|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы 8. Емкость детектора (10.63) Сд = 0,064 • 10-=/600 = 0,107мкФ. 9. Сопротивление нагрузки детектора (10.64) /?нд = 22 3 х X ,10-8/0,107 • 10-0 = 208 кОм, 10. Сопротивление фильтра выбираем равным /?ф = 510 кОм, при этом емкость фильтра Сф = 0,452/510 • 10 = 0,888 мкф! Принципиальная схема рассчитанных импульсных систем АРУ-приведена на рис. 10.17. 10.6. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ РАЗНОВИДНОСТЕЙ СИСТЕМ АРУ При проектировании радиоприемного устройства РЛС необходимо учитывать, что на его вход поступают не только полезные сигналы (сигналы от целен), но и помехи, в частности отражения от местных предметов (зданий, возвышенрюстей, облаков, дождя и т. д.), которые могут создавать перегрузку каскадов приемника. Для уменьшения влияния такого рода помех [4] в приемных устройствах применяют быстродействующие автоматические регулировки усиления (БАРУ). Особенности проектирования БАРУ заключаются в том, что постоянную времени ФНЧ необходимо выбирать равной или несколько большей длительности полезного сигнала так, чтоби БАРУ не успевало уменьшить усиление приемника во время действия этого сигнала. БАРУ не может охватывать сразу несколько каскадов приемника, так как в этом случае создается опасность самовозбуждения регулируемого усилителя из-за слабой развязки в цепи обратной связи по высокой частоте при малой постоянной времени ФНЧ. Для обеспечения быстрой регулировки усиления при изменении помех в большом динамическом диапазоне самостоятельные цепи БАРУ вводят в нескольких каскадах приемника. Каждая цепь БАРУ содержит детектор и фильтр, кроме того, в ее состав могут входить усилители переменного и постоянного тока. Выбор параметров БАРУ, кроме указанных выше, и расчет ее элементов производятся так же, как и для инерционных АРУ. На входе приемного устройства обзорной РЛС уровни сигнал! лов, отраженных от различных целей, в значительной степени за-Т висят от дальности до этих целей. Для выравнивания амплитуд] выходных сигналов в таких приемных устройствах [4] применяют временные (программные) автоматические регулировки усиления (ВАРУ), формирующие регулирующее напряжение специальной (обычно экспоненциальной) формы (рис. 10.1). Исходные данные, необходимые для проектирования ВАРУ: динамический диапазон изменения амплитуд входного сигнала D, т. е. диапазон изменения усиления приемника; период повторения импульсных сигналов Т„, длительность импульсов г, время действия ВАРУ Твару- По заданному диапазону изменения усиления D определяют числоe-i гулируемых каскадов и необходимое максимальное регулирующее напряжение Up max так же, как и для замкнутых систем АРУ. Параметры Т„, т, Твару, Up „ах служат исходными данными для расчета импульсного формирующего (программного) устройства, в качестве которого можно использовать ждущий генератор пилообраз!юго напряжения [9]. В состав ВАРУ (рис. 10.18) входит источник питания £„. зарядное устройство ЗУ, обеспечивающее заряд конденсатора С и управляемое синхронизатором РЛС, разрядное устройство (РУ) и эмиттерный повторитель (ЭП), обеспечивающий необходимую развязку с цепями регулировок усилителя. синхрон затора + 0- Рис. 10.18. Схема системы ВАРУ. В настоящее время автоматические регулировки усиления широко используются при проектировании приемных устройств со специальными видами амплитудных характеристик, в том числе логарифмических, дискретных н др. Наиболее полно вопросы проектирования таких устройств изложены в работах [4, 10, И]. При проектировании приемных устройств с АРУ часто приходится учитывать, что на его входе действуют не только сигналы, но и помехи (белый шум). Если на выходе приемника используется только часть составляющих спектра сигнала, расположенных вблизи несущей частоты (например, в приемных устройствах РЛС сопровождения по угловым координатам), то под действием АРУ, имеющей сравнительно малую постоянную времени фильтра нижних частот (ФНЧ), энергия помех вблизи несущей частоты может возрасти [12]. В этом случае для уменьшения этих помех приходится увеличивать постоянную времени ФНЧ Тф. Время переходного процесса (10.47) при этом соответственно возрастает. .