книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

тами, т. е. чем меньше отношение f\ff2. С другой стороны, требуется получить достаточное число волн в диапазо­ не, т. е. указанное отношение должно быть как можно больше.

Удовлетворить эти требования в схеме, приведенной на рис. VI.2, а, обычно не удается. Поэтому в настоящее время практическое применение находят более сложные схемы, обеспечивающие получение большого количества рабочих частот и достаточное подавление побочных

с конкретными значениями преобразуемых частот.

ний через 0,1 Мгц в пределах 8—8,9 Мгц. В результате на выходе этого смесителя с помощью фильтра можно выделить одну из 10 частот, лежащих в пределах

270

4,5—5,4 Мгц. Далее колебания выделенной частоты, а также колебания частоты f2 поступают на второй сме­ ситель. Частота /2 имеет в свою очередь 10 дискретных значений через 1 Мгц в пределах 36—45 Мгц, поэтому на выходе второго смесителя можно выделить одну из 100 частот, лежащих в пределах 30,6—40,5 Мгц. На тре­ тий смеситель поступают колебания этой частоты, лежа­ щие в пределах 30,6—40,5 Мгц, и частоты /3, имеющей 20 дискретных значений через 10 Мгц в диапазоне 180— 370 Мгц. В результате на входе передающего устройства

стот будет обратный по сравнению с передачей: на вход поступают частоты 210,6—410,5 Мгц, на выходе обра­ зуется третья промежуточная частота /пчз= 3 ,'5 Мгц. Ге­ нератор частоты 3,5 Мгц при приеме выключается.

В целях уменьшения веса и габаритов радиостанции многие элементы можно использовать как в режиме передачи, так и в режиме приема. К таким элементам можно отнести датчики частот 0,1 Мгц, 1 Мгц и 10 Мгц. Кроме того, можно объединить фильтры передатчика с фильтрами усилителя промежуточных частот приемника.

Однако для хорошего подавления побочных частот необходимо применять перестраиваемые в диапазоне многоконтурные фильтры на выходе смесителей, что усложняет конструкцию радиостанций. Подавление по­ бочных частот проще обеспечить в радиостанциях с при­ менением систем с автоматической подстройкой частоты.

3. РАДИОСТАНЦИИ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ (АПЧ)

Принцип действия системы автоматической подстрой­ ки частоты заключается в сравнении частоты стабилизи­ руемого генератора с опорной частотой эталонного квар­ цевого генератора. Блок-схема АПЧ приведена на рис. VI.4. Принцип работы приведенной блок-схемы за­ ключается в следующем: напряжения со стабилизируе­ мого генератора (СГ) с частотой fcг и с датчика опор­ ной частоты (ДОЧ) с частотой Д ш подаются на детектор

271

(Д), вырабатывающий управляющее напряжение, вели­ чина которого пропорциональна разности частот /= = /о п — /сг. Такой детектор называется частотным детек­ тором, или дискриминатором. Напряжение с выхода де­ тектора через фильтр (Ф) поступает на управляющий элемент (УЭ), компенсирующий начальное отклонение частоты стабилизируемого генератора (СГ).

Рис. VI.4. Блок-схема системы АПЧ

Применяемые в радиосвязи системы АПЧ можно классифицировать по типу датчика опорных частот (ДОЧ) и по типу детектора. В зависимости от типа ДОЧ различают автоматическую подстройку частоты по корреспонденту и по местному датчику опорных ча­ стот. В первом случае опорной частотой является ча­ стота принимаемого сигнала, во втором случае опорные частоты создаются специальным датчиком, являющимся неотъемлемой частью данной станции.

Автоматическая подстройка частоты по корреспон­ денту в самолетных радиостанциях применения не на­ шла, так как такая подстройка осуществляется только в приемном устройстве и может привести к ложной на­ стройке на мешающий сигнал или на сигнал организо­ ванных помех.

В самолетных связных радиостанциях применяется автоматическая подстройка частоты по местному дат­ чику опорных частот, имеющемуся в радиостанции. Этот датчик с помощью различных схем создает сетку опор­ ных частот, к одной из которых система АПЧ подстраи­ вает частоту стабилизируемого генератора. При этом методе автоподстройки побочные частоты, возникающие на выходе датчика опорных частот, не излучаются ра­ диостанцией, так как они не выходят за пределы систе­ мы автоподстройки. Опорные частоты здесь служат лишь в качестве эталона для корректировки частоты стабили­ зируемого генератора, которая и используется для излу­ чения в передающем устройстве или для преобразования

272

принимаемого сигнала в промежуточную частоту в при­ емном устройстве.

