Автоматическая подстройка частоты должна непрерывно обеспечивать оптимальное расположение спектра принимаемого сигнала в полосе пропускания приемника при вызываемых различными причинами изменениях частоты передатчика и настройки цепей приемника.
Системы АПЧ можно разделить на два класса в зависимости от признака, на основании которого вырабатывается сигнал ошибк настройки частоты, необходимый для подстройки. Если этим признаком является отклонение частоты сигнала от переходной частоты какой-либо цепи, то говорят о частотной системе АПЧ (ЧАПЧ). Строится на базе частотного детектора. Если признаком отклонения частот для системы АПЧ является отличие фазы колебаний входящего сигнала от фазы опорного колебания, то говорят о фазовой системе АПЧВ (ФАПЧ). Строится на базе фазового детектора.
Частотная автоподстройка частоты
В состав системы ЧАПЧ промежуточной частоты входят смеситель и УПЧ. Сигнал с выхода смесителя поступает на частотный дискриминатор (ЧД), который вырабатывает напряжение, пропорциональное расстройке промежуточной частоты от переходной частоты ЧД. Это напряжение может быть усилено: в нем с помощью ФНЧ подавляются высокочастотные составляющие, вызванные наличием модуляции.
5 Настроек телевизора, наносящие вред качеству изображения | ABOUT TECH
Затем это регулировочное напряжение подается через управляющий элемент на гетеродин и подстраивает его частоту так, чтоб расстройка уменьшалась. Структурная схема системы ЧАПЧ представлена на рис. 4.32.
Рис. 4.32. Структурная схема системы ЧАПЧ
Рис. 4.33. Встречное включение варикапо в колебательной системе
В качестве управляющего элемента может быть использован любой электронный или электронно-механический прибор с управляемой напряжением реактивностью. Подстройка частот осуществляется за счет изменения реактивност колебательных контуров или резонансных систем автогенератора. Чаще всего используют варикапы. Для уменьшения нелинейности настроечной характеристики, уменьшения детекторног эффекта рекомендуется использовать встречное включение двух варикапов, как это показано на рис. 4.33.
Средством описания системы гетеродин — регулятор частоты является характеристика регулятора частоты, т. е. зависимость частоты гетеродина/г от величины регулировочного напряжения ?РСГ, ее возможный вид представлен на рис. 4.34.
Рис. 4.34. Характеристика регулятора частоты При этом вводится понятие крутизны регулятора частоты
Частотный детектор обязательно должен иметь в своей детекторной характеристике точку перехода через ноль и ось симметрии. То есть детекторная характеристика должна иметь вид, представленный на рис. 4.35.
Что такое HDR? Как его включить?
Рис. 4.35. Детекторная характеристика ЧД
При этом ЧД имеет следующие характеристики:
/0 — переходная частота, обычно выбирается равной номинальной промежуточной частоте/ном;
5ЧД = О V/А — средняя крутизна.
Одним из основных способов описания системы АПЧ является статическая характеристика, т. е. зависимость остаточной расстройк по частоте Д/0ст от начальной Д/ПдЧ. Ее вид представлен на рис. 4.36.
Рис. 4.36. Статическая характеристика системы ЧАПЧ
Основными параметрами системы ЧАПЧ являются:
- 1. Полоса захвата — это диапазон начальных расстроек частоты в пределах которого система АПЧ переходит в режим слежения, есл этот режим нс был установлен заранее.
- 2. Полоса удержания — это диапазон начальных расстроек, в пределах которого возможно сохранение режима слежения, если этот режим был установлен заранее.
- 3. Коэффициент автоподстройки частоты определяет, во скольк раз система АПЧ уменьшает начальную расстройку по частоте.
Так же эту величину можно определить через параметры системы:
Величины полосы удержания и полосы захвата определяются формой характеристик регулятора частоты и ЧД, точнее величиной апертуры ЧД и крутизной регулятора частоты, которые, в свою очередь, зависят от схемотехники этих узлов. Ширина полосы захвата обычно несколько меньше апертуры ЧД, а полосы удержания в несколько раз больше.
Фазовая автоподстройка частоты
При использовании фазового метода автоматической подстройки частоты промежуточная частота в приемнике подстраивается, путе перестройки гетеродина, под высокостабильную частоту опорного генератора (ОГ) с помощью напряжения расстройки, формируемого фазовым детектором (ФД). ФНЧ в системе ФАПЧ определяет степень е инерционности. Структурная схема системы ФАПЧ промежуточно частоты приведена на рис. 4.37.
