Системы автоматической подстройки частоты применяются для стабилизации частоты генерируемых колебаний, слежения за частотой сигнала в радиоприемных устройствах, в демодуляторах частотно-модулированных колебаний с обратной связью по частоте и др.
Функциональная схема АПЧ супергетеродинного приемника (рис. 5.8) содержит в своем составе смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), частотный дискриминатор (ЧД), фильтр низкой частоты (ФНЧ) и управитель гетеродина (УГ). Входной сигнал U с(t) с частотой w c преобразуется в смесителе в напряжение промежуточной частоты w пр, затем усиливается усилителем промежуточной частоты и подается на частотный дискриминатор. Если промежуточная частота w пр отличается на Dw от ее номинального значения w пр0, то на выходе ЧД возникает напряжение, значение и знак которого зависят от значения и знака отклонения промежуточной частоты Dw. Напряжение с ЧД U чд через ФНЧ подается на гетеродин (Г), частота которого перестраивается, обеспечивая минимальное рассогласование значения w пр от номинальной частоты w пр0.
Что такое HDR? Как его включить?
Рис. 5.8 — Функциональная схема системы АПЧ
Отклонение промежуточной частоты сигнала w пр от номинального значения
Dw = w пр – w пр0 = Dw c – Dw г, (5.9)
где w пр = w c – w г, w c = w c0 + Dw c – частота входного сигнала; w г = = w г0 + Dw г – частота гетеродина; Dw c, Dw г – отклонение частот входного сигнала и гетеродина от номинальных значений w c0, w г0.
Напряжение на выходе ЧД является функцией отклонения промежуточной частоты от номинального значения
u чд = F (Dw). (5.10)
Зависимость F (Dw) называют дискриминационной характеристикой (рис. 5.9). При малых значениях Dw дискриминационная характеристика линейна, и выражение (5.7) принимает вид
u чд = k чд Dw, (5.11)
где k чд – коэффициент передачи ЧД (крутизна дискриминационной характеристики).
Рис. 5.9 — Дискриминационная характеристика частотного детектора
Под действием напряжения, снимаемого с фильтра U ф= K ф U чд, K ф – коэффициент передачи ФНЧ, частота гетеродина перестаивается на
где K г – коэффициент передачи управителя гетеродина (УГ).
Из выражений (5.6), (5.8) и (5.9) следует, что ошибка регулирования промежуточной частоты в системе АПЧ может быть определена по выражению
, (5.13)
где K = K чд, K ф, K г – коэффициент передачи системы АПЧ.
Уравнениям (5.6) – (5.10) соответствует структурная схема представленная на рис. 5.10.
Рис. 5.10 — Структурная схема системы АПЧ
Структурная схема системы АПЧ учитывает дестабилизирующие факторы, влияющие на точность ее работы: n (t) – флуктуационная составляющая напряжения, поступающая с дискриминатора; dw г – нестабильность гетеродина.
Как настроить цифровые каналы на телевизоре
Источник: studopedia.ru
Автоматическая подстройка частоты
Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) Принцип действия и виды систем апч АПЧ должна обеспечивать требуемую точность настройки РПУ при воздействии дестабилизирующих факторов. Случайные изменения частоты гетеродина приводят к изменению промежуточной частоты 
Поэтому задача АПЧ сводится к подстройке частоты гетеродина для точного соответствия промежуточной частоты частоте, на которую настроен тракт ПЧ. Для АПЧ вводится специальная цепь АПЧ (рис. 1), состоящая из измерительного элемента (ИЭ), фильтра (Ф) и регулятора частоты (РЧ). 
Рис.
1 Цепь АПЧ. Измерительный элемент вырабатывает напряжение регулировки. В зависимости от вида ИЭ различают частотные и фазовые системы АПЧ. В системах с частотной АПЧ измерительный элемент оценивает отклонение частоты напряжения на входе цепи АПЧ от эталонного значения. В качестве ИЭ используется частотный детектор.
В системах фазовой АПЧ в качестве ИЭ используется фазовый детектор, оценивающий отклонение фазы напряжения на входе цепи АПЧ от фазы эталонного (опорного) напряжения. Фильтр в цепи АПЧ по аналогии с фильтром АРУ не пропускает быстрых изменений напряжения, а пропускает лишь медленное изменение напряжения, связанное с уходом частоты гетеродина. Регулятор частоты (РЧ) обеспечивает подстройку частоты гетеродина. В зависимости от точки, к которой в цепях приемника подключена цепь АПЧ, различают два вида устройств АПЧ. Устройство АПЧ, поддерживающее постоянной промежуточную частоту приведено на рис. 2. 
