Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982) (1095886), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Период ее равен 2я. Форма характеристики Р(~р) зависит от схемы фазового детектора и соотношения амплитуд (7, и (7о. Во многих случаях, как показано в гл. 3, фазовый детектор выполняет перемножение поступающих на его входы напряжений. При этом дискриминационная характеристика Е(~р) имеет сннусоидальную форму Е(~р)=а — ''з!и <р=А гйп оо, ггосо (2.15) 2 где и — коэффициент пропорциональности. Отметим, что при раасогласоваиии ~р=яоо — орь равном нулю, напряжение сигнала и напряжение подстраивасмого генератора, как видно из (2.11), (2.12), сдвинуты по фазе на 90'.

Это необходимо учитывать в некоторых применениях систем ФАП, таких, например, как узкополосная фильтрация сигнала, формирование опорного напряжения для синхронного амплитудного детектора, когерентное суммирование нескольких колебаний и в других случаях. Управляющее напряжение иф(!), снимаемое с фильтра ФНЧ (рис. 2.7), связано с напряжением и„(!) линейным дифференциальным оператором Кф(р): и, Я=Кф(р)и„(!).

(2. 16) Зависимость частоты подстраиваемого генератора оо, от управляющего напряжения иф, снимаемого с выхода фильтра, описывается теми же уравнениями (2.9), (2.10), что и в системе ЧАП. Так как в фазовом детекторе напряжения сигнала и подстраиваемого генератора сравниваются по фазе, необходимо от частоты го„падстраиваемого генератора перейти к его фазе оо,. Этот переход описывается выражением Применение системы ФАП в качестве следящего фильтра дополнительно иллюстрируется изображенной на рис. 2.9 схемой синхронногй амплитудного детектирования амплитудно-модулированного сигнала. В этой схеме перемножение амплитудно-модулированного сигнала и,(1) = У,о(!+щ,(1)) з1п шв1, входящего в смесь Пах(1) С ОПОРПЫМ 11аПРЯЖЕПИЕМ Цоп(1) — Уээ!ПШО( ПРОВОДИТСЯ В аМ- плнтудном синхронном,детекторе (АСД). Формирование опорного напряжения осуществляется системой ФАП, в состав которой входят фазовый детектор фд фнч (ФД), фильтр нижних частот (ФНЧ), подстраиваемый генератор (ПГ).

Система ФАП играет при этом роль узкополосного фильтра, выделяющего из входной смеси сигнала и шума колебание с несущей частотой шо принимаемого амплитудно-модулированного -пал 111 сигнала. В режиме слежения среднее зна- и, 01 бьп чение выходного напряжения фазового дс- .

° Ядц тектора близко к нулю. При этом, как отмечалось ранее, фаза колебаний подстраи- Рис. 2.9 ваемо го генератора отличается от фазы входного сигнала на 90'. Чтобы получить опорное напряжение, сиифазное с напряжением несущей, в схему включен фазевращатель (ФВ-90), который пзмепяет фазу поступивших па его вход колебаний на 90' Рассмотрим еще несколько вариантов систем ФАП различного назначения и построим их структурные схемы. Одним нз распространенных применений системы ФАП является демодуляцвя сигналов с частотной н фазовой модуляцией. Применяемая для этой цели система ФАП получила название синхронно-фазовый детектор с обратной связью по частоте илн просто синхронно-фазовый детектор.

Функциональная и структурная схемы системы ФАП указанного назначения совпадают с изображенными ца рис. 2.7 и 2.6. Параметры системы выбираются так, чтобы подстраиваемый генератор отслеживал изменение частоты частотно-модулированного принимаемого сигнала. Напряжение па входе падстраиваечого генератора при этом отображает закон модуляции сигнала и является выходным эффектом демодулятора.

Достоинством свнхроино-фазового детектора по сравнению с обычным (не- следящего типа) частотным детектором является бблъшая помехоустойчивость. В обычном частотном детекторе резкое (пороговое) ухудшение помехоустойчивости происходит, когда выбросы шума на входе детектора достигают уровня сигнала. Благодаря использованию опорного напряжения, значительно превосходящего по амплвтуде сигнал и шум, в синхронно-фазовом детекторе такого явления не возникает. Пороговое ухудшение помехоустойчивости в синхронно-фазовом детекторе также имеет место, но связано с иными, чем в обычном частотном детекторе, прнчивзми н возникает при меньших уровнях входного сигнала.

В синхронно-фазовом детекторе оно определяется ростом ошибки слежения н срывами режима сопровождения прп ухудшении отношения сигнал-шум иа входе системы, Исследования показали, что выигрыш в пороговом отношении сигнал.шуи при использовании синхронно-фазового детектора составляет 5...6 дБ по сравнению с обычным частотным детектором [!1). Для стабилизации промежуточной частоты сигнала в радиоприемных устройствах используют систему ФАП с опорным геперато- 19 ром (рис. 2.10), В этой системе входной сигнал преобразуется в смесителе (См) на промежуточную частоту, проходит через усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и сравнивается по фазе с напряженнем опорного генератора (ОГ) в фазовом детекторе (ФД).

