3 Система апч рлс

Призначення. Система АПЧ забезпечує підтримку номінального значення проміжної частоти приймача із заданою точністю шляхом автоматичної зміни частоти генератора передавача і (або) місцевого гетеродина. Іншими словами, система АПЧ призначена для стабілізації частоти коливань простих сигналів і заданих законів зміни частоти складних сигналів.

Спрощена схема одноканальної АПЧ показана на рис.3.55. У змішувачі (ЗМ) виділяються коливання різницевої частоти підстроюваного і опорного генераторів. Після посилення в ППЧ це коливання подається в системі ЧАПЧ на частотний дискримінатор (ЧД), а в системі ФАПЧ - на фазовий дискримінатор (ФД). Якщо у області стійкої роботи системи частота (фаза) перетворюваного коливання відрізняється від перехідної частоти ЧД (фази еталонного сигналу), то на виході дискримінатора з'являється напруга сигналу помилки. Після фільтрації у фільтрі нижніх частот (ФНЧ) і посилення в підсилювачі сигналу помилки (ПСП) ця напруга подається на управляючий частотою елемент, який змінює частоту коливань генератора у бік зменшення відхилення, що виникло в результаті дії перешкод. Конкретна схема системи АПЧ визначається тим, що пред'являється до неї вимогами і залежить від типа РЛС і місця в ній пристроїв автопідстроювання.

Існуючі системи АПЧ можна класифікувати за такими ознаках:

• за принципом дії;

• по вигляду дискримінатора;

• по параметру, постійність якого забезпечує система;

• по типу використовуваного управителя;

• за способом настройки стабілізованого генератора на необхідну частоту;

• по вигляду еталона частоти;

• по швидкості дії на виконавчий пристрій.

За принципом дії системи АПЧ розрізняють:

безперервні (аналогові); імпульсні; цифрові; аналого-цифрові.

По вигляду дискримінатора системи АПЧ розділяються на два класи:

системи частотного автопідстроювання (ЧАП);

системи фазового автопідстроювання (ФАП).

У системі ЧАП застосовують частотний дискримінатор (ЧД), що реагує на величину і знак відхилення стабілізуючої частоти f_г від еталонної fэ і виробляючий напругу сигналу помилки U_д, визначуване величиною і знаком цього відхилення _f = f_э ? f_г, тобто Uд = f(_f).

У системі ФАП застосовують фазовий дискримінатор (ФД), що реагує на величину і знак відхилення фази коливань jг, що стабілізуються, від фази еталонних коливань jэ і виробляє напругу сигналу помилки Uд, залежне від різниці фаз j = jэ - jг, тобто Uд = f(j).

По параметру, постійність якого забезпечує система розрізняють:

система автопідстроювання різницевої частоти;

система автопідстроювання абсолютного значення частоти.

Система автопідстроювання різницевої частоти забезпечує постійність різниці частот передавача РЛС і гетеродина приймача і рівність цієї різниці номінальному значенню проміжної частоти fпр з допустимою помилкою.

За способом отримання управляючої напруги така система відноситься до суміщених або одноканальних. Вона підтримує постійною різницю частот сигналу, що приходить, і гетеродина, наприклад, fс - fг. Еталоном частоти в ній є перехідна частота ЧД, тобто така частота в межах смуги пропускання дискримінатора, на якій вихідна напруга його рівна нулю.

Існують і двохканальні системи АПЧ. Принципи їх роботи будуть розглянуті нижче.

По типу використовуваного управителя системи АПЧ можуть бути:

електронні, тобто такі, в яких управляючою частотою генератора, що стабілізується, здійснюється чисто електронним шляхом, зміною напруги або струму (наприклад, зміною напруги на відбивачі клістрона генератора);

електромеханічні, в яких управління частотою здійснюється за допомогою електричних моторів або соленоїдів, механічно змінюючих параметри коливальних контурів;

комбіновані, поєднуючі і електронну і електромеханічну настройку.

Електронні системи в основному використовуються в системах АПЧ РЛС, що працюють без захисту від інтенсивних перешкод, або в РЛС з СДЦ в амплітудному режимі.

Комбіновані системи припускають використовування електронного управління в амплітудному режимі і електромеханічного управління в когерентному режимі.

За способом настройки генератора схеми АПЧ, що стабілізується, розрізняють: безпошукові, або стежачі; пошукові.

У стежачій системі необхідне ручне попереднє підстроювання і пошук частоти сигналу уручну після втрати його системою. У пошуковій системі ці операції автоматизовані.

По виду еталона частоти системи АПЧ можуть бути:

з активними еталонами, якими є високостабільні малопотужні генератори (кварцові або молекулярні);

з пасивними еталонами, роль яких виконують високодобротні резонансні системи або газові прилади з вузьким спектром поглинання на певній частоті.

По швидкості дії на виконавчий пристрій системи АПЧ можуть бути: інерційні; швидкодійні; «миттєві»; переривисті.

До основних характеристик системи АПЧ відносяться:

смуга схоплювання (смуга захоплення) ПАПЧ;

точність підстроювання частоти dfАПЧ;

швидкість VАПЧ або час автопідстроювання tАПЧ.

Смуга схоплювання - це діапазон частот, в межах якого забезпечується безпошукове автопідстроювання частоти генератора із заданою точністю. Значення смуги схоплювання визначається смугою пропускання дискримінатора (рис.3.57).

Точність підстроювання частоти характеризується статичною помилкою системи АПЧ, яка визначається співвідношенням

f = f_нач/(1 + K_ос·S_д·S_у) , (3.36)

де f_нач - початковий розлад частоти генератора, що стабілізується, щодо частоти еталона; Кос - результуючий коефіцієнт посилення розімкненого ланцюга зворотного зв'язку системи; S_Д, S_У - крутизна характеристики відповідно дискримінатора і управителя.

Швидкість автоматичного підстроювання частоти є однією з найважливіших характеристик систем АПЧ. Вимоги до неї визначаються режимом роботи РЛС.