Рекомендуемые материалы
Маран Программная инженерия
Программная инженерия
Техническое задание
Инженерная графика
Вариант 26 — Соединение винтом — 3D-модели
Инженерная графика
700 290 руб.
РК №2 — Вариант 26
Метрология, стандартизация и сертификация (МСиС)
399 149 руб.
Сборка В-263 + эскизы
Инженерная графика
Домашнее задание (вариант №ТМ26)
Технология энергомашиностроения
Рис. 2 Разностная АПЧ. Поскольку ПЧ равна разности частот гетеродина и сигнала такие устройства АПЧ называют разностными. В этом устройстве цепь АПЧ подключается к выходу УПЧ приемника (рис. 2).
При появлении отклонения ПЧ от номинального значения вырабатывается напряжение, которое подстраивает частоту гетеродина. Устройство разностной АПЧ работоспособно только при наличии на входе приемника сигнала. В этом случае АПЧ обеспечивает подстройку приемника, как при изменении частоты гетеродина, так и при изменении частоты сигнала в передатчике.
Двухканальная система разностной частоты (рис. 3) применима при расположении передатчика рядом с приемником, что характерно, например для РЛС. 
Для подстройки создается второй канал и поскольку от передатчика поступает сильный сигнал его необходимо ослабить делителем напряжения (ДН). На выходе преобразователя частоты (ПрЧ2) второго каскада образуется напряжение частоты 
, которое после усиления в УПЧ поступает в цепь АПЧ.
Устройство (рис. 3) работоспособно при отсутствии сигнала на входе приемника. Структурные схемы АПЧ, работоспособные при отсутствии сигнала приведенные на рис. 4а и 4б не устраняют изменений промежуточной частоты из-за изменений частоты сигнала. Цепь частотной АПЧ (рис.
4а) включает в себя частотный детектор, фильтр и регулятор частоты. Фазовая АПЧ (рис. 4б) позволяет сравнивать фазы колебаний гетеродина и опорного генератора (ОГ). В качестве измерительного элемента в фазовой АПЧ используется фазовый детектор (ФД). Напряжение регулировки в фазовой АПЧ зависит от сдвига фаз между колебаниями подстраиваемого и опорного генераторов.
По сравнению с частотной АПЧ фазовая АПЧ более чувствительна, т.к. реагирует даже на самое малое расхождение частот. 
Рис. 4 а) Частотная АПЧ. 
Рис 4 б) Фазовая АПЧ.
В зависимости от вида регулятора частоты различают электронные и электромеханические системы АПЧ. В электронных системах АПЧ в качестве регулятора частоты используется варикап, в электромеханических – электродвигатель. Наибольшее распространение на практике нашли электронная частотная и фазовая АПЧ.
Для оценки качества работы электронных частотных АПЧ приемников непрерывных сигналов (рис. 2) используются такие параметры как: 1. Остаточная расстройка – это допустимое отклонение частоты от номинального значения.
2. Коэффициент автоподстройки – это отношение расстройки частоты Δf при разомкнутой системе АПЧ к остаточной расстройке 
: 
(1) 3. Полоса удержания – это полоса промежуточных частот в пределах которой система АПЧ удерживает промежуточную частоту близкой к номинальному значению. 4. Полоса захвата — это полоса частот, в пределах которой происходит захват частоты принимаемой станции системой АПЧ и после чего настройка приемника сохраняется при отклонении промежуточной частоты в пределах полосы удержания.
Характеристики измерительного элемента (ИЭ) и регулятора частоты (РЧ) приведены на рис. 5а и 5б. 
Рис. 5 а) Характеристика ИЭ. 
Рис.
5 б) Характеристика РЧ (варикап). При изменении промежуточной частоты на Δf изменяется напряжение на выходе частотного детектора на ΔU (рис. 5а).
Это изменение напряжения ΔU, подаваемое на варикап изменяет частоту гетеродина, так чтобы свести расстройку 
к нулю, т.е. характеристики регулятора частоты и измерительного элемента должны быть зеркальными. Чем больше крутизна частотного детектора и регулятора частоты (тангенс угла наклона соответствующей характеристики), тем больше коэффициент автоподстройки (2).
