Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982) (1095886), страница 3
Текст из файла (страница 3)
9 Упрощенная функциональная схема супергетеродинного приемника, в котором для стабилизации промежуточной частоты сигнала используется система ЧАП, показана на рис. 2.1. В этом приемнике входной сигнал ис(Г) преобразуется в смесителе (СМ) на промежуточную частоту, усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) и поступает на кааслсдуккаам последующие каскады приемника каскадам (детектор, усилитель низких частот). При отсутствии системы авасй) М УПЧ ' ад топодстройки взаимная нестаСгд бильность частот входного сигна- ла и гетеродина может приводить ПГ Фнч к уходу промежуточной частоты сигнала за пределы полосы проРис. 2д пускания УПЧ и нарушению нор- мальной работы приемника.
Система ЧАП, включаемая в состав приемника для устранения этого явления, работает следующим образом. Напряжение г выхода УПЧ (рнс. 2.1) подается на устройство, называемое частотным двскримннатором (ЧД). При появлении отклонения Лга промежуточной частоты сигнала от ее номинального значения, которое совпадает с центральной частотой УПЧ, на выходе дискриминаторз возникает напряжение, зависящее от величины н знака отклонения Лгс. Выходное напряжезне дискриминатора, пройдя через фильтр нижних частот (ФНЧ), поступает на подстраиваемый генератор (ПГ) и изменяет его частоту, а следовательно, и промежуточную частоту сигнала так, что исходное рассогласование Лгз уменьшается.
В результате работы системы ЧАП промежуточная частота сигнала поддерживается близкой к центральной частоте УПЧ. Это позволяет существенно уменьшить влияние взаимной нестабильности частот передатчика н гетеродииа, сузить полосу УПЧ н повысить качество приема. Системы ЧАП применяются также в качестве автоматически перестранваемых по частоте (следящих) фильтров, осуществляюших частотную селекцию сигнала, Функциональная схема, системы ЧАП, используемой для этой цели, совпадает с изображенной на рис.
2.1. Точка съема отфильтрованного напряжения при этом выбирается'в зависимости от того, требуется ли сохранить в процессе фильтрации неизменной амплитуду сигнала нли такое требование не предъявляется. Если полезная информация заключена в амплитуде сигнала и ее необходимо сохранить, то отфильтрованное напряжение снимается с выхода УПЧ.
Полоса пропускания фильтра, построенного с использованием системы ЧАП, равна при этом полосе пропускания УПЧ. Прн изменении центральной частоты входного сигнала в результате работы системы ЧАП изменяется частота гетеродина и фильтр автоматически настраивается на новое значение частоты сигнала. В доплеровских, системах измерения скорости подвижных объ- 1О ектов (10~ полезное сообщение заключено в частоте принимаемого сигнала.
В этом случае при использовании систомы ЧАП в качестве следящего фильтра выходным напряжейием фильтра может служить напряжение подстраивасмого генератора. Фильтрация осугцествлястся следующим образом. Смесь сигнала и шума на входе системы ЧАП можно представить в виде результирующего колебания, вмеющего вызванную шумом частотную и амплитудную модуляцию.
При неблагоприятном отношении сигнал/шум глубина шумовой модуляции может быть значительной. Параметры системы ЧАП, определяющие ее быстродействие, выбираются так, чтобы колебания подстраиваемого генератора отслеживали медленные изменения частоты полезного сигнала и возможно меньше отслеживали сравнительно быстрые изменения частоты результирующего входного колебания, обусловленные действием шума. При выполнении этих требований колебания 'подстраиваемого генератора воспроизводят изменения частоты полезного сигнала.
В то жс время опи имеют значительно меньшую глубину шумовой частотной модуляции и более узкий спектр, чем результирующее колебание на входе и могут поэтому рассматриваться как результат фильтрации системой ЧАП полезного сигнала из смеси в шумом. Полоса пропускания построенного таким способом автоматически перестраиваемого по частоте фильтра зависит от быстродействия.системы частотной автоподстройки и может составлять единицы и доли герц.
