Файл: Инженерные изыскания в строительстве. Инженерно-геологические, геофизические и геодезические исследования [сборник].pdf

Схема со следящим гетеродином

На рис. 33 приведена схема смесителя со следящим гетеродином. На его вход подаются два напряжения: гетеродина er(t) и частотно-модулированного сигнала ec(t). На выходе включен узкополосный гармонический фильтр с резонансной частотой соф0.

Рис. 33. Схема смесителя со следящим гетеродином

Нетрудно доказать, что для неискаженного выделения из сложного входного сигнала ЧМ составляющих необ­ ходимо, чтобы закон модуляции напряжения гетеродина был таким же, как и входного сигнала.

Если полосу пропускания фильтра считать исчезающе малой, то для прохождения через него разностных комбинационных составляющих частот необходимо, что­

Здесь правая часть равенства постоянная, а левая —

75

составляющие, выделяемые такой цепью из входного сигнала, должны быть частотно-модулированными:

входного сигнала. Обозначим закон модуляции входного

Равенство (108) удовлетворяется, если переменная составляющая его левой части в любой момент времени

Условия (109) и (ПО) являются необходимыми и до­ статочными для преобразования смесителем любого входного ЧМ сигнала в гармонический сигнал, являю­ щийся простейшим для данного фильтра. Следовательно, цепь со следящим гетеродином, как и следящий фильтр, отбирает из сложного входного сигнала не гармониче­ ские составляющие, а ЧМ составляющие, закон моду­ ляции которых синфазен с законом модуляции напря­ жения ЧМ гетеродина.

В ЧМ радиолокационных системах на вход приемни­ ка поступает ЧМ сигнал, поэтому для обеспечения приема этого сигнала при использовании схемы, изобра­ женной на рис. 33, законы модуляции частоты гетероди­ на и сигнала должны совпадать. Как следует из выра­ жения (111), несущие частоты сигнала и гетеродина могут изменяться, но при этом изменения частоты гете­ родина должны синфазно отслеживать изменения часто­ ты сигнала.

Схемы следящего приема, в которых частота вход­ ного сигнала преобразуется в частоту настройки филь­ тра с помощью перестраиваемого гетеродина, могут основываться на частотной (ЧАП) и фазовой (ФАП) автоподстройках.

Схема с частотной автоподстройкой гетеродина по­ зволяет при широкополосной частотной модуляции вход-

76

нбго сигнала Получить во много раз меньший индекс модуляции сигнала промежуточной частоты. Это дает возможность использовать в селективном усилителе про­ межуточной частоты узкополосный фильтр с постоянны­ ми параметрами и таким образом простыми средствами снизить шумовой порог схемы.

автоподстройки гетеродина. Принятый сигнал поступает на смеситель, куда также подаются колебания следя­ щего гетеродина. С выхода смесителя сигнал рассогласо­ вания поступает на фильтр усилителя промежуточной ча­ стоты, а затем после ограничения и детектирования на управляющий элемент. С выхода управляющего элемен­ та напряжение сигнала ошибки после коррекции воздей­ ствует на реактивный модулятор, который подстраивает гетеродин в соответствии с изменяющейся частотой вход­

величина которого зависит от разности фаз сигнала и гетеродина. После фильтрации от помех в фильтре ниж-

* На рис. 34—40, 42, 46—50, 52, 53, 55—57 приведены воз­ можные варианты структурных и принципиальных схем.

77

них частот управляющее напряжение поступает на уп­ равляющий элемент, который корректирует частоту управляемого генератора. Таким образом, частота управ­ ляемого генератора в каждый момент времени поддер­ живается равной частоте сигнала.

В таких системах могут использоваться три вида уп-

\Управляемыщ

шератор

Рис. 35. Структурная схема контура ФАП

равляющих элементов: электронные (реактивные лампы, вносящие в контур управляемого генератора изменяю­ щееся реактивное сопротивление, полупроводниковые конденсаторы, вариконды, ферровариометры); механиче­ ские, осуществляющие коррекцию частоты механическим изменением параметров одного или нескольких элемен­ тов контура управляемого генератора; электронно-меха­ нические, в которых сочетаются электронные п механи­ ческие управляющие элементы.

Рис. 36. Структурная схема ФАП с запаздыванием

78

Схема ФАП с запаздыванием. Схема фазовой авто­ подстройки с запаздыванием изображена на рис. 36. На смеситель поступает сигнал частотой / 0 и напряжение управляемого генератора (гетеродина) частоты fr. С вы­ хода смесителя снимается напряжение промежуточной частоты fmn=fc — h- Частота опорного генератора так­ же равна частоте настройки УПЧ. Поэтому при измене­ нии частоты входного сигнала на выходе фазового детек­ тора образуется напряжение, пропорциональное разности фаз колебаний, поступающих на него с выхода УПЧ и опорного генератора. Это напряжение после фильтрации от помех в фильтре нижних частот поступает на управ­ ляющий элемент, который изменяет частоту управляе­ мого генератора так, чтобы в каждый момент времени

имеющийся скачок фазы на входе системы поступит на фазовый детектор через промежуток времени, определя­ емый полосой пропускания УПЧ.

Основным достоинством этой схемы является ее по­ вышенная помехоустойчивость, так как УПЧ ограничи­ вает полосу шума на входе фазового детектора и, следо­ вательно, увеличивает отношение сигнал/шум на его входе по сравнению с отношением сигнал/шум на входе системы.

Цепи ФАП с электронной и механической подстрой­ кой. На рис. 37 приведена схема фазовой автоподстрой­ ки с параллельным включением электронной и механиче­ ской подстройки управляемого генератора. Здесь меха­ ническая (с помощью электродвигателя) подстройка отрабатывает статическое рассогласование, а электрон­ ная — быстрые изменения фазы и частоты.

Вследствие дополнительной механической подстройки такая цепь обладает астатизмом второго порядка. При этом статическая фазовая ошибка за счет отклонения частоты входного сигнала станет равной нулю. В такой

79