1 СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ



Системы АПЧ широко применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов, для стабилизации промежуточной частоты, демодуляцией ЧМ колебаний.

Рассмотрим систему АПЧ (рисунок 1):





UC UПР

(C) (ПР)

(Г)

UГ



UД



Рисунок 1 Система автоматической подстройки частоты, функциональная схема



Входной сигнал – напряжение uс(t) частотой C – преобразуется в смесителе (СМ) в напряжение промежуточной частоты ПР, усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) и подается на частотный дискриминатор (ЧД).

Если промежуточная частота сигнала отличается на от её номинального значения, равного центральной частоте УПЧ, то на выходе ЧД образуется напряжения значение и знак которого зависит от значения и знака отклонения промежуточной частоты . Напряжение с ЧД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на гетеродин (Г) (перестраиваемый генератор), частота сигнала которого перестраивается таким образом, что отклонение уменьшатся, в результате чего промежуточная частота с заданной точностью оказывается равной центральной частоте УПЧ ПР0.

Отклонение промежуточной частоты сигнала ПР от её номинального значения выражается (1)

= ПР – ПР0 = С - Г (1)



где: ПР = С - Г; С = С0 + – частота входного сигнала; Г = Г0 + Г – частота сигнала гетеродина; С - отклонение частоты входного сигнала и гетеродина от номинальных значений: С0, Г0.



Напряжение на выходе ЧД является функцией отклонения промежуточной частоты от номинального значения(2):



uЧД = F() (2)



Зависимость F() – называют дискриминационной характеристикой (рисунок 2). При малых значениях дискриминационная характеристика линейна и выражение (2) примет вид (выражение 3)



uЧД = кЧД * (3)



где кЧД – коэффициент передачи ЧД (крутизна пеленгационной характеристики).

uЧД









Рисунок 2 Дискриминационная характеристика ЧД



Под действием напряжения, снимаемого ЧД, частота сигнала перестраивается (4)



Г = кГ * uЧД (4)



где кГ - коэффициент передачи гетеродина.

Из выражений (1), (3), (4) следует, что ошибка регулирования промежуточной частоты в системе АПЧ (5)



= С / (1+ К) (5)



где К = КЧД . КГ – коэффициент передачи системы АПЧ.

Коэффициент передачи – является одной из самых основных характеристик системы АПЧ, его значение во многом определяет точность стабилизации промежуточной частоты, динамические характеристики системы. Из выражения (5) видно, что при увеличении К, ошибка уменьшается. Зная допустимую ошибку и максимальное значение С по (5) можно отыскать необходимый коэффициент передачи системы АПЧ.



Напряжение на выходе ФНЧ можно найти аналогично используя уже полученные соотношения (6)



uФ = KФ * КЧД * (6)



где KФ - коэффициент передачи ФНЧ.

По соотношениям и функциональной схеме можно построить структурную схему АПЧ рисунок 3



Г (р)

П

СМ



Г(р) ОПР uЧД

УПЧ ФНЧ

ЧД (р)





Г0



УГ

Рисунок 3 Структурная схема системы АПЧ с пояснениями



СМ – выполняет операцию вычитания;

УПЧ – линейное звено, имеющее передаточную функцию, выделяет разностную частоту, усиливает сигнал по амплитуде, не инерционное;

ЧД – преобразует отклонение промежуточной частоты от номинальной в напряжение: ПР0 – частота настройки ЧД, – ошибка настройки дискриминатора;

(р) – внешнее мешающее воздействие, приведенное к выходу дискриминатора:

искусственное,

естественное,

естественное – отражение от звезд, галактик, солнца, помехи, работа других РТС, отражение от земли, облаков, от тумана

искусственное – умышленно введенная помеха для радиоэлектронной борьбы;

ФНЧ – линейное звено КФ(р), с мешающим воздействием;

(р) – внутреннее мешающее воздействие связанное с истиной настройкой всех элементов;

УГ – управляемый гетеродин;

Г0 – нестабильность частоты гетеродина.



УПЧ



ЧД



СМ



Г



ФНЧ



КУ(р)



КФ(р)



F()



КГ(р)







Лист



Изм Лист № докум. Подп. Дата