Иногда применяют переключение постоянных времени ФНЧ в цепи АРУ. При появлении помех в цепи АРУ включается фильтр с большой постоянной времени. Максимальное значение постоянной времени выбирают исходя из допустимого увеличения инерционности всей системы, в которую входит приемное устройство с АРУ. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Тартаковский Г. П. Динамика систем автоматической регулировки усиления. А\.. Госэнергоиздат, 1957. 2. Крылов Г. М., Смирнов Г. А Транзисторные усилители с автоматической регулировкой усиления. М., «Энергия», 1967. 3. Криеилов Ю Д. Автоматическая регулировка и стабилизация усиления транзисторных схем. М., «Сов. радио», 1972. А. Лукошкин А. П. Радиолокаинонпые усилители с большим диапазоном входных сигналов. М., «Сов, радио», 1964. 5. Волков В. М. Логарифмические усилители на транзисторах. Киев, «Техника», 1965. 14* 6 Быстрин В. Ф. Стационарный режим транзисторного усилителя. - «Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника», 1968, т. XI, № 4. 7. Быетрик В. Ф. Аналитические выражения амплитудных характе-; ристик транзисторного усилителя с АРУ. - «Изв. вузов СССР. Радиоэлект-; роника», 1968, т. XIII, № 12. 8. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интег-.. ральным схемам. Под ред. Горюнова И. И. Изд. 3-е, М., «Энергия», 1972., Авт.: И. И. Горюнов, А. Ю. Клейман, Н И. Комков и др. 9. Степаненко И П. Основы теории транзисторов и транзисторных схемЛ М., «Энергия», 1973. 10. Волков В. М. Функциональные электронные усилители с широки»? динамическим диапазоном. Киев, «Техника», 1967. ;f 11. Крылов г. М., Вишневская А. В. Проектирование чогарифмических усилителей с непрерыв1;ым детектированием сигналов. М., «Энергия», 1970. 12. Широков В. В.. Репин В. Г. Воздействие помех на систему автоматической регулировки усиления. - «Радиотехника», 1959, № 4. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ В РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ П.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ При проектировании супергетеродинных радиоприемных устройств различного назначения предусматривают ручные и автоматические регулировки частот гетеродинов. Указанные регулировки необходимы для обеспечения настройки приемника на частоты разных источников сигналов и подстройки его, чтобы создать наилучшие условия приема сигналов прн всех возможных изменениях как частот сигналов, так и частот настроек приемника [1]. Изменения частот могут быть вызваны колебаниями температуры, влажности и давления окружающей среды, изменениями условий распространения радиоволн, напряжений источников питания, эффектом Доп-плера и рядом других факторов. Несущая частота сигнала может также изменяться в соответствии с заданной программой (например, при быстрой перестройке от импульса к импульсу частоты передатчика импульсной РЛС). Если в приемном устройстве не применять регулировок частот, то необходимо расширять его полосу пропускания так, чтобы принимаемые сигналы не выходили из полосы приема при всех условиях эксплуатации. Это приводит к ухудшению чувствительности и избирательности приемника. Ручные регулировки частоты (РРЧ) сравнительно просты, и их часто применяют в радиоприемных устройствах. Однако, так как изменения частот нерегулярны, то наибольшую эффективность при-420 • ема можно обеспечить, применяя автоматическую подстройку ча-\ стоты (АПЧ) гетеродина. По характеру изменения частоты подстраиваемого гетеродина системы АПЧ делятся на две группы [2]. 1. Системы АПЧ, стабилизирующие частоту гетеродина. В этом случае АПЧ осуществляет подстройку частоты гетеродина (Г) под ет алонн ую частоту (р ис. И. 1). В качестве источника колеба-- к смесителю НИИ эталонной частоты могут \ приемника использоваться высокочастотные контуры, которые определяют стабилизируемую частоту. Измерительный элемент (ИЭ) при этом представляет собой частотный детектор (ЧД), настроенный на эталонную частоту. Эталоном могут также быть колебания генератора эталонной частоты (ГЭЧ). Колебания гетеродина и эталонного генератора сравниваются в ИЭ, в качестве которого может использоваться фазовый детектор (ФД). Напряжение, пропорциональное отклонению частоты гетеродина от эталон- Рис. 11.1. Структурная схема системы АПЧ, стабилизирующей частоту гетеродина.
