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

Система АПЧ, состоящая из дискриминатора нуле­ вых биений (ДНБ), управляющего элемента — реактив­ ной лампы (УЭ) и обратной связи между выходом ста­ билизируемого генератора (СГ) и входом указанного выше дискриминатора, обеспечивает подстройку часто­ ты стабилизируемого генератора к одной из опорных ча­ стот. Колебания с выхода стабилизируемого генератора поступают на множитель частоты (XI) и далее либо на вход передатчика, либо через множитель частоты (Хт) на первый смеситель (См-1) и непосредственно на вто­ рой смеситель (См-2) приемника с двойным преобразо­ ванием частоты. На входе передатчика обычно устанав­ ливается каскад умножения частоты (Хп), с выхода которого колебания поступают на вход выходного кас­ када (ВК) и далее с его выхода на антенну.

При работе радиостанции на вход дискриминатора поступает вся подгруппа опорных частот, соответствую­ щая одному из N включенных кварцев. Система АПЧ должна обеспечивать подстройку частоты стабилизируе­ мого генератора к одной из частот подгруппы, именно к той, которая соответствует заданной частоте связи. Это обеспечивается с помощью фильтров нижних частот, включаемых в анодные цепи смесителей А и Б дискри­ минатора (рис. VI.5). Полоса пропускания фильтров нижних частот равна F/2, т. е. половине интервала ме­ жду соседними опорными частотами. Если максималь­ ное отклонение частоты стабилизируемого генератора от номинального значения находится в пределах полосы пропускания фильтра 8/сг макс </72, тогда система АПЧ будет подстраивать эту частоту к нужной опорной ча­ стоте. Но если разностная частота с соседней опорной частотой будет больше F/2, то фильтр такую частоту не пропустит.

Следовательно, подстройка под соседнюю опорную частоту невозможна. Значение 8/сгмакс определяет мак­ симально возможное начальное отклонение частоты, ко­ торое должно обеспечиваться системой АПЧ. Так, на­ пример, если Z7= 46,3 кгц, то 8/с = 23 кгц. Но для исклю­ чения возможности настройки на соседнюю волну от­ клонение частоты берут не 23 кгц, а только 15—20 кгц.

В радиостанциях с общим возбудителем последний при работе на передачу используется как задающий ге­ нератор передатчика, а при работе на прием — как гете­

280

родин приемника. Но так как частота на выходе пере­ датчика отличается от частоты гетеродина приемника на величину промежуточной частоты, то при переключении с передачи на прием или обратно необходимо сдвигать частоту возбудителя на величину промежуточной ча­ стоты.

Получить такой сдвиг можно, например, скачкооб­ разным изменением частоты стабилизируемого генерато­ ра на некоторую постоянную величину во всем диапа­ зоне частот. Кроме того, величина постоянного сдвига частоты стабилизируемого генератора обязательно дол­ жна быть кратна частоте F, т. е. расстоянию между со­ седними частотами в подгруппе. В этом случае отпа­ дает необходимость в смене кварца при переключении с передачи на прием, так как подгруппа частот, соответ­ ствующая данному кварцу, обеспечит и режим пере­ дачи, и режим приема.

При работе радиостанции с частотной АПЧ полу­ чается остаточная расстройка стабилизируемого генера­ тора, которая может составлять.несколько сотен герц, а на выходе передатчика с учетом умножения — поряд­ ка нескольких килогерц. Более высокую стабильность ча­ стоты удается получить при использовании систем фазо­ вой АПЧ, не имеющих остаточной расстройки.

5. РАДИОСТАНЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФАЗОВОЙ АПЧ

Блок-схема системы фазовой АПЧ аналогична блоксхеме частотной АПЧ, приведенной на рис. VI.4, и отли­ чается от нее только типом детектора. При частотной АПЧ используется частотный детектор (дискримина­ тор), а при фазовой АПЧ — фазовый детектор. На вход фазового детектора также подаются сигналы двух ча­ стот, как и при частотной АПЧ.

