- •Устройства приема и обработки сигналов
- •Введение
- •I. Классификация радиоприемных устройств
- •Супергетеродинные приемники
- •II. Основные характеристики радиоприемников
- •1. Чувствительность.
- •2. Избирательность.
- •3. Динамический диапазон.
- •Шумы колебательного контура
- •Шумы антенны
- •Шумы активных элементов
- •Коэффициент шума
- •Использование коэффициента шума
- •Коэффициент шума каскадного соединения 4-полюсника
- •Влияние антенного фидера на общий коэффициент шума
- •IV. Входные цепи
- •Входные устройства, работающие на настроенные антенно-фидерные системы
- •Автотрансформаторное входное устройство
- •Двойная автотрансформаторная схема входного устройства
- •Входное устройство с последовательным включением индуктивности
- •Трансформаторное входное устройство
- •Особенности входных цепей различных частотных диапазонов
- •Входные цепи на коаксиальных линиях
- •Входные цепи на полосковых линиях
- •Входные цепи на объемных резонаторах
- •Входные устройства приемников декаметровых и более длинных волн
- •Трансформаторное входное устройство
- •Входное устройство с емкостной связью между контуром и антенной
- •Входная цепь с ферритовой антенной
- •Борьба с приемом помех на промежуточной частоте
- •V. Усилители радиочастоты
- •Основные требования и качественные показатели
- •1. Резонансный коэффициент усиления по напряжению
- •Резонансный усилительный каскад умеренно высоких частот
- •Устойчивость резонансного каскада
- •Методы повышения устойчивости резонансных каскадов
- •Транзисторные малошумяшие усилители диапазона свч
- •Регенеративные малошумящие усилители диапазона свч
- •Шумовые свойства регенеративных усилителей
- •Полупроводниковые параметрические усилители
- •Усилители на туннельных диодах (утд)
- •VI. Усилители промежуточной частоты (полосовые усилители)
- •Усилители с одноконтурными каскадами, настроенными на одну частоту
- •Усилители с двухконтурным фильтром
- •Усилители с фильтром сосредоточенной селекции
- •VII. Преобразователи частоты
- •1.1. Основные качественные показатели преобразователей
- •7.2 Общая теория преобразователей частоты
- •7.3. Преобразователи частоты на полевых и биполярных транзисторах
- •7.4 Диодные преобразователи частоты
- •7.5 Балансные преобразователи частоты
- •7.6 Кольцевые преобразователи
- •7.7 Преобразователи без зеркального канала
- •VIII. Детекторы радиосигналов
- •8.1 Классификация детекторов
- •8.2 Амплитудные детекторы
- •8.3 Синхронные детекторы
- •8.4 Диодные детекторы
- •8.5 Амплитудные детекторы в режиме детектирования сильных сигналов
- •8.6 Искажения сигнала при детектировании
- •8.7 Особенности ад на биполярных транзисторах
- •8.8 Импульсный детектор
- •8.9 Фазовые детекторы
- •8.9.1 Фазовые детекторы коммуникационного типа
- •8.9.2 Фазовые детекторы перемножительного типа
- •8.10 Частотные детекторы
- •8.10.1 Частотные детекторы с амплитудным преобразованием
- •8.10.2 Частотные детекторы с фазовым преобразованием
- •8.11 Детекторная характеристика чд на линиях задержки
- •8.12 Дробный частотный детектор
- •8.13 Частотные детекторы с преобразованием частотной модуляции
- •IX. Ограничители амплитуды сигналов
- •9.1 Транзисторные ограничители амплитуды сигналов
- •9.2 Диодные ограничители амплитуды сигналов
- •X. Регулироки в радиоприемниках
- •10.1 Назначение и виды регулировок
- •10.2 Автоматическая регулировка усиления (ару)
- •10.2.1 Обратная система ару
- •10.3 Переходные процессы при автоматической
- •10.4 Автоматическая подстройка частоты (апч)
- •10.4.1 Принципы апч. Разновидности системы апч
- •4.4.2 Системы апч при импульсных сигналах
- •10.4.3 Элементы системы апч
- •10.4.4 Регулировочные характеристики
- •10.4.5 Переходные процессы в системах апч
- •XI.Помехоусойчивость приемника и оптимальные методы приема. Особенности приемников различного назначения.
- •11.1 Помехоустойчивость чм-приема при гармонической помехи
- •11.2 Помехозащищенность при флуктуационной помехе
- •11.3 Радиоприем одной боковой полосы частот
- •11.4 Радиоприемники синхронного приема
- •XII. Расчет и проектирование нелинейных каскадов.
- •12.1. Транзисторный преобразователь частоты для диапазона умерено высоких частот.
- •12.2. Диодный балансный смеситель свч диапазона
- •12.3. Расчет детектора радиоимпульсов
- •XIII. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •13.1. Цели и задачи курсовой работы.
- •Содержание и объем курсовой работы
- •Требования к оформлению отчета
- •13.2 Последовательность расчета радиоприемного устройства
- •13.3. Анализ задания и подбор литературы
- •13.4. Расчет структурной схемы
- •Рекомендованная литература
10.4.4 Регулировочные характеристики
Систему гетеродин-управляющее устройство принято описывать регулировочной характеристикой fг(Uр), являющейся зависимостью частоты генерируемых колебаний от регулирующего напряжения в статическом режиме.
