Файл: Рожков, Л. И. Средства радиосвязи учеб. пособие.pdf

ДР образуется корректирующий сигнал рассогласования — напряжение ед или ток it (в дальнейшем для определеннос­ ти примем ед). В качестве ДР используют частотные или фазо­ вые разлнчитслн, называемые обычно дискриминаторами или

Рис. 2.4

детекторами. Общим для них является изменение полярности <?д при переходе преобразованной регулируемой величины че­ рез определенное значение настройки ДР.

Разница между указанными различителями определяется тем, на какой из параметров (частоту или фазу) периодиче­ ских колебаний они реагируют. Настройкой определяется пе­ реходное значение преобразованной регулируемой величины, при которой ех равняется нулю. В соответствии с этим в час-

45

тстных дискриминаторах существует переходная частота Д, а в фазовых — переходная фаза »д.

На рис. 2.4 изображен случай, когда в качестве ДР исполь­ зован частотный дискриминатор Д. При применении фазового детектора ФД надобность в отдельных элементах Г1ФР и ДР отпадает, так как функции последнего выполняет непосред­ ственно смеситель СМР. что условно показано пунктирной стрелкой с надписью ФД. Следует отметить, что и в частот­ ных дискриминаторах функции СМГ, ПФ,, и ДР нередко объ­ единяются в одном каскаде, обозначаемом также Д.

Фильтр нижних частот (ФНЧ) служит для предотвращения попадания паразитных составляющих на входе управляющего элемента УЭ. Такие составляющие появляются в результате просачивания через ДР напряжений комбинационных частот, фона питающих напряжений, наводок и т. п. ФНЧ оказывает существенное влияние на работу системы АПЧ. Управляющее воздействие Л/у на стабилизированный автогенератор, т. е. необходимую коррекцию / с.г. осуществляет управляющий эле­ мент УЭ, в качестве которого используют различного рода не­ линейные реактивности или электромеханические органы пе­ рестройки. При анализе рассматриваемых схем предполагает­ ся, что к моменту замыкания цепи регулирования опорные частоты выбраны, т. е. АПЧ характеризуется как система ав­ томатической стабилизации.

Настройка ДР в случае использования частотного дискри­ минатора подбирается так, чтобы при номинальной частоте г. е. при /с.г — / Р. сигнал рассогласования на выходе дат­ чика отсутствовал. В результате действия АПЧ значение час­ тоты /сч в установившемся режиме с некоторой ошибкой ока­

жется равной Д. Ясно, что для повышения стабильности час­ тоты указанная ошибка должна быть минимальной.

При отклонении / с.г от / р под воздействием дестабилизи­ рующих факторов или в процессе настройки на выходе ДР по­ явится ед, что вызовет управляющее воздействие Д/у, компен­ сирующее отклонение частоты.

В схеме рис. 2.4 знаки частотного преобразования в смеси­ телях, как правило, отрицательные, так как более эффектив­ ная работа ДР возможна обычно на пониженных частотах.

Выходное устройство ВУ выполняет те же функции, что и на рис. 2.3. Однако, как будет показано ниже, схемные отличия ВУ в структурных схемах рис. 2.3 и 2.4 могут быть значитель­ ными. Параметры N и Р в рассматриваемом случае такие же, как и в структурной схеме рис. 2.3.

46

Методы фильтрации побочных колебаний

Следующим классификационным признаком является ме­ тод фильтрации побочных составляющих, возникающих в не­ линейных каскадах, участвующих в образовании колебаний д.м.ч. Эти методы можно разделить на три группы, основанные на следующих принципах:

1. Использовании обычных схем селекции с помощью час­ тотно-избирательных цепей LC.

2.Принципе так называемого «возвратного» или много­ кратного гетеродинирования (компенсационные схемы).

3.Применении системы АПЧ.

Кроме того, фильтрация может быть осуществлена в схе­ мах с синхронизируемым автогенератором. Недостатки подоб­ ного способа заключаются в малой полосе захвата (особенно при синхронизации на гармониках высокой кратности в широ­ ком диапазоне) и трудностях индикации выхода автогенера­ тора из режима синхронизма. Поэтому подобным методом фильтрации пользуются редко.

Широкое распространение в схемах стабилизации д.м.ч. получили цепи селекции, состоящие из резонансных одиночных и связанных контуров, а также из высокоизбирательных мно­ гозвенных фильтров LC и электромеханических колебательных систем. Однако трудности, связанные с необходимостью широ­ кодиапазонной перестройки фильтров, а также с использова­ нием большого числа нелинейных преобразований в тракте, за­ ставили искать другие, более эффективные, решения для реа­ лизации высоких требований по подавлению побочных состав­ ляющих. В большинстве случаев задача фильтрации побочных составляющих решается в выходных устройствах ВУ (см рис. 2.3 и 2.4), хотя вполне возможно также ее решение в кас­ кадах промежуточной фильтрации и селекции гармоник.

