Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

<

Напряжения на диодах Д: и Дэ. определяются формулами (7.16) и (7.17). Учитывая, что напряжение на втором контуре

Од. = О 1-12 (1-18).

Аналогично запишем выражение для напряжения на втором диоде

Одз= а 1—1 (1+ 18.

Таким образом, для случая полной симметрии плеч частотного детектора

из = Кв И (УЕ УЕ ИТ.

Учитывая значение модуля Ок. в формуле (7.19), получаем уравнение детекторной характеристики

и, = (>)2 Ол вх УиВ Ка (УЗ ЕТ —

—У 4+ (2—1)/У(-+т—2) +4.

Дифференцируя выражение по А}, можно найти крутизну детекторной характеристики. Переходя к пределу при А}-0, получаем

выражение для крутизны характеристики детектора на резонансной частоте второго контура. Крутизна в этой точке зависит от | — параметра связи между контурами. Дифференцируя выражение крутизны при А}=0 по 1 и приравнивая его нулю, находим

оптимальный параметр связи, обеспечивающий максимум кру- тизны детекторной характеристики [30] оптк=1. При этом крутизна характеристики детектора (при Ка=!)

Сопоставляя соотношения (7.14) при и! =Ги (7.20), можно заключить, что частотный детектор с двумя взаимно расстроенными контурами имеет крутизну детекторной характеристики приблизительно, в 1,75 раза большую в сравнении с детектором с

двумя одинаково настроенными контурами при одинаковых параметрах контуров и усилительных приборов. Вместе с этим ста-

бильность формы характеристики при случайной расстройке конТуров оказывается выше в детекторе с одинаково настроенными

контурами.

Максимумы характеристики детектора с двумя одинаково настроенными контурами, при оптимальной связи между контурами,

соответствуют обобщенным расстройкам Ёш== +1, т. е. наступают

211

ет большую нелинейность. При выборе полосы пропускания контуров необходимо руководствоваться допустимой величиной отклонения характеристики от линейной в интервале изменения частоты сигнала. Выбор параметров детектора из условия минимального коэффициента гармоник исследован Г. Картьяну [53]. Он рекомендует выбор параметра связи и в пределах 1,5—2.

Из рассмотрения принципа действия детектора можно сделать заключение о том, что выходное напряжение симметричного балансного детектора проходит через нуль на частоте, равной частоте настройки второго контура, и что симметрия детекторной характеристики определяется положением частоты настройки первого контура.

Из соотношения (7.20) следует, что крутизна детекторной характеристики линейно зависит от амплитуды входного напряжения. Для устранения этой зависимости ведущий усилительный прибор Т должен работать в режиме амплитудного ограничителя. Режим ограничения обычно достигается при напряжениях на входе прибора, превышающих несколько единиц и десятых долей вольта. Это требует реализации больших коэффициентов усиления от антенны к детектору. Наличие большого коэффициента

усиления тракта усугубляет действие паразитных обратных связей, поэтому желательно уменьшить порог ограничения.

Рис. 7.26

Уменьшения порога ограничения можно достигнуть, осуществляя ограничение на выходе ведущего усилительного прибора. Принципиальная схема детектора с диодным ограничителем на выходе усилителя изображена на рис. 7.26. Диодный ограничи-

тель выполнен на диодах Д! и До. Пороговое напряжение подает- ся от источника постоянной эдс Ел.

Если амплитуда (Из напряжения на втором контуре будет меньше 2Ё,„, то диоды заперты и ограничение отсутствует. При От=>2Е‚ диоды откроются и будут шунтировать контур своим

212

малым внутренним сопротивлением, уменьшая тем самым коэф-

фициент усиления каскада.

