6.4. Автоматические устройства управления и регулировок приемника
Современный приемник работает в условиях, которые часто меняются. Могут различаться уровни принимаемых сигналов от разных передающих станций, возможна нестабильность уровня сигнала от одного передатчика из-за изменения условий распространения радиоволн. Часто возникает необходимость обеспечить перекрытие широкого частотного диапазона и высокую точность настройки на определенную несущую частоту. Для выполнения таких требований в приемник специально вводятся устройства, позволяющие вручную и автоматически, непосредственно или дистанционно изменять и регулировать коэффициент усиления, частоту настройки и подбирать оптимальный режим работы.
Из специальных устройств, обеспечивающих стабильную работу приемника, следует выделить системы автоматической регулировки усиления (АРУ) и автоматической подстройки частоты (АПЧ). Эти системы могут выполняться как в аналоговом так и в цифровом виде.
6.5. Автоматическая регулировка усиления.
Такая регулировка обеспечивает на выходе приемника практически неизменный уровень сигнала при больших (50...100 дБ) колебаниях амплитуд входного сигнала. Структурная схема супергетеродинного приемника с АРУ и АПЧ, применяемая в аналоговых системах связи, с амплитудно-модулированными колебаниями, приведена на рис. 6.3.
Принцип действия АРУ основан на автоматическом изменении коэффициентов усиления отдельных каскадов усилителей приемника при изменениях уровня входного сигнала. Главный элемент системы – амплитудный детектор АРУ (Д АРУ), который подключен к выходу УПЧ. Вырабатываемое детектором АРУ постоянное управляющее напряжение Uу должно быть пропорционально среднему уровню принимаемого сигнала и не зависеть от глубины амплитудной модуляции. Поэтому на выходе детектора АРУ обязательно включается ФНЧ (на схеме для упрощения не показан). Постоянное управляющее напряжение поступает на усилительные каскады и соответствующим образом изменяет режим работы активных элементов по постоянному току.
Схема АРУ, рассмотренная выше, является наиболее простой и поясняет лишь принцип ее действия. Основной недостаток данной схемы – уменьшение коэффициента усиления приемника даже при малых уровнях сигнала на выходе. Поэтому в настоящее время используются более сложные схемы АРУ, позволяющие обеспечить оптимальные режимы работы усилительных каскадов приемника при любых приемлемых уровнях принимаемого сигнала.
6.6. Автоматическая подстройка частоты.
Эта подстройка применяется для предотвращения самопроизвольной расстройки приемника с приема выбранной радиостанции, обусловленной нестабильностью частот передатчика и гетеродина. Нестабильность частоты настройки приемника в основном проявляется в нестабильности промежуточной частоты. Чтобы эта частота изменялась в допустимых пределах, или вообще была стабильной, применяют АПЧ гетеродина (рис. 6.3).
Основным элементом любой системы АПЧ является частотный детектор (ЧД), подключенный к выходу УПЧ (петля АПЧ). Если промежуточная частота точно совпадает с номинальным значением, то напряжение на выходе частотного детектора равно нулю. При отклонении значения промежуточной частоты от номинального, на выходе частотного детектора появляется постоянное напряжение Uчд, величина которого пропорциональна расстройке приемника, а полярность соответствует знаку расстройки. Это постоянное напряжение поступает на вход гетеродина и подстраивает его таким образом, чтобы на выходе УПЧ было номинальное значение промежуточной частоты. Система АПЧ отслеживает частоту принимаемой станции только в том случае, когда полезный сигнал имеет достаточный уровень, и на входе приемника не действует более мощный, близкий по частоте, мешающий сигнал. Если же такой мешающий сигнал поступает на вход устройства, то система АПЧ может настроить приемник не на полезный, а на мешающий сигнал.