Рассмотрим метод фильтрации, основанный на компенса­ ционных схемах (рис. 2.5). Допустим, что блок ДОЧ создает на выходе колебания полезной опорной частоты / 0.чь а также ряд составляющих побочных паразитных частот. Тогда ос­ тальную часть схемы можно рассматривать как устройство фильтрации, задача которого заключается в подавлении коле­ баний всех частот, кроме /о.-н. Отметим, что если под ДОЧ по­ нимается часть схемы рис. 2.3 до ВУ, т о /0.Ч| должна равнять­ ся / р. Обозначим через /о .ч .п ближайшую к / 0.Ч| побочную час­ тоту. Предположим, что контуры фильтра промежуточной час­ тоты ФПЧ настроены на / П<п ~ / в.г —/ о . ч ь где / пг — частота вспомогательного, компенсационного автогенератора ВГ. При нелинейном преобразовании на выходе смесителя СМЬ кроме / п . ч ь будут появляться и комбинационные составляющие с час-

47

тотами, равными разности между побочными частотами ДОЧ и частотами ВГ. Относительная расстройка а„ мешающего сигнала на выходе ДОЧ равна

где

Fu = Ло.ч.п

В это же время на выходе смесителя СМ| относительная расстройка асмп равна

где

может быть более эффективна, чем на выходе ДОЧ. На рис. 2.5 показано, что после ФПЧ имеется только одна составляющая

совместно два последних равенства, получаем / р = / 0.-и.

Следовательно, на выходе системы стабилизации д.м.ч., ис­ пользующей в качестве фильтра компенсационное кольцо, об­ разуются колебания той же полезной частоты, что и на выходе ДОЧ. Частота / в.г не содержится в выражении для / р, и бла­ годаря двухкратному («возвратному») гетеродинированию де­ стабилизирующее воздействие ВГ на выходной сигнал отсут­ ствует — оно скомпенсировано *.

Последнее обстоятельство позволяет не предъявлять осо­ бенно жестких требований к стабильности / в.г, что является одним из основных достоинств рассматриваемого метода филь­ трации. Перестраивая ВГ, можно выделять колебания необхо­ димой частоты из созданного дискретного множества. Тот факт, что для получения выходных колебаний заданной чаето-

* Такая схема компенсации реализована в приемнике Р-154-2 (см. § 5

гл. III).

ты требуется перестраивать только ВГ, в т-о время как цепи селекции тракта настроены на фиксированную частоту, также является преимуществом компенсационных схем.

Следует отметить, что на практике иногда оказывается бо­

Компенсация нестабильных отклонений частоты / в.г про­ является в полной мере только при условии, что последние происходят во времени значительно медленнее, чем процесс установления стационарного режима в ФПЧ. Если требования к аппаратуре таковы, что скорость изменения / в.г этому усло­ вию не удовлетворяет (например, при воздействии на ВГ фо­ на питания, быстропеременных вибрационных нагрузок и т. п.), то следует считаться с возможностью уменьшения эф­ фекта компенсации.

В ряде случаев компенсационные схемы значительно слож­ нее изображенной на рис. 2.5. Во-первых, борьба с зеркальны­ ми и другими помехами предполагает многократное гетероди­ нирование, т. е. введение нескольких компенсационных колец. Во-вторых, возникающие трудности при технической реализа­ ции вспомогательного генератора при сужении полосы пропус­ кания ФПЧ приводят иногда к необходимости специальных мер по повышению стабильности частоты/в Г, например частот­ ной автоподстройки ЧАП.

Перейдем к описанию методов фильтрации, основанных на использовании схем АПЧ. Упростим рис. 2.4, заменив каскады КГт , ГГШи ФГт одним блоком ДОЧ и опустив все предшест­ вующие преобразования. Заменим также КГЭ, ГГЭ и ФГЭ одним генератором КГ эталонных колебаний частоты / эт, а ГМ р,ПФр и ДР объединим в одно звено ДР (рис.2.6).Так же как и на рис. 2.5, на выходе ДОЧ, кроме полезной частоты / 0.чь имеются побочные, ближайшая из которых обозначена / 0.ч.п- Предположим, что приняты меры, обеспечивающие автомати­ ческую подстройку частоты / с.г по / 0,чи Тогда комбинационные частоты (помехи), образующиеся на выходе ДОЧ, могут ока­ зывать нежелательное воздействие на /с.г только через кольцо АПЧ. Последнее включает в себя ФНЧ, а иногда и специаль­ ные дополнительные каскады, в значительной мере ослабляю­ щие этот вредный эффект.

В результате можно считать, что на последующие каскады подаются колебания СГ, весьма близкие к моночастотным и имеющие частоту / с.г, отличающуюся от / р на допустимо ма­ лую величину. При правильно выбранных параметрах цепи

5Q