ЧД (ФД) \ ГЭЧ \ 1----f к последующим о каскадам Рнс, 11.2. Структурная схема системы АПЧ, стабилизирующей промежуточную частоту сигнала. К смесителю приемника От !ПЧ 9
Рис. 11.3. Структурная схема системы АПЧ с поисковый устройством. ной, используется в качестве сигнала ошибки в цепи управления гетеродина, состоящей из фильтра нижних частот (ФНЧ), усилителя постоянного тока (УПТ) и регулятора частоты (РЧ). 2. Системы АПЧ, стабилизирующие промежуточную частоту сигнала /ц, т. е. разность (или сумму) частот сигнала (передатчика) /с и гетеродина /г, которые могут независимо меняться под дейст-•вием различных причин (рис. П.2). В таких системах АПЧ, в отличие от систем первой группы, содержится еще смеситель (С) и усилитель промежуточной частоты (УПЧ). Как и в системах первой группы, промежуточная частота здесь сравнивается с эталонной, в качестве которой можно использовать частоту настройки ЧД или частоту ГЭЧ. Часто в системах АПЧ используют поисковое устройство (ПУ), управляющее частотой гетеродина по определенной программе (рис. П.З). После того как частота гетеродина достигает значения, обеспечивающего попадание сигнала в полосу приема, в устройстве захвата (УЗ) вырабатываются сигналы «захвата» и перестройка частоты гетеродина прекращается. В качестве ИЭ в этом случае можно использовать резонансный контур, настроенный на стабилизируемую частоту гетеродина (для первой группы систем АПЧ) или на промежуточную частоту (для второй группы систем АПЧ). В некоторых системах АПЧ одни и те же каскады (чаще всего это выходные) могут сначала работать в режиме «поиска», а затем при «захвате» переходить в режим слежения за частотой сигнала. Известны системы АПЧ, которые используются как измерители частоты сигнала [4]. По виду схем различают: электронные системы АПЧ, в которых используют только электронные элементы для усиления и преобразования сигналов, а также для регулировки частоты, и электромеханические системы АПЧ, в которых наряду с электронными элементами содержатся механические регуляторы частоты. Электронные системы АПЧ обладают ббльщим быстродействием, чем электромеханические, а электромеханические системы АПЧ позволяют обеспечить больший диапазон подстройки частоты. Часто используют комбинированные системы, в которых применены и электромеханические и электронные АПЧ. При этом обеспечивается сравнительно большой диапазон подстройки частоты и достаточное быстродействие. По характеру сигнала различают: непрерывные, импульсные и дискретные системы АПЧ. В дискретных системах АПЧ регулирующее напряжение формируется из импульсов одного такта работы приемника, а используется в следующем такте [б, 6]. По типу измерительного элемента системы АПЧ делятся на частотные (АПЧ) и фазовые (ФАПЧ). В частотных системах АПЧ в качестве измерительного элемента используются частотные детекторы, а в ФАПЧ-фазовые детекторы [4]. По быстродействию системы АПЧ делятся на быстрые (БАПЧ) и медленные инерционные [8]. В медленных системах АПЧ время установления переходного процесса во много раз больше времени установления переходного процесса в приемном канале, определяемого полосой пропускания канала (для импульсных приемных устройств - несколько периодов повторения импульсов). В БАПЧ время установления переходного процесса меньше длительности -импульсных сигналов. По характеру зависимости ошибки от величины внешнего воздействия системы АПЧ делятся на статические и астатические. Статическими называются такие АПЧ, в которых при постоянном внешнем воздействии имеется постоянная установившаяся ошибка, за- 422 висящая от величины воздействия. Астатическими называются такие системы, в которых при любом постоянном внешнем воздействии установившаяся ошибка равна нулю. Система является астатической, если в ее составе имеются интегрирующие элементы. Примером астатической системы АПЧ является ФАПЧ. Основными узлами АПЧ являются гетеродин, регулятор частоты гетеродина, частотный или фазовый детектор и фильтр низких частот. Кроме того, в систему АПЧ могут входить смеситель, преобразователь напряжения, усилители и эталоны частоты (источники эталонных колебаний). 11.2. РАСЧЕТ НЕПРЕРЫВНЫХ ЧАСТОТНЫХ СИСТЕМ АПЧ Вначале рассмотрим методику расчета электронной непрерывной частотной системы АПЧ второй группы (рис. 11.2). Методика расчета такой системы АПЧ является более общей, ее можно распространить и на другие варианты системы АПЧ с учетом их особенностей. На выходе ЧД формируется управляющее напряжение, которое через ФНЧ и УПТ подается на РЧ гетеродина. Номинальные значения частот промежуточной, гетеродина и сигнала соответственно равны /оп, /ог. /ос- Под действием различных дестабилизирующих факторов частоты сигнала и гетеродина изменяются (А/с, А/,.) и становятся равными /о = /ос + А/о; /р = /ог -f А/г. (11.1) Для нижней настройки гетеродина (/ог < /оо) промежуточная частота, ее номинальное значение и изменение равны /,. = /с - /г = /оп + А/п". /оп = /ос - /ог-. А/п = А/е - А/р. (11.2) Нижняя настройка гетеродина выбрана для большей определенности расчета, хотя методика расчета пригодна и для верхней настройки гетеродина (/ог > /оо). так как в этом случае изменяется только знак отклонения промежуточной частоты. Управляющее напряжение зависит от изменения промежуточной частоты. Основные характеристики и параметры систем АПЧ Статической характеристикой регулятора частоты (рис. 11.4) называется зависимость изменения частоты стабилизируемого гетеродина от подаваемого на него управляющего напряжения У yap- А/г = Ф (t/ynp). (11.3) Начало отсчета на этих характеристиках выбирается в середине рабочего диапазона частот гетеродина. В этой точке частота гетеродина /г должна соответствовать номинальному значению /ог. а управляющее напряжение должно быть равно нулю (Uyp = 0). Участок характеристики, проходящий через начало координат (начальный участок), аппроксимируется прямой линией. Крутизной 14В* 423 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 [ 69 ] 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||