г — -з г — ~-~ ЯЯ вэ! чз-90 ь-! ясд 1-.-'" с з ч 3 Рис. 3.10 При наличии фазового рассогласования на выходе фазового детектора появляется напряжение, изменяющее частоту и фазу колебаний подстраиваемого генератора (ПГ) и, следовательно, частоту и фазу напряжения промежуточной частоты на входе детектора так, что исходное рассогласование уменьшается. В результате работы системы автоподстройки промежуточная частота сигнала поддерживается равной частоте опорного генератора, величина которой совпадает с номинальным значением промежуточной частоты. В рассматриваемой системе фазовой автоподстройки достигается не только стабилизация промежуточной частоты сигнала, но и «привязка» фазы колебаний сигнала иа промежуточной частоте к фазе колебаний опорного генератора.

Это позволяет, в частности, проводить синхронное амплитудное детектирование входного сигнала. Необходимые для этой операции элементы: фазовращатель (ФВ-90), вносящий фазовый сдвиг на 90', н:амплитудный синхронный детектор (АСД), показаны на рис. 2.10 пгтриховыми линиями. Построим структурную схему системы ФАП с опорным генератором. Фаза ~раз(!) сигнала на выходе смесителя гр., (!) =р. (!) — гр. (!), (2. 18) где ~р,(!), чь (!) — фазы колебаний сигнала и подстраиваемого генератора. Если полоса пропускания УПЧ значительно превышает полосу пропускания фильтра нижних частот, то УПЧ можно приближенно считать безынерционным устройством, не изменяющим фазу усиливаемого сигнала, При этом разность фаз ~р колебании, действующих на фазовый детектор, равна р (!) = р., (!) — р.,(!), (2.19) где р,„(!) — фаза колебаний опорного генератора. Функционирование остальной части схемы описывается уравневиями (2.9), (2.13) — (2.16).

Зги уравнения вместе с (2.18), (2.19), позволяют построить структурную схему данного варианта системы ФАПЧ. Опа показана на рис. 2.!1. го Система ФАП позволяет сформировать перестраиваемые по частоте колебания с высокой стабильностшо. Функциональная схема системы ФАП, применяемой для этой цели, показана на рис. 2.12. В ~этой схеме напряжения перестраиваемого генератора (ПГ) и высокочастотного эталонного генератора (ЗГ) преобразуются в Рис.

2.!2 Рис. 2,П смесителе (СМ) на промежуточную частоту. На |фазовый детектор (ФД) поступают напряжение промежуточной частоты сигнала и напряжение генератора сдвига (ГС). При наличии фазового рассогласования между этими напряжениями на выходе ФД появляется управляющее напряжение, которое изменяет частоту подстраивавмого генератора. В результате работы системы, автоподстройки частота преобразованного смесителем сигнала поддерживается равной частоте генератора сдвига.

Частота подстраиваемого генератора Ф, при этом равна разности частот эталонного генератора и генератора сдвига, т. е. Ф,=шз„— ш, . Выходным напряжением системы является напряжение подстраиваемого генератора. Перестройка его частоты осуществляется изменением частоты генераторл сдвига.

Величина последней вы~бирается значительно меньшей, чем частота эталонного генератора. Поэтому относитсль-' нзя нестабильность частоты сформированных системой колебаний определяется в основном нестабильностью частоты эталонного пенератора и получается малой. Структурная схема рассмотренной системы ФАП близка к изобрпжеппой пд рис. 2.11 и отличается от нее отсутствием флюктуацпопного шума с(1), а также заменой ~фазы сигнала грс(1) на фазу эталонного генератора артс(1) и фазы опорного генератора гр,„(1) па фазу генератора сдвига ез, .

При использовании системы ФАП в качестве следящего фильтра к ней предьявлаются требования высокой степени фильтрации шумов и успешной работы прн первоначальном несовпадении частот сигнала и подстраиваемого генератора. Этн требования противоречивы, так как выполнение первого из нпх связано с уменьшением быстродействия системы, а выполнение второго— с его увеличением.

Существуют различные способы удовлетворения отмечениык противоречивых требований. К их числу относятся: коммутация параметров фильтра нюкних частот через некоторое время после начала работы системы, применение нелинсйных фильтров, включение в состав фильтра интегратора и др. Одним из эффективных путен решения укаэанной зада1и является применение системы ФАП с дополнительным модулятором фазы 115) Функциональная схема такой системы показана на рпс. 2.13.

Эта схема отличается от изобралгенной на рис. 2.7 включением доиолиительного фильтра ФНЧ2 и фазового 21 модулятора ФКь Напряжение с выхода фазового детектора в рассматриваемой системе не только управляет частотой подстраиваемого генератора, но и, пров. дя через фильтр ФНЧ2, с помощью фазового модулятора дополнительно изменяет фазу колебаний, поступающих ва фазовый детектор. Включение в систему ФАП дополнительной цепи регулирования, состоящей из фильтра н фазового модулятора, позволяет, не изменяя быстродействия системы в целом, увеличить инерционность фильтра ФНЧ! н снизить тем самым флюктуации фазы подстрапваемого генератора, вызванные действием внутреннего шума приемника. Рис.

Характеристики

Список файлов книги