверх на отрезок ф„' и займет положение кривой 2. В этом случае отсчет Л)„' производится относительно а' с координатами 0; Лт';,.
Для систем АПЧ некоторые отклонения СХ от прямой линии в области малых ~Е,! несуп>ественны. Важно лишь обеспечить заданные пределы перестройки Л~„, при определенном перепаде управляющего напряжения. Поэтому вполне корректна аппроксимация СХ УЭ штриховой линией 3 с крутизной (Гц/В) возрастающего участка аз= !я !3 = = 6(Ц„ЫЕ„) при ń— >О.
Фильтр нижних частот в контуре регулирования АПЧ играет исключительно важную роль. поскольку определяет фильтрующую способность и динамические свойства системы в целом !спектральные параметры выходного сигнала, длительность и качество переходных процессов, устойчивость). Требования к характеристикам ФНЧ не только весьма жесткие, но и противоречивые (особенно в ФАПЧ). Подробно эти вопросы будут обсуждаться ниже, а здесь укажем лишь, что в зависимости от типа и назначения АПЧ в качестве ФНЧ могут использоваться как простейшие ЯС-цепи, так и синтезированные сложные многозвенные структуры. Включение в контур регулирования широкополосного УПТ необходимо для того, чтобы обеспечить заданный уровень управляющего напряжения Е„на входе УЭ, а также при необходимости изменить знак крутизны 5чл или 5ьд.
Кроме рассмотренных звеньев в АПЧ могут использоваться каскады, имеющие специфическое назначение (ключевые и фиксирующие схемы, генераторы пилообразного напряжения и др.). Характеристики системы АПЧ. Если на АПЧ после включения не действуют внешние и внутренние возмущения, т.е. система является автономной, то она может работать в двух режимах: переходном (неустановившемся) и стационарном (установившемся).
Для неавтономной АПЧ стационарный режим, вообще говоря, невозможен, так как система всегда будет переходить из одного состояния в другое, реагируя на изменяющиеся внешние и внутренние воздействия. Однако и в этом случае указанный режим наступает, если уровень всех возмущений остается таким же, как и при г = О.
Стационарный режим нельзя отождествлять с одной из его разновидностей — состоянием покоя. Например, если в следя- Гетеродинный тракт, реч>пиренеи и индикация 251 щей АПЧ у",. непрерывно меняется, то система должна все время корректировать |и т.е. совершать дни>кения и в установившемся режиме. Будем различать эффективный и неэффективный стационарные режимы. Находясь в первом, система функционирует нормально, во втором она неработоспособна (например, самовозбуждается или оказывает на гетеродин не подстраивающее, а расстраивающее действие). В дальнейшем, если не делается специальных оговорок, понятие стационарного относится к эффективному режиму.
Существуют следующие характеристики системы АПЧ: длительность вио и вид переходных процессов (апериодический или колебательный); точность, оцениваемая по остаточной ошибке (рассогласованию) в стационарном режиме (Л/„, или Л«>„„для ЧАПЧ и ФАПЧ соответственно); полосы захвата Л(,' и удержания Л~;„внугри которых возмо>кно наступление стационарного режима; помехоустойчивость (фильтрующие свойства) — способность неавтономной системы эффективно работать, находясь под воздействием помех. Полоса Л>, равна максимальной расстройке >„ относительно Г",о, при которой обеспечивается установление стационарного режима после включения АПЧ (или замыкания контура регулирования).
Величина Л):, может быть найдена и в работающей системе, если указанная расстройка произошла скачкообразно. Несмотря на то, что сам по себе процесс захвата является переходным, полосу Л1, относят к показа~елям стационарного режима, так как она характеризует лишь начальное (при 1= 0) и конечное (при ~-+ э) состояния системы. Полоса ф, определяется при включенной АПЧ как максимальная частотная расс~ройка, при которой еще сохраняется установившийся режим. При этом любые изменения ); должны происходить настолько медленно, чтобы с переходными процессами в системе можно было не считаться, Дифференциальные уравнения движения координат в системах АПЧ. Универсальным методом исследования АПЧ является составление и решение дифференциальных уравнений, описывающих движение координат в системе.
При этом оказывается возмо>кным получить все необходимые сведения о переходных и установившихся процессах. Рассмотрим неавтономную следящую систему ЧАПЧ, находящуюся под действием детерминированных возмущений. Пусть в данный момен~ т отклонения частот /;., Г, и ~, от своих номинальных значений при замкнутом контуре регулиро- ваниЯ Равны ЛЯг), ЛЛ(Г) и ф,(У) (считаем, что Г„о =До иЯ~) = — ЛЛ>(г)). Полагая, что используется «верхняя» настройка гетеродина Ко> гто), а также принимая во внимание, что при ~=ЯьЛ=Хо и Г;= /;о правая часть (6,4а) равна нулю, получаем ГЛАВА б 252 ЛЯг) = Л7;(г) — Ц(у) — л(;(г). (6.6) Уравнения звеньев с учетом обозначений рис. 6.10, а имеют вид счл(г) = з) [ЛЯг)!; ефнч(г) =К!(г) ечд(!); еу(г) = Кувклч(г)! Л7у= = 5уэеу(г), где К!(г) — коэффициент передачи ФН "1, вырам<енный в дифференциальной форме; Ку — коэффициент усиления У. Как видно, статическая характеристика УЭ аппроксимируется прямой линией с крутизной 5уэ.
Для составления уравнения ОР учтем, что независимо от того, какая из частот, участвующих в работе АПЧ, изменяется, управляющее воздействие Лугу(г) всегда направлено на коррекцию7„т.е. Л7;(г) = Л7;,(г) ь Л7у,(г), (6.7) где Л/;к(1) — отклонение собственной ~астоты колебаний гстеродина от7м при разомкнутом контурс регулирования (в свободном состоянии). В момент включения АПЧ Л7,(0) — — 0 и ЛЯ„(0) == Л/;(О) = Л7к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