Рис. 4.37. Структурная схема системы ФАПЧ
Одним из способов описания системы ФАПЧ, так же как и для ЧАПЧ, является статическая характеристика. Ее вид представле на рис. 4.38.
Рис. 4.38. Статическая характеристика системы ФАПЧ
Коэффициент автоподстройки системы ФАПЧ в установившемся режиме равен бесконечности, т. е. промежуточная частота будет соответствовать частоте опорного генератора с точностью до фазы. Полосы удержания Д?2У и захвата Дй3 определяются характеристиками ФНЧ и регулятора частоты.
Источник: studme.org
Автоматическая Подстройка Частоты (АПЧ)
Автоматическая подстройка частоты применяется в супергетеродинном приемнике. Частота задающего генератора передатчика и частота гетеродина приемника подвержены влиянию ряда дестабилизирующих факторов (влажность, температура, давление, изменение напряжения питания и т.п.) из-за чего частота генераторов нестабильна. Это приводит к тому, что изменяется и промежуточная частота fпр, которая равна:
fпр = | n·fг ±m·fc |, причем чаще всего используется значение fпр = fг — fс.
Для того, чтобы прием сигнала был не нарушен, необходимо расширить полосу пропускания линейного тракта приемника на величину равную :
б — коэффициент нестабильности.
В том случае, когда это расширение полосы сравнимо или больше ширины спектра самого сигнала целесообразно вводить в приемник систему АПЧ.
Принцип действия, состав и классификация систем АПЧ
Принцип действия АПЧ основан на том, что при отклонении частоты от номинального значения вырабатывается регулирующее напряжение, которое воздействует на генератор, изменяя его частоту в сторону уменьшения ошибки.
Для этого в состав АПЧ должны входить: измерительный элемент (ИЭ), фильтр низкой частоты (ФНЧ), управляющее устройство (УУ), усилитель (УПТ). Измерительный элемент вырабатывает напряжение, соответствующее отклонению промежуточной частоты от номинального значения. Фильтр подавляет несущую частоту и обеспечивает необходимую инерционность системы. Управляющее устройство воздействует на частоту генератора. Усилитель (УПТ) вводится в АПЧ для увеличения эффективности системы, иногда может отсутствовать.
Классификация систем АПЧ.
- 1. По подстраиваемой частоте:
- а) системы промежуточной частоты.
- б) системы абсолютной частоты.
- а) С непрерывным сигналом.
- б) С импульсным сигналом.
- а) инерционные (ИАПЧ).
- б) быстродействующие (БАПЧ).
В схеме Up- регулировочное напряжение.
1. б) на рисунке 2.2 представлена абсолютная система АПЧ.
Источник: studwood.net
Автоматическая подстройка частоты
Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) должна обеспечить требуемую точность настройки приёмника при воздействии дестабилизирующих факторов. Следует заметить, что АПЧ осуществляется только в супергетеродинных приёмниках. Для точной настройки таких приёмников нужно выполнение двух условий:
1) частота принимаемого сигнала соответствует частоте настройки преселектора;
2) промежуточная частота fпр=fг -fc совпадает с частотой настройки фильтров тракта промежуточной частоты.
Очевидно, из-за широкополосности преселектора определяющим является второе условие. Поэтому задача АПЧ сводится к подстройке частоты гетеродина.
Для АПЧ вводится специальная цепь АПЧ (рис. 9.10), состоящая из измерительного элемента (ИЭ), фильтра и регулятора частоты (РЧ). ИЭ вырабатывает напряжение регулировки Ерег в зависимости от отклонения частоты или фазы от опорных значений.
При этом в качестве ИЭ используются соответственно частотные или фазовые детекторы и происходит частотная или фазовая автоподстройка частоты (ЧАПЧ или ФАПЧ). Очевидно ФАПЧ более чувствительна и обеспечивает более точную настройку. Фильтр в цепи АПЧ не пропускает быстрых изменений Ерег, соответствующих модуляции соответствующего параметра, а пропускает медленные изменения Ерег, связанные с уходом частоты. Регулятор (управитель) частоты обеспечивает подстройку частоты гетеродина. В зависимости от вида регулятора частоты различают электронные (РЧ – варикап) и электромеханические (РЧ – КПЕ), причём последние в настоящее время почти не используются.