Дальнейшее су)кение полосы пропускания ограничивается появлением ошибок в воспроизведении изменений частоты полезного сигнала. Информация об амплитуде и начальной фазе сигнала при рассматриваемом способе фильтрации теряется. Частота колебаний подстраиваемого генератора при безошибочной работе системы ЧАП отличается от частоты сигнала на постоянную величину, равную номинальному значению промежуточной частоты го,ч,о. Однако,этот сдвиг при измерении частоты полезного сигнала не играет существенной роли, так как заранее известен и может быть легко учтен при обработке результатов измерения.
Использование систем ЧАП в качестве демодуляторов частотно-модулированных колебаний с обратной связью по частоте рассмотрено в [11~. Элементы и математическое описание системы ЧАП. Система частотной автоподстройки, изображенная на рис. 2.1, является замкнутой системой автоматического управления. Ее можно рассматривать как систему стабилизации промежуточной частоты сигнала, в которой 'задающим воздеиствием является номинальное значение этой частоты, или как следящую систему, в которой залающим воздействием является значение частоты входного сигнала, При анализе поведения системы ЧАП последний по~дход оказывается несколько более удобным. Он и используется в дальнейшем изложении. Для анализа свойств системы ЧАП (устойчивости, быстродействия, точности слежения и других) необходимо располагать ее 11 математическим описанием, Чтобы получить его, познакомимся подробнее с отдельными элементами системы ЧАП, обращая основное внимание на ту роль, которую они играют в процессе управ.
ления частотой подстраиваемого генератора. Во многих случаях скорость протекания переходных процессов в резонансных контурах смесителя, УПЧ, частотного дискриминатора, а также в нагрузке частотного дискриминатора много выше, чем в фильтре нижних частот. При этом смеситель, УПЧ и дискриминатор можно считать элементами безынерционными по отношению к изменению частоты сигналов, поступающих на нх входы. Преобразование частоты входного сигнала, выполняемое в смесителе, описывается тогда соотношением (2.!) гле ы а — промежуточная частота сигнала, гэ„, ы,— частоты сигнала я подстранваемого генератора соответственно. . Отклонение Ьы промежуточной частоты сигнала от ее номинального значения гэ аз определяется равенством Ага =гэпе гэпг а. (2.2) При указанном выше условии безынерциопности УПЧ частоты сигналов на его входе и выходе совпадают.
В качестве частотного дискриминатора системы ЧАП используются те же устройства: частотные детекторы с расстроенными контурами, частотные детекторы с фазовым детектирбванием и другие, которые применяются н для демодуляции частотно модулированных колебаний. Принцип их работы изучается в курсе «Радиотехнические цепи и ситналы» и описан в (!2). Заметим, что различие терминов частотные детекторы и частотные дискриминаторы связано в основном с применением указанных устройств либо для демодуляции частотно-модулированных колебаний, либо в составе систем частотной автоподстройки и не является принципиальным..
Выходное напряжение частотного дискриминатора при действии на его входе сигнала и внутреннего шума приемника можно представить в виде суммы математического, ожидания (среднего значения) и центрированной случайной составляющей: и„(!)=-М (и (!))+е(г, П)=Р(Р)+5(г, Р), (2,3) где М(и„(!)) =Г(Р) — математическое ожидание выходного напряжения, зависящее от расстройка й; М вЂ” обозначение операции вычисления математического ожидания, $(1, Й) — флюктуационная составляющая напряжения и„(!); Р— расстройка промежуточной частоты сигнала по отношению к переходной- (центральной) частоте го, дискриминатора, равная ыш гэп. (2.4) Зависимость Г(!з) математического ожидания выходного напряжения частотного дискриминатора от расстройки Р называют дис- 12 криминационной характеристикой.
Качественный характер ее показан на рис. 2,2, Форма функции г"(дд), а также характеристики случайного процесса $((, й) зависят от типа и параметров УПЧ и частотного дискриминатора, отношения сигнал-шум в полосе УПЧ, наличия и характера флюктуаций сигнала н от других факторов. При малых рассогласованиях й дискриминационная характеристика линейна г'(дд) =оддд, где 5д — крутизна дискриминационной характеристики. Более подробно характеристики и некоторые варианты построения частотных дискриминаторов обсуждаются в гл. 3. Для того чтобы на выходе дискриминатора формировалось напряжение, зависящее от величины отклонения ЬРп промежуточной частоты от ее номинального значения гппрп, пеРеходнУю частотУ а, стРемЯтсЯ ГМ сделать равной в„рр. Прн этом, как сле-.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