Если частоты сравниваемых колебаний одинаковы, то разность фаз и напряжение на выходе фазового де­ тектора будут постоянными. Если частоты сравнивае­ мых колебаний различны, то разность фаз с течением времени будет меняться; напряжение на выходе детект тора будет изменяться, следуя за текущей разностью фаз.

281

Наиболее широко применяются балансные схемы фа­ зовых детекторов. Схема (а) наипростейшего баланс­ ного детектора и его векторная диаграмма (б) приве­ дены на рис. VI.8. В этой схеме напряжение опорной частоты Uon подводится к одному плечу схемы, а напря­ жение частоты стабилизируемого генератора Ucr— к другому плечу. На диоды Д\ и Д2 напряжение стабили­ зируемого генератора поступает в одинаковой фазе, а

Рис. VI.8. Схема (а) и графики (б, в), поясняющие работу баланс­ ного фазового детектора

напряжение опорной частоты — в противоположной фа­ зе. При этом напряжение на одном диоде, например _на диоде Ди будет равно векторной сумме напряжений UCT и ѴгНоп (вектор Ui), а напряжение на диоде Дг —

кут в противоположных направлениях, поэтому суммар­ ное выпрямленное напряжение на_выходе детектора бу­

дет равно разности напряжений Ux и U2. При разности фаз <р, лежащей в пределах 0<ф<тг/2, напряжение на выходе детектора Нд будет, например, положительным, тогда при тс/2<!ф< 3 тс/2 напряжение будет отрицатель­ ным. Поэтому характеристика балансного фазового де­

комбинационных частот применяется кольцевая схема фазового детектора, изображенная на рис. VI.9. Коль­

282

цевая схема составляется путем добавления к баланс­ ной схеме еще двух диодов Д ъ и Д4 и представляет со­ бой двойную балансную схему. В кольцевой схеме фа­ зового детектора, как и в балансной схеме, к диодам приложено напряжение от стабилизируемого и опорного

балансного детектора. Соот­ ветственно этому и полоса удержания в системе фазовой

АПЧ с кольцевым фазовым детектором будет примерно в два раза меньше, чем у балансного фазового детек­ тора. Уменьшение максимального значения выпрямлен­ ного напряжения и связанное с этим уменьшение,поло­ сы удержания являются недостатками кольцевой схемы фазового детектора. Однако такая схема обеспечивает более эффективное подавление побочных частот и в

с фазовой АПЧ. Основными элементами схемы являют­ ся датчик опорных частот, система фазовой АПЧ и уси­ лительные каскады. Источником высокостабильной час­ тоты является генератор импульсов (ГИ), синхронизи­ рованный кварцевым генератором на частоте 50 кгц. На выходе генератора импульсов имеются перестраиваемый в диапазоне усилитель и фильтр опорных частот (один или несколько каскадов), предназначенный для выделе­ ния нужной опорной частоты, т. е. соответствующей гармоники частоты 50 кгц. В данной схеме выделяется от 44 до 94 гармоник частоты 50 кгц, образующих сетку

283

опорных частот в диапазоне 2200—4700 кгц при рас­ стоянии между соседними частотами 50 кгц. Колебания выделенной опорной частоты поступают на смеситель, где смешиваются с колебаниями частоты стабилизируе­ мого генератора. Фильтр нижних частот на выходе сме­ сителя выделяет разностную частоту f ' = f c r — /оп- Коле­ бания частоты /' поступают на фазовый детектор. Кро­ ме того, на него поступают и колебания частоты-ІѴ надтонального генератора (НГ).