(2) В реальных цепях электронной частотной АПЧ выражение (2) принимает значение 
= 20 ÷ 50. Электронная частотная АПЧ приемников импульсных сигналов приведена на рис.
6. Вам также может быть полезна лекция «20 Тгс наливных грузов». 
Рис. 6 Схема АПЧ приемников импульсных сигналов. В инерционных цепях АПЧ приемников импульсных сигналов постоянная времени выбирается много больше периода повторения импульсов.
Цепь АПЧ состоит из частотного детектора – ЧД, усилителя видеоимпульсов – ВУ, пикового детектора – ПД, фильтра – Ф и регулятора частоты – РЧ. 
(3) где 
и 
– коэффициенты передачи видеоусилителя и пикового детектора. В быстродействующих цепях импульсных АПЧ подстройка производится в пределах действия одного импульса.
Поделитесь ссылкой:
Рекомендуемые лекции
- Политическая жизнь в довоенном Кыргызстане
- 9.5 Церковный раскол
- Часть 9
- 20 Тгс наливных грузов
- 20 Фиктивный брак
Свежие статьи
Обзор программы Экранная Студия. Как записать видео с экрана
Как и где студенту составить резюме?
Правила оформления презентации для студентов в 2023 году
С Новым 2023 годом!
Как студенту выбрать ноутбук и принтер?
Источник: studizba.com
Автоматическая подстройка частоты (Блок АПЧ)
Изменение частоты магнетрона и гетеродина в процессе работы, вызванное изменением температуры или питающих напряжений, приводит к изменению промежуточной частоты. В результате этого коэффициент усиления УПЧ, настроенного на номинальную промежуточную частоту, может так сильно уменьшиться, что импульсы на выходе приемника будут иметь очень малую амплитуду или совсем отсутствовать. Поэтому, возникает необходимость подстраивать частоту гетеродина (в магнетронах, применяющихся в судовых РЛС, изменение частоты невозможно).
Как отражательный клистрон, так и генератор на диоде Ганна имеют возможность подстройки частоты либо механическим, либо электрическим способом. Механическая подстройка частоты гетеродина производится обычно при его замене или смене магнетрона. Осуществляется она изменением частоты объемного резонатора непосредственно в блоке СВЧ приемопередатчика. Электрическая подстройка производится изменением напряжения, дистанционно с пульта управления индикатора РЛС.
Если стабильность частоты клистрона или магнетрона невысока, то слишком частая подстройка вручную отвлекает внимание оператора и делает всю РЛС малонадежной. Этот недостаток устраним при наличии в РЛС автоматической подстройки частоты.
Для осуществления АПЧ применяют специальную схему, которая изменяет частоту гетеродина таким образом, чтобы промежуточная частота всегда оставалась постоянной.
Схема АПЧ работает обычно от собственного смесителя СМ (рис. 2.46, а). К смесителю АПЧ поступают непрерывно вырабатываемые колебания гетеродина Г с частотой fг и импульсные колебания магнетрона с частотой fм, ослабленные аттенюатором до уровня, не опасного для смесителя. Применение отдельного смесителя АПЧ обеспечивает независимость работы схемы АПЧ от уровня отраженных импульсов (эхосигналов).
Импульсы промежуточной частоты, полученные на выходе смесителя, поступают в УПЧ, где усиливаются двумя-тремя каскадами, а затем подаются на дискриминатор Д.
Дискриминатор представляет собой частотный детектор, вырабатывающий видеоимпульсы, полярность и амплитуда которых зависят от знака и величины отклонения (расстройки) промежуточной частоты fпч = fг — fм относительно её номинального значения (60 МГц).
Рис.2.46. Автоматическая подстройка частоты:
а) функциональная схема,
б) частотная характеристика дискриминатора
Если промежуточная частота не равна ее номинальному значению, то на выходе дискриминатора появляются импульсы либо положительной полярности при fпч ‹ fпч.ном. либо отрицательной при fпч>fпч. ном. Амплитуда этих импульсов при расстройке в пределах нескольких мегагерц от номинального значения промежуточной частоты возрастает, а затем падает. Амплитуда импульсов на выходе дискриминатора равна нулю, если fпч.= fпч.ном., а также при очень значительной расстройке (рис. 2.44, б). Вблизи от точки fпч =fпч. ном. характеристика линейна и при переходе через эту точку напряжение на выходе дискриминатора меняет знак.