Вместо источника постоянного напряжения, определяющего порог ограничения, можно включить резистор с параллельно включенным конденсатором. Эта цепь будет детектировать сигнал. В результате на диодах появится напряжение, практически равное амплитуде несущего колебания. При выборе достаточно болышой постоянной времени этой цепи (существенно больше максимального периода амплитудных изменений входного напря* жения) будет осуществляться так называемое динамическое ограничение. Режим ограничения на выходных зажимах можно осуществить также за счет ограничения амплитуд основными диодами частотного детектора, применяя согласное их включение к кон-

туру. - Устройство подобного типа называют дробным частотным де-

тектором или детектором отношений [42, 53]. Схема детектора отношений изображена на рис. 7.27. В качестве преобразователя частотных изменений в фазовые может применяться длинная ли- ния, обеспечивающая ф=от [31]. Полученный на выходе такой линии сигнал может быть использован для детектирования фазовым детектором, в котором в качестве опорного служит входной

сигнал.

Рис. 7.27

Детекторы ЧМС, основанные на преобразовании ЧМС в ЧИМС. В детекторах указанного типа ЧМС подается на нелинейное уст-

ройство, формирующее одинаковые однополярные импульсы с ча-

стотой следования, равной частоте входного сигнала. Эти им- пульсы, обычно формируют в моменты времени, когда входное на-

пряжение проходит через нуль.

Структурная схема детектора и осциллограммы напряжений В элементах схемы детектора изображены на рис. 7.28.

Преобразователь ЧМС в ЧИМС представляет собой устройство, состоящее из двухстороннего ограничителя, дифференциа-

тора и одностороннего ограничителя. На выходе этого блока структурной схемы детектора при действии входных ЧМС возни-

213

кает периодическая последовательность одинаковых импульсов с частотой следования, равной частоте входного сигнала.

Постоянная составляющая выходного напряжения за один период входного напряжения

и

Рис. 7.28

Если преобразователь ЧМС в ЧИМС формирует прямоуголь- ные импульсы, то

Пусть {= --АН®, тогда и==Ишф--ЧАН®.

Таким образом, составляющая выходного напряжения

ОтАР(Р) оказывается прямо пропорциональной частотному от- клонению входного напряжения Д}(Р) и воспроизводит закон частотной модуляции входного сигнала без искажения. Эта составляющая (и) выделяется на выходе фильтра нижних частот (см.

рис. 7.28).

214

К достоинствам` рассмотренного детектора, основанного на принципе счета числа переходов входного напряжения через нуль или частоты этих переходов (7.22), относятся:

высокая линейность детекторной характеристики, возможность выбора низкой промежуточной частоты в приемнике, высокая эф-

фективность подавления амплитудных изменений входного напряжения, реализация детектора на элементах импульсной техники в интегральном выполнении, не требующих катушек индук-

тивности.

Недостатком счетно-импульсного детектора является необходимость подачи на его вход большого уровня сигнала, превышающего пороги ограничения ограничителей.

8.Ручные и автоматические регулировки

врадиоприемниках

®

8.1. Назначение регулировок и их виды

Широкая автоматизация и дистанционное управление являются одной из важнейших тенденций развития систем радиосвязи. Реализация устройств на этой оснюве позволяет 'повысить ‘их эко-

номическую эффективность. Комплексная автоматизация включает необходимость осуществления дистанционных регулировок и управления радиоприемниками; контроля исправности оборудования в процессе его эксплуатации; определения мест повреждения и отключения поврежденного оборудования; включения резервных блоков и оборудования.

Указанные операции дистанционного управления осуществляются посредством самостоятельных специализированных систем, наиболее развитых в профессиональных радиоприемных устройствах (например, в РПУ «Сибирь» и «Призма»).

Регулировки в радиоприемниках предназначены для ‘изменения электрических характеристик с целью обеспечения наилучшего

приема сообщения.

В радиоприемниках существуют два типа ‘регулировок: завод-

ские и эксплуатационные.

Первые из них служат для устранения влияний разброса па-

раметров деталей и неизбежных неоднородностей монтажа на электрические характеристики приемника, вторые— для выбора он-

тимального режима приемника при приеме сигналов желательной станции.

Эксплуатационные регулировки приемника используются для

выполнения следующих основных операций: 1) настройки прием- ника на желательную станцию; 2) установки необходимого коэф-

Ффициента усиления тракта сигнала; 3) выбора оптимальной полосы пропускания; 4) оптимизации режима работы выходных уст-

ройетв.

