2015-04-01
1363
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.
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
Dw г = K г u ф, (5.12)
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.