В зависимости от точки подключения АПЧ в приёмнике различают два основных вида устройств АПЧ. Устройство АПЧ, поддерживающее постоянной fпр , показано на рис. 9.11. такие устройства АПЧ называют разностными, т.к. fпр=fг –fc.
При несовпадении промежуточной частоты fпр частоте настройки фильтров тракта промежуточной частоты fопр, вырабатывается напряжение Ерег, вызывающее подстройку гетеродина. Достоинством в этом случае является то, что подстройка частоты осуществляется как при изменении частоты гетеродина, так и при изменении частоты сигнала в передатчике. Недостатком же такой системы является её неработоспособность в отсутствии сигнала.
Двухканальные системы разностной частоты (рис. 9.12) применимы при расположении передатчика рядом с приемником (например в РЛС). Для подстройки частоты создаётся второй канал. Делитель напряжения (ДН) ослабляет сильный сигнал передатчика. Устройство работает по сигналу передатчика при отсутствии сигнала на входе приёмника.
Система АПЧ, поддерживающая постоянной частоту гетеродина, показана на рис. 9.13. Такие устройства работоспособны при отсутствии сигнала, однако не компенсируется уход fпр из-за изменения частоты сигнала.
Основные показатели АПЧ определим на примере электронной ЧАПЧ приёмников непрерывных сигналов. Структурная схема соответствующей части приёмника представлена на рис. 9.14.
В качестве ИЭ используется ЧД, эталонной является частота fo нулевой точки характеристики детектирования . Высокие требования к стабильности нулевой точки выполнить просто, т.к. ЧД работает на низкой частоте. В качестве РЧ применяется варикап.
Предположим, что из-за действия дестабилизирующих факторов частота гетеродина fг изменилась на Dfнач. После срабатывания системы ЧАПЧ происходит подстройка гетеродина, в результате чего его расстройка уменьшается на Dfпод. В установившемся режиме Dfост=Dfнач-Dfпод, где Dfост – остаточная расстройка частоты гетеродина.
Эта расстройка вызывает на выходе ЧД появление напряжения , где Sчд – крутизна характеристики детектирования. После фильтра с коэффициентом передачи Кф напряжение Ерег=КфSчдDfост. Напряжение Ерег производит подстройку частоты гетеродина на величину Dfпод= Ерег Sрег= Sрег SчдКфDfост. (Sрег – крутизна характеристики РЧ). Учитывая, что Dfост=Dfнач-Dfпод, получаем Dfост=Dfнач- Sрег SчдКфDfост или
Согласно (9.1) цепь АПЧ уменьшает начальную расстройку в КАПЧ раз, где
В реальных цепях ЧАПЧ К АПЧ »20¸50. Очевидно, К АПЧ =Dfнач/Dfост>>1 при работающей АПЧ. Если Dfост достигает значения Dfчд (рис.9.14), то происходит срыв АПЧ. Полосу частот Пуд=2Dfнач, при выходе за которую АПЧ перестаёт работать, называют полосой удержания.
Если же при неработающей АПЧ расстройка постепенно уменьшается, то система АПЧ начинает работать при Dfнач=Dfост= Dfчд . Полосу пропускания Псх=2Dfнач, при которой происходит восстановление АПЧ, называют полосой схватывания. При этом Пуд >> Псх.
Вопросы для самопроверки
1. Какие способы регулировки усиления резонансного усилителя Вы знаете?
2. Каким образом осуществляется режимная регулировка коэффициента усиления усилителя и каковы её преимущества и недостатки?
3. Объясните, как могут использоваться аттенюаторы для регулировки коэффициента усиления радиотракта приёмника?
4. Проведите сравнительный анализ прямой, обратной и комбинированной АРУ.
5. Каково назначение основных элементов цепи АРУ?
6. Почему в обратной АРУ принципиально нельзя получить идеальную характеристику регулирования?
7. Каково назначение фильтра в цепи АРУ и как он рассчитывается?
8. Что общего между ЧАПЧ и ФАПЧ и чем отличаются эти системы друг от друга?
9. Объясните принцип действия ЧАПЧ в приёмниках непрерывных сигналов.
10. В каких приёмниках используется двухканальная разностная АПЧ и почему?
Дата добавления: 2021-04-21 ; просмотров: 374 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник: poznayka.org