По типу применяемых детекторов'системы автомати­ ческой подстройки частоты делятся на частотные и фа­ зовые. В одном случае система АПЧ реагирует на изме­ нение частоты, в другом — на изменение фазы. Частот­ ные и фазовые АПЧ схожи по своим блок-схемам и раз­ личаются между, собой в основном только типами детек­ торов. Поэтому далее приводится описание частотной АПЧ и дополнительно (в разделе радиостанций с применением фазовой АПЧ) только фазовых детек­ торов.

В настоящее время широкое применение находят два типа частотных детекторов (дискриминаторов): резо­ нансные дискриминаторы, у которых частота /д (частота настройки контуров, называемая собственной частотой дискриминатора) равна обычно нескольким сотням ки­ логерц, и дискриминаторы нулевых биений, у которых частота /д равна нулю.

Из резонансных дискриминаторов наибольшее рас­ пространение получил дискриминатор, схема которого описана в гл. V, § 4 (рис. Ѵ.9). Отличие состоит в том, что на лампу Л\ (на управляющую и экранную сетки) подаются не частотно-модулированные колебания, а сиг­ налы двух частот /0п и fcг- Напряжение на выходе ча­ стотного дискриминатора пропорционально разности ча­

стот /о п ----/с г = /д-

Блок-схема дискриминатора нулевых биений приве­ дена на рис. VI.5 (сверху). Дискриминатор имеет два канала А и Б. Напряжение опорной частоты /0п посту­ пает на смесители каналов А и Б непосредственно. На­ пряжение частоты стабилизируемого генератора fcг подводится к смесителям тех же каналов со сдвигом фазы на 90°. В этом случае напряжения разностных ча­ стот, выделяемые фильтрами каналов А и Б из комби­ национных частот, также будут сдвинуты на 90°.

При изменении знака ухода частоты стабилизируе­ мого генератора (т. е. в случае / 0п > / с г и /оп< / сг) фазо­ вый сдвиг между колебаниями разностных частот в ка­ налах А и Б будет изменяться с +90° на —90°, т. е. на 180°. Для того чтобы убедиться в этом, рассмотрим со­

273

Рис. Ѵ 1.5. Блок-схема и графики, поясняющие работу дискримина­ тора нулевых биений

274

стот для каждого канала могут быть выражены следую­ щими соотношениями: для канала А ojont — (шсг^ + ф) и для канала В ш0пі— (шсг^ + ср—90°).

Из этих соотношений можно видеть, что разность фаз между колебаниями разностных частот после фильтров в каналах А и Б будет составлять +90°, т. е. напряже­ ние на выходе фильтра канала Б будет опережать по фазе на 90° напряжение на выходе фильтра канала А.

ность фаз между колебаниями разностных частот после

ний на различных участках схемы приведены на рис. VI.5 (внизу). Левая половина соответствует одному знаку

Диаграммы а и б соответствуют напряжениям разност­ ной частоты на выходе фильтров низких частот (ФНЧ) А и Б (или на выходе смесителей А и Б). Причем фаза напряжения на выходе фильтра А принята за исходную. Напряжение на выходе фильтра Б при / о п > / с г , как было показано выше, опережает по фазе на 90° напряжение на выходе фильтра А, а при Д >п</сг — отстает от него на 90°. С выхода фильтров А и Б колебания разностных частот подаются на усилители — ограничители (УО) каналов А и Б, превращающие синусоидальные колеба­ ния разностных частот в колебания прямоугольной фор­ мы (диаграммы в и г ) . Далее колебания с выхода уси- лителя-огра-ни|чителя канала Б поступают непосред­ ственно на оба плеча диодного распределителя (ДР), а с выхода усилителя ограничителя канала А — на диффе­ ренцирующую цепочку (ДЦ), которая преобразует ко­ лебания прямоугольной формы в кратковременные импульсы. В результате на сопротивлении дифференци­ рующей цепочки выделяется напряжение, форма кото­ рого показана на диаграмме д. Это напряжение по-

275

дается на парафазный усилитель, на выходе которого образуются два напряжения противоположной поляр­ ности, приведенные на диаграммах е и ж. Эти напря­ жения поступают на разные плечи диодного распреде­ лителя, где они суммируются с напряжением прямо­ угольной формы канала Б (диаграммы з и и). Соотно­ шение напряжений подбирается таким, чтобы открыва­

сле усиления импульсы поступают на электронное счет­ ное устройство. Это устройство создает постоянное на­ пряжение, величина которого пропорциональна абсолют­ ному значению разностной частоты, а знак изменяется в соответствии со знаком ухода частоты стабилизируемо­ го генератора (диаграмма м). Такие дискриминаторы более сложны, чем резонансные дискриминаторы, но они позволяют получить достаточно большой диапазон автоподстройки. Напряжение с выхода дискриминатора (фильтра) подается на вход реактивной лампы. Одна из наиболее типичных схем с такой лампой приведена на рис. ѴІ.6. Колебательный контур в данной схеме являет­ ся контуром стабилизируемого генератора.