215

По характеру осуществления регулировки, используемые в радиоприемниках, можно разделить на ручные, осуществляемые юператором непосредственно либо дистанционно, и автоматические, при которых режим регулируемых блоков устанавливается без вмешательства оператора.

Существенные удобства управления приемником реализуются при. так называемом сенсорном Унравлении, когда легким касанием определенного участка поля управления достигается автомати-

ческое выполнение желательной операции [25].

8.2. Настройка ‘радиоприемников

Спектр полезного сигнала в супергетеродинном приемнике выделяется высокочастотным трактом. Преселектор приемника ослабляет приём помех по побочным каналам, а усилитель проме-

жуточной частоты ослабляет прием соседних станций.

Обычно усилитель промежуточной частоты, определяющий избирательность приемника по соседнему каналу, имеет фиксирован-

ную настройку. Поэтому колебательные контуры УПЧ имеют лишь органы заводской подстройки в виде полупеременных конденсаторов — триммеров либо в виде сердечников, перемещаемых в магнитном поле катушек индуктивности контуров. Настройка приемника на желательную станцию в этом случае сводится к установлению частоты настройки преселектора, равной частоте сипнала, и частоты настройки гетеродина так, чтобы разнюсть этих частот бы-

ла равна промежуточной частоте приемника.

Взаимную расстройку контуров, удовлетворяющую определенному условию, называют ‹сопряжением настроек. Сопряжение настроек цепей преселектора и гетеродина, при котором разность этих настроек равна промежуточной частоте, можно осуществить

при выборе частоты гетеродина как ниже, так и выше частоты сигнала.

В первом случае настройку гетеродина называют «нижней», а

во втором— «верхней». Нижней настройке гетеродина, когда

к <Е, свойственны следующие недостатки. Коэффициент перекрытия контура гетеродина в этом случае должен превышать коэффи-

циент перекрытия контура сигнала. Действительно, при Аас= [ шах/ (с пп требуемый коэффициент перекрытия контура гетеродина

Ра г | тах/йь па = (Ре тах — П)/(Ко ша -— [1] > Ка с.

Например, при приеме сигналов с несущими частотами =

== (140--420) кГц и }„=100 кГц требуемый коэффициент перекры-

тия контура гетеродина Ка = (420—100) /(140—100) =320/40=8.

Такой коэффициент перекрытия осуществить затруднительню. Вследствие того, что частоту гетеродина при нижней настрой“

ке надо изменять в широких пределах, возникают трудности в

поддержании постоянства амплитуды гетеродина, необходимого для оптимального режима работы преобразователя частоты. В

связи с этим на практике широко применяют верхнюю настрой-

216

217

во. Линия передачи сигналов управления может осуществляться на основе использования кабеля (проводной линии связи) либо системы радиосвязи в диапазоне очень низких или гипервысоких

ским изменением параметров контуров с помощью варикапов или ферритов соответственно при настройке емкостью или индуктивностью.

Принципнальная схема одного из варнантов следящей снстемы электроме-

чиком сигиалов управлення. Ползуиок потенциометра Л; механически связаи с указателем частоты настройки приемника, имеющимся на пульте. Потенциометр питается от сетн переменного тока [2 В, 50 Гц. Сигна. управлення подается через кабель дистанциоиного управления настройкой.

Рис. 8.3

В качестве нсполнительного устройства (ИУ) используется двигатель, питае-

мый от сети переменного тока 12 В, 50 Ги. Ротор двигателя механнчески со- члеиен с осью конденсаторов переменной емкости н осью потенциометра П». Положение ползунка потеициометра Из определяет ответный сигнал следящей снстемы, пропорциональный рассогласованию положений указателя на шкале пульта настройки и ротора кондеисатора настройки приемника.