Рис. VI.10. Блок-схема передающего устройства радиостанции с фа­ зовой АПЧ

В результате действия системы фазовой АПЧ срав­ ниваемые частоты станут равными, т. е. /'= /н г . Подстав­ ляя значение частоты /', получим / С = /о п — /нг. Таким образом, частота стабилизируемого генератора /сг уста­ навливается равной опорной частоте /0п с точностью до частоты /нг надтонального генератора и может прини­ мать десять фиксированных значений через 5 кгц: 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345 кгц. Тогда для каждого значения опорной частоты получим десять фик­ сированных значений частоты стабилизируемого генера­ тора, соответствующих десяти значениям частоты над­ тонального генератора. Так как расстояние между смеж­ ными опорными частотами равно 50 кгц, фиксированные

284

значения частоты /Сг стабилизированного генератора бу­ дут распределены равномерно по диапазону через 5 кгц. Число фиксированных значений опорной частоты: А'оп = 50, а число фиксированных значений частоты надтонального генератора: VIir=10. Следовательно, коли­ чество фиксированных значений частоты стабилизируе­

Промежуточный каскад, стоящий за стабилизируемым генератором, может работать в режимах усиления, уд­ воения и четырехкратного умножения. Соответственно этому частота на выходе передатчика будет иметь три

брать значение частоты надтонального генератора и обеспечить надлежащую стабильность этой частоты. Для эффективного подавления возникающих на выходе смесителя побочных частот целесообразно выбирать ча­ стоту надтонального генератора высокой. В этом слу­ чае с помощью фильтра нижних частот проще обеспе­ чить надлежащее подавление побочных частот, так как расстояние между смежными комбинационными часто­ тами равно частоте надтонального генератора. Однако при повышении частоты последнего ухудшаются ста­ бильность частоты стабилизируемого генератора, а следо­ вательно, и стабильность частоты на выходе передатчика.

Для обеспечения надлежащей стабильности частоты в надтональном генераторе может быть применена квар­ цевая стабилизация частоты. В этом случае изменение частоты надтонального генератора может осуществлять­ ся переключением кварцев. Требования к стабильности частоты стабилизируемого генератора определяются зна­ чением полосы схватывания системы фазовой АПЧ. Максимальное отклонение частоты 8/сгмакс всегда долж­ но находиться в пределах полосы схватывания.

В схеме, изображенной на рис. VI. 10, предусмотре­ но использование возбудителя только в передатчике. Но в случае необходимости и при фазовой АПЧ могут быть сконструированы радиостанции с общим возбу­ дителем.

285

6. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИСТАНЦИОННОЙ НАСТРОЙКИ РАДИОСТАНЦИЙ

(АДН)

Самолетная радиостанция должна обеспечить быст­ рую и точную настройку на заданную волну при ди­

определяет выбор ее схемы и конструкции.

Рассмотрим принцип работы системы АДН. Любая система АДН состоит из трех основных частей: входной, передаточной и исполнительной. Блок-схема системы АДН представлена на рис. VI.11.

Рис. VI.11. Блок-схема системы АДН

Входная часть служит для подачи команд на пере­ стройку, индикации настроенного канала и привода в действие передаточной части. Обычно она размещается в пульте управления радиостанции. Передаточная часть служит для обеспечения механических перемещений эле­ ментов исполнительной части с помощью электродвига­ теля или пульс-мотора в соответствии с командами, по­ ступающими с входной части.

Исполнительная часть производит непосредственную установку органов настройки станции, точную фикса­ цию их положения и подает команду на прекращение действия передаточной части.

Схемное и конструктивное выполнение основных ча­ стей системы АДН может быть различным.

Системы АДН можно разделить на три группы:

—системы АДН с предварительной настройкой;

—системы АДН без предварительной настройки;

—смешанные системы АДН.

К первой группе относятся такие системы, которые

286

требуют предварительной ручной настройки радиостан­ ции. Эти системы обеспечивают быструю дистанционную настройку радиостанции только, на ограниченное число заранее выбранных частот. Число частот предваритель­ ной настройки часто называется числом каналов на­ стройки радиостанции.

Ко второй группе относятся системы, обеспечиваю­ щие быструю настройку на любую частоту рабочего диапазона радиостанции без предварительной ручной настройки.