Для обеспечения сдвига фазы между анодным током лампы и напряжением на контуре напряжение с послед­

276

емкости С0. Ёсли взять сопротивление ./?0;Э>-7т-, то

можно считать, что ток і0, протекающий по цепи #оСо> совпадает по фазе с колебательным напряжением U&. Этот ток, протекая через емкость С0, создает на ней па­ дение напряжения Uc , отстающее по фазе от него

на 90°. Напряжение с емкости С0 подается на сетку лампы, что вызовет появление переменной составляю­ щей анодного тока /а, совпадающего по фазе с напря­ жением на сетке. Следовательно, переменное напряже­ ние, приложенное к электродам анод — катод, вызывает появление переменного тока, отстающего по фазе от напряжения па 90°. Поэтому промежуток анод — катод реактивной лампы представляет собой индуктивное со­ противление и может быть заменен некоторой эквива­ лентной индуктивностью, подключенной параллельно контуру стабилизируемого генератора, которая может меняться в зависимости от величины приложенного на­ пряжения.

Таким образом, с помощью реактивной лампы мож­ но воздействовать на частоту стабилизируемого генера­ тора. Реактивная лампа оказывает шунтирующее дей­ ствие на контур генератора. Поэтому в качестве реак­ тивной лампы необходимо использовать лампы с боль­ шим внутренним сопротивлением, т. е. высокочастотные

лампа действует как индуктивность.

Дискриминатор и управляющий элемент действуют совместно в системе АПЧ и обеспечивают точность под­ стройки частоты стабилизируемого генератора.

Система АПЧ характеризуется также и другими по­ казателями, например, такими, как полоса схватывания

и полоса удержания.

Полоса схватывания оценивается той максимальной величиной начальной расстройки стабилизируемого ге­

277

нератора относительно опорной частоты, при которой еще возможна подстройка частоты системой АПЧ.

Необходимость в полосе схватывания возникает в первую очередь при смене волн связи, когда имеется не­ которая начальная расстройка.

В ряде случаев начальное отклонение частоты полу­

путем изменения частоты стабилизируемого генератора. Когда разность частот стабилизируемого и опорного генераторов войдет в полосу схватывания, система АПЧ поиск прекращает и будет удерживать частоту стабили­ зируемого генератора вблизи опорной частоты. Необхо­ димость в полосе удержания возникает в случае мед­ ленного изменения расстройки частоты.

Высокой точности подстройки и широкой полосы схватывания можно достигнуть при использовании двух последовательно соединенных резонансных дискримина­ торов (с узкой и широкой полосами). Для этой же дели можно использовать дискриминатор нулевых биений, но он несколько сложнее, чем устройство из двух дискри­ минаторов.

4. РАДИОСТАНЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТНОЙ АПЧ

В качестве примера рассмотрим блок-схему радио­ станции с дискриминатором нулевых биений и с общим возбудителем для приемника и передатчика (рис. VI.7).

Радиостанция состоит из трех основных элементов: передатчика, приемника и возбудителя. Возбудителем называется устройство, которое создает сетку опорных частот и обеспечивает автоматическую подстройку ча­ стоты стабилизируемого генератора. Конструктивно воз­ будитель обычно объединяют с приемником.

Сетка опорных частот создается при смешивании в смесителе (См.) двух стабилизированных кварцем ча­ стот / и F. Значение опорной частоты находится из сле­ дующего соотношения: /0п = /±«Е . При некотором значе­ нии высокой частоты / число опорных частот, очевидно, будет 2п+\, где п — число используемых гармоник низ­ кой частоты F. При использовании N значений частоты/ общее число частот будет N06m,= N {2п + 1),

278

Изменение частоты f достигается сменой кварцев.

П p и e м н и к

f,

н

3

и

Рис. Ѵ І.7. Блок-схема и графики, поясняющие работу радиостанции с применением частотной АПЧ

(позиции 1, 2, 3) показано взаимное расположение трех

вен FI3. Общая сетка опорных частот, полученная в ре­ зультате сложения частот всех трех подгрупп, показана на рис. ѴІ.7, поз. 4.

279