Если на вход дискриминатора подается синусоидальное напряжение с частотой fпч. ≠fпч ном. в виде периодически повторяющихся радиоимпульсов с частотой повторения РЛС, то на выходе дискриминатора появятся видеоимпульсы, амплитуда и полярность которых зависят от знака и величины расстройки подводимой промежуточной частоты от ее номинального значения. В некоторой полосе слежения зависимость получается линейной.
После усиления импульсов дискриминатора видеоусилителем ВУ они поступают в исполнительную схему И, которая преобразует эти импульсы в постоянное напряжение, управляющее частотой гетеродина. Исходное напряжение, подаваемое на гетеродин, устанавливается потенциометром РПЧ таким образом, чтобы работа схемы АПЧ происходила в пределах полосы слежения. При этом малейшие отклонения частоты от номинального значения отслеживаются схемой, и промежуточная частота сохраняется всегда постоянной и равной 60 МГц.
Качество подстройки частоты приемника всегда может быть проверено с помощью различных контрольных приборов РЛС или непосредственно по изображению на ее экране. В случае неисправности схемы АПЧ переходят на ручную подстройку, добиваясь наиболее качественного изображения на экране ИКО окружающей обстановки с максимальной дальностью обнаружения удаленных объектов.
Видеоусилитель.
Видеоусилители применяются в РЛС для усиления сигналов, поступающих с выхода детектора приемника, до уровня, обеспечивающего нормальную работу оконечных устройств РЛС. Для того чтобы при воспроизведении сигналов терялось как можно меньше полезной информации, необходимо, чтобы в видеоусилителе обеспечивалось равномерное усиление во всей полосе частот, соответствующей видеоимпульсу. В современных РЛС видеосигнал, как правило, через оптоэлектронную развязку поступает в ИКО (DISPLAY UNIT) для последующей обработки в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) дисплейного блока и блока САРП.
Оконечные устройства РЛС
Основным оконечным устройством судовых навигационных РЛС является индикатор кругового обзора или — применительно к РЛС нового поколения – дисплейный блок. Схемотехническое построение дисплейного блока во многом определяется типом примененного в нём устройства визуального отображения информации, а также счетно-решающих устройств на основе процессоров, к которым относятся устройства электронной прокладки (EPA), автосопровождения целей (ATA), видеоплоттера, системы автоматического сопровождения целей (ARPA).
Существенные коррективы в схемотехническое построение дисплейных блоков вносит также реализация требований Резолюции ИМО. RSC 192 (79) в части обязательного сопряжения РЛС с автоматической идентификационной системой (АИС), электронной картографической навигационно-информационной системой (ЭКНИС), судовым компьютером.
В РЛС нового поколения (RADAR- PC), где внедрена компьютерная система обработки и отображения радиолокационного сигнала, в принципе изменилась и их конфигурация. Конструктивно законченными приборами RADAR-PC являются передатчик с СВЧ блоком приемника, антенна, процессорный блок и устройство управления и отображения данных РЛС (дисплей с клавиатурой).
При этом, имеется и такая конфигурация РЛС – ПК, когда процессорный блок через внутреннюю сеть Ethernet подключается к судовому персональному компьютеру (ПК) или многофункциональному дисплею (МФД) в системе навигационной сети NavNet. Передатчик с СВЧ блоком приемника конструктивно может быть объединен в один прибор с антенной.
СВЧ блок приемника – это усилитель высокой (сигнальной) частоты + преобразователь частоты (т.е. в данном случае принятый антенной отраженный сигнал предварительно до перехода на промежуточную частоту усиливается). Процессорный блок состоит из приемника и высокопроизводительного процессора, выполняющего все операции по управлению работой РЛС. Такое построение РЛС создает возможность унификации её отдельных блоков и встраивания в интегрированные навигационные комплексы. Унификация блоков позволяет по желанию Заказчика создавать различные варианты комплектации изделия с возможностью отображения информации на дисплее судового ПК, являющегося интегратором информации навигационных датчиков судна (РЛС, АИС, СНС-навигатор, компас, лаг и т.д.).
Источник: lektsia.com