При анализе процессов в системе АПЧ регулировочную характеристику обычно линеаризуют и характеризуют ее крутизной регулировочной характеристики:
|
(10.28) |
Иногда вместо абсолютного значения частоты берут или , гдеfэ - эталонное значение частоты.
Любые действия на частоту fг отличные от воздействия Uр, перемещают регулировочную характеристику вдоль оси частот, вызывая начальную расстройку гетеродина fг (смещенная регулировочная характеристика показана на рисунке пунктирной линией).
Для нормальной работы системы АПЧ (для уменьшения ошибки настройки) необходимо обеспечить согласование по знаку крутизны частотного детектора Sчд и крутизны регулировочной характеристики. Для систем абсолютной частоты и промежуточной при необходимо, чтобы знакиSчд и Sг были противоположными, т.е. . Для систем промежуточной частоты принаоборот требуется, чтобы(знаки одинаковы).
Фильтры системы АПЧ в основном аналогичны фильтрам системы АРУ. Чаще всего используются однозвенные RC-фильтры нижних частот.
10.4.5 Переходные процессы в системах апч
и стационарный режим
Так же как и системе АРУ время установления У определяется следующим образом:
|
(10.29) |
где - постоянная времени системы АПЧ,Kапч = Sчд Sг - коэффициент обратной связи.
Как видно из приведенных формул, здесь также как и для системы АРУ эквивалентная постоянная времени системы в (1+Kапч) раз меньше постоянной времени RC-фильтра.
Остановимся на графическом анализе систем АПЧ при больших расстройках по частоте. Для этого объединим в одной системе координат f, Uчд детекторную характеристику частотного детектора и регулировочную характеристику гетеродина.
При этом учтем, что в стационарном режиме (dUp/dt =0) Uр=Uчд.
Предположим, что в начальный момент времени имелась начальная расстройка fнач между частотой гетеродина и fг ном. При этом эта начальная расстройка сохранялась бы, если система АПЧ была отключена (Up=0).
При включении системы АПЧ при данной расстройке напряжение на выходе частотного детектора не равно нулю, что приведет к изменению частоты гетеродина под действием управляющего сигнала, связанного с появлением напряжения на выходе частотного детектора.
В результате этого система перейдет в установившийся режим, соответствующий точке а на графике, т.к. только в этой точке напряжение на выходе частотного детектора равно напряжению регулирования. Из рисунка видно, что под действием системы АПЧ расстройка гетеродина относительно номинального значения этой частоты уменьшилась до величины fапч. Оценим, во сколько раз произошло уменьшение начальной расстройки fнач под действием системы АПЧ.
Для этого рассмотрим треугольники оас и асв. Из этих треугольников следует, что:
|
(10.30) |
Учитывая, что ос=fапч, св=fнач - fапч, из последней системы уравнений получим:
|
(10.31) |
Таким образом, система АПЧ уменьшает начальную расстройку по частоте к (1+Капч) раз.
Построим регулировочную характеристику системы АПЧ, под которой понимается зависимость расстройки по частоте при включенной системе АПЧ к начальной расстройке при отключенной системе АПЧ, т.е. зависимость вида .
Для этого проведем ряд регулировочных характеристик при различных начальных расстройках. Для каждой из кривых найдем равновесную точку а, как точку пересечения кривых частотного детектора и регулировочной характеристики. Затем определяем значения ии переносим их в другую систему координат. На участке характеристики ЧД 01 каждому значению начальной настройки соответствует одно значение. На участке 1-2 каждому значению начальной расстройки гетеродина соответствует три точки пересечения с частотной характеристикой ЧД.
На этом участке регулировочной характеристики наблюдается неустойчивый режим, так как возможны два устойчивых значения fапч. Если изменять частоту расстройки от нулевого значения в сторону увеличения то уменьшение расстройки по частоте будет наблюдаться до точки 2. И при превышении частоты расстройки за точку 2 произойдет скачкообразное изменение частоты расстройки при включенной системе АПЧ. Для точки 2' справедливо, что .
Поэтому точка 2 характеризует нам область удержания системы АПЧ.
В том случае, если частота настройки гетеродина изменялась от больших значений расстройки, то до точки 1' система АПЧ не уменьшает начальной расстройки по частоте. В точке 1' происходит скачкообразное уменьшение расстройки fапч, т.е. происходит как бы включение системы АПЧ. Поэтому граница в точке 1 характеризует нам область втягивания.
Различие областей втягивания и удержания обусловлено специфической формой скатов детекторной характеристики. Чем выше линейность скатов этой характеристики, тем меньше отличие областей втягивания и удержания.
Надежность работы системы АПЧ обеспечивается только в пределах области втягивания. При выходе начальной расстройки за ее пределы в большинстве случаев требуется вмешательство оператора (ручная подстройка гетеродина в пределах области втягивания) или переход системы АПЧ в режим автоматического поиска по частоте.