Системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов.
Рассмотрим систему АПЧ радиоприемного устройства, предназначенную для поддержания промежуточной частоты сигнала на заданном уровне (рис. 1.4). Входной сигнал - напряжение uc{t) частотой wпр— преобразуется в смесителе (СМ) в напряжение промежуточной частоты wпр, усиливается усилителем промежуточной частоты (УПЧ) и подается на частотный дискриминатор (ЧД). Если промежуточная частота сигнала отличается на Dw от ее номинального значения, равного центральной частоте УПЧ, то на выходе ЧД возникает напряжение, значение и знак которого зависят от значения и знака отклонения промежуточной частоты Dw. Напряжение с ЧД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на гетеродин (Г) (перестраиваемый генератор), частота сигнала которого перестраивается таким образом, что отклонение Dw уменьшается, в результате чего промежуточная частота с заданной точностью оказывается равной центральной частоте УПЧ wпро.
|
|
Рассмотрим основные соотношения, определяющие точность работы системы АПЧ в установившемся режиме, полагая для простоты, что коэффициент передачи ФНЧ равен единице.
Отклонение промежуточной частоты сигнала wпр от ее номинального значения
Dw=wпр-wпро=Dwс-Dwг (1.4)
где wпр=wс-wг; wс=wсо+Dwс — частота входного сигнала; wг=wго+Dwг - частота сигнала гетеродина; Dwс, Dwг - отклонения частот входного сигнала и гетеродина от номинальных значений wсо, wго.
Напряжение на выходе ЧД является функцией отклонения промежуточной частоты от номинального значения:
uчд=F(Dw) (1.5)
Зависимость F( Dw ) называют дискриминационной характеристикой (рис. 1.5). При малых значениях Dw дискриминационная характеристика линейна и выражение (1.5) принимает вид
uчд=kчдDw (1.6)
где kчд — коэффициент передачи ЧД (крутизна пеленгационной характеристики). Под действием напряжения, снимаемого ЧД, частота сигнала с гетеродина перестраивается на
Dw=kг uчд (1.7)
где kг — коэффициент передачи гетеродина.
Из выражений (1.4), (1.6) и (1.7) следует, что ошибка регулирования промежуточной частоты в системе АПЧ
Dw=1/(1+К) Dwс (1.8)
где К=КчдКг — коэффициент передачи системы АПЧ.
Коэффициент передачи является одной из основных характеристик системы АПЧ, его значение во многом определяет точность стабилизации промежуточной частоты, динамические характеристики системы. Из выражения (1.8) следует, что с увеличением коэффициента передачи ошибка (1.8) уменьшается. Зная допустимую ошибку и максимальное значение Dw по (1.8), можно найти необходимый коэффициент передачи системы АПЧ. По соотношениям (1.4) —(1.7) на рис. 1.6 построена структурная схема системы АПЧ относительно отклонений от их номинальных значений
|
|
На схеме указаны возмущающие воздействия, влияющие на точность работы системы АПЧ; n(t) —флуктуационная составляющая напряжения, поступающего с частотного дискриминатора; δwг— нестабильность частоты гетеродина.