К третьей группе относятся системы, включающие в себя возможности первых двух групп.

Указанная классификация не является единственной. Системы АДН можно разделять также по принципу ра­ боты, конструктивным особенностям и т. п.

Рассмотрим некоторые основные схемные и конструк­ тивные особенности систем АДН. Прежде всего остано­ вимся на основных способах дистанционной передачи команд с входной части на передаточную, являющихся общими для многих систем АДН.

В самолетных радиостанциях передача команд с входной части на передаточную осуществляется в основ­ ном с помощью трех следящих систем: контактной, кон­ тактно-потенциометрической и сельсинной.

Контактная следящая система является наиболее простой и. используется при передаче небольшого числа команд. На рис. VI. 12 представлена упрощенная схема такой системы для передачи шести команд.

Принцип ее действия заключается в следующем. Команды на перестройку посылаются с помощью даю­ щего переключателя ДП; При установке этого переклю­ чателя в какое-либо положение по одному из проводов подается напряжение на пусковое реле Р, которое сра­ батывает и своими контактами замыкает цепи питания электродвигателя М и электромагнита фиксирующего механизма ФМ, язычок которого освободит ось меха­ низма настройки* Электродвигатель вращает следящий переключатель СП до тех пор, пока его вырез не дой­ дет до провода, через который подано напряжение на реле. Реле обесточится, что приведет к остановке элек­ тродвигателя и фиксации оси механизма настройки.

В рассмотренной схеме число команд равно числу проводов. Следовательно, с увеличением числа команд

287

будет растя я число проводов. Этот недостаток устра­ няется в контактной следящей системе с малым числом проводов. Уменьшение числа проводов достигается при­ менением дающего и следящего переключателей специ­ альной конструкции. Их конструкция должна обеспе­ чить следующие переключения. При замыкании дающим переключателем (ДП) одного или нескольких проводов

Рис. VI.12. Схема простой контактной следящей системы

на корпус остальные провода должны быть им же зам­ кнуты между собой. Следящий же переключатель после его установки в заданное положение должен также зам­ кнуть на корпус избранные датчиком провода, а осталь­ ные провода соединить между собой и с обмоткой пу­ скового реле мотора.

Схема одного из двухплатных переключателей тако­ го типа для контактно-следящей системы с малым чис­ лом проводов представлена на рис. VI.13.

Данный переключатель служит для' передачи 10 команд при использовании четырех проводов. Как вид­ но из рисунка, выполнение необходимых переключений достигается с помощью специальной конструкции рото­ ров переключателя. Ротор Пі, подключенный к корпусу, имеет расположение зубцов, противоположное ротору П2, т. е. любому зубцу ротора Пі соответствует такой же по ширине вырез на роторе П2. Следящий переключатель

288

команд на относительно большие расстояния, например с пульта уп­ равления в приемопередатчик. Вну­ три приемопередатчика находят при­ менение и другие системы, напри­ мер контактно-потенциометрическая следящая система, схема которой представлена на рис. VI.14.

В данной системе контакты даю­ щего переключателя подключены к тем же секциям ступенчатого потен­ циометра, к которым подключены контакты следящего переключателя. На потенциометр подано напряже­ ние от незаземленного источника, поэтому заземление дающим пере­ ключателем какой-либо секции сту­ пенчатого потенциометра, кроме той,

к которой в данный момент подключен движок следя­ щего переключателя, вызывает на входе усилителя появ­ ление напряжения определенной полярности.

Рис. VI.14. Схема контактно-потенциометрическоГі следя­ щей системы

Выходное напряжение усилителя так согласовано с напряжением на его входе, чтобы вращение двигателям обеспечивало поворот движка следящего потенциометра в сторону уменьшения напряжения на его входе.

Таким образом, положение движка следящего потен­ циометра будет определяться положением подвижного контакта дающего переключателя. Движок следящего переключателя механически связан с элементом наст­