4.4.2 Системы апч при импульсных сигналах

По скорости протекания переходных процессов системы АПЧ можно подразделить:

– на инерционные;

– на быстродействующие;

– поисковые.

Эта квалификация применяется в основном при импульсных сигналах, т.к. длительность переходных процессов оценивается относительно длительности импульсного сигнала _имп.

В системах БАПЧ (быстродействующей АПЧ) подстройка частоты гетеродина осуществляется за время действия одного импульса сигнала. Следовательно, Время протекания переходного процесса меньше длительности сигнального импульса. В промежутках между импульсами система АПЧ разомкнута и должна сохранять настройку гетеродина, установленную во время действия импульсного сигнала.

Функциональная схема системы БАПЧ представлена на рисунке 10.24.

Рис. 10.24 Функциональная схема системы БАПЧ

Нагрузочная цепь на выходе частотного детектора имеет малую постоянную времени и при воздействии на его входе радиоимпульсов ЧД вырабатывает видеоимпульсы, амплитуда которых пропорциональна разности частоты заполнения и переходной частоты ЧД, а полярность соответствует знаку этой разности. Эти видеоимпульсы усиливаются видеоусилителем и подаются на фиксирующую цепь (ФЦ). Последняя вырабатывает постоянное напряжение и поддерживает (фиксирует) его до прихода следующего импульса. Далее это напряжение через усилитель У подается на управляющий элемент гетеродина.

В инерционных системах АПЧ каждый сигнальный импульс вносит некоторую поправку в настройку гетеродина, приближая ее к исходному номинальному значению. Стационарное значение частоты гетеродина устанавливается в результате действия нескольких сигнальных импульсов, следующих на одной и той же несущей. Инерционность системы определяется постоянной времени фильтра и глубиной регулирования. Инерционная система АПЧ используется не только в импульсных системах.

Степень инерционности системы АПЧ в приемниках АМ-сигналов обусловлена только условиями устойчивости и может быть весьма малой.

В приемниках ЧМ-сигналов допустимое быстродействие системы АПЧ ограничено требованиями отсутствия демодуляции сигнала. Системы АПЧ в этих случаях должна устранять медленные паразитные изменения промежуточной частоты, но не должны отслеживать изменения, происходящие в соответствии с полезной частотной модуляцией. В этом отношении требования к системе АПЧ в приемниках ЧМ-сигналов аналогичны требованиям к системам АРУ в приемниках АМ-сигналов.

Каждая система АПЧ обладает ограниченной областью начальных расстроек, генерируемого гетеродином, частоты, от номинального значения, в пределах которой она резко снижает ошибку настройки.

При выходе начальной расстройки за пределы этой области система АПЧ перестает работать. Такие условия работы достаточно характерны, например, для РЛС сантиметрового диапазона волн с магнетронными передатчиками и клистронными гетеродинами. В этих случаях применяют поисковые системы АПЧ. Структурная схема поисковой АПЧ приведена на рисунке 10.25.

Рис. 10.25 Структурная схема поисковой АПЧ

Здесь ГП - генератор пилообразного напряжения, который при отсутствии внешнего воздействия генерирует пилообразное напряжение, перестраивающее частоту гетеродин в Г в максимально возможных пределах. Это позволяет найти такое значение частоты гетеродина, при котором появляется сигнал на выходе УПЧ. С приближением промежуточной частоты к переходной частоте ЧД амплитуда видеоимпульсов на его выходе сначала увеличивается, затем уменьшается и далее изменяется полярность импульсов. После этого начинается новый рост амплитуды. Когда амплитуда сигнала на выходе ЧД достигает определенного значения, фиксирующая цепь ФЦ вырабатывает постоянное напряжение, срывающего автоколебания генератора поиска и переводящего его в режим усиления постоянного напряжения.

Таким образом, прекращается поиск по частоте и осуществляется захват найденного значения частоты гетеродина, обеспечивающего близость промежуточной частоты к номинальному.

Эпюры напряжения, поясняющие работу поисковой системы АПЧ, можно представить следующим образом (см. рисунок 10.26).

f _гет

t

поиск удержание поиск удержание

Рис. 10.26 Эпюры напряжения, поясняющие работу поисковой системы АПЧ

При новом значительном уходе промежуточной частоты или прекращения приема сигналов система АПЧ переходит в режим поиска по частоте, при этом новый захват нужного значения частоты происходит за один или несколько циклов поиска. В качестве ФЦ может использоваться детектор видеосигналов (пиковый детектор).

Таким образом, в поисковой системе АПЧ чередуются режимы поиска частоты и удержания по частоте принимаемого сигнала.