Двигатель переменного тока нмеет роторную обмотку [, питаемую от сетн переменного тока через конденсатор С:, который обеспечивает близкий к л/2

218

сдвиг фаз между током в роторной Г и статорной 1! обмотках, необходимый для работы двигателя. Статорная обмотка двигателя подключена между пол- зунками потенциометров ЛП: и Но и получает питание лншь при наличии рас-

согласования положений ползунков потенциометров И; и Н».

Если изменить положение ручки настройкн прнемника иа пульте управления, то одновременно с перемещением стрелки указателя частоты настройки из-

менится положение ползунка потенциометра ЛП. В результате на обмотке М двигателя появится разность потенциалов. Обмотки двигателя включены так, что при вращенин ротора частота настройки приемника приблнжается к значению, указанному на шкале пульта. Одновременно ползунок потенциометра П» перемещается так, что разность потенциалов между точками 2—5 уменьшается.

Двигатель остановится, как только момеит сил треиня подвижиой системы

тенциометров выбраны так, чтобы зона нечувствительности системы не давала большой погрешности установки частоты настройки приемннка. К недостаткам электромеханической системы относятся громоздкость конструкции и трудиость обеспечения высокой точностн настройки из-за инерцнонностн механических узлов в снстеме. Для повышения точности настройки приемника можно дополннтельно использовать электронную систему автоматической подстройки частоты

(АПЧ). Электромеханическая настройка осуществляется также с помощью герконов, переключающих элементы ДКПЕ нли ДКПИ |5 Ц.

Электронная настройка

Существенное упрощение дистанционной настройки достигается использованием варикапов. В нашей стране выпускаются ва-

рикапные матрицы, позволяющие осуществить дистанционную пе-

рестройку необходимых цепей приемника.

На рис. 8.4 изображена схема дистанционного управления на-

стройкой с использованием варикатной 'матрицы. Варикацная мат-

рица содержит шесть одинаковых емкостных диодов. В схеме рис. 8.4. показаны четыре диода: Д—:Да, еще два диода могут

быть использованы во втором контуре преселектора, не ‘показан- ном на рисунке. Диоды Ди, и Д». используются для перестройки

контура сигнала. Эти диоды включены встречно с целью линеаризации результирующей зависимости емкости от действующих

на диодах напряжений сигнала и помех. Изменение частот настроек контуров сигнала и тетеродина осуществляется путем ‘пода-

Чи части постоянного напряжения Еу, регулируемой потенциометром на пульте управления настройкой. Перемещение ползунка

потенциометра П: сопряжено с перемещением указателя отсчета частоты настройки по шкале пульта дистанционного управле-

ния (ПУ).

Управляющее напряжение ЕЁ, подводится с помощью кабеля

ДУ через потенциометры По ‘и Пз к емкостным диодам. Потенщи- ометры //› и Пз служат для заводской регулировки емкости в кон-

турах гетеродина и сигнала. Управляющие напряжения подводятся через резисторы А! и Кз, устраняющие шунтирование контуров

219

Конденсаторы С›2 и Сз являются элементами сопряжения настройки контура гетеродина Параллельно конденсатору С› включен резистор Ю, обеспечивающий подачу управляющего напряжения

на зажимы диода Дз. Сопротивление резистора В› для тока с частотой гетеродина должно быть достаточно большим К» И.С»,

с тем чтобы не ухудшалась добротность контура гетеродина Ана-

логично выбираются сопротивления резисторов К: и Аз Применение электронной настройки, как это следует из сопо-

ставления устройств, изображенных на рис 83 и 84, позволяет существенно упростить систему Кроме того, система электронной

настройки отличается малой инерционностью Электронная дистанционная дискретная настройка контуров может быть реали-

зована на основе Управления элементами ДКПЕ и ДКПИ с помощью рт-диодов, управляемых напряжениями, подводимыми с

пульта ДУ [51].

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) гетеродина

Автоматическая подстройка частоты гетеродина повышает точность настройки и устраняет необходимость ручной подстройки

радиоприемников в процессе эксплуатации. Структурная схема системы АПЧ радиоприемника супергетеродинного типа изображе-

на на рис 85. Сигнал, поступающий от преселектора, подводится

220