8. Переход от функциональной схемы системы ра к ее структурной схеме

Структурной схемой системы РА называется схема, в которой каждой математической операции преобразования параметра, за которым ведется сле- жение, соответствует определенное звено.

На рис.8.1 приведена функциональная схема системы автоматической подстройки частоты (АПЧ). Построим структурную схему системы АПЧ на основании ее функциональной схемы.

^{В системе АПЧ сигнал U} _c

преобразуется в смесителе СМ на проме-

жуточную частоту и усиливается в УПЧ. Отклонение промежуточной частоты

от номинального значения выявляется частотным дискриминатором ЧД, вы-

ходное напряжение которого, сглаженное фильтром нижних частот ФНЧ, изме- няет частоту управляемого генератора УГ так, что первоначальное отклонение уменьшается.

Рис.8.1. Функциональная схема системы АПЧ

Применение системы АПЧ позволяет существенно уменьшить в супер- гетеродинном приемнике влияние взаимной нестабильности частот гетеродина (УГ) и передатчика и повысить качество приема.

В системе АПЧ отслеживаемым параметром является частота сигнала. Обычно скорость протекания переходных процессов в резонансных контурах смесителя, УПЧ, частотного дискриминатора и в его нагрузке много выше, чем

в ФНЧ. При этом с точки зрения преобразования частоты сигнала смеситель,

УПЧ и дискриминатор можно считать безынерционными элементами.

Обозначим: _пр =  _с -  _г , где  _с ,  _г - частоты сигнала и гетеродина. Тогда отклонение  промежуточной частоты  _пр от ее номинального зна- чения  _пр0 определяется равенством  =  _пр -  _пр0 .

Выходное напряжение ЧД при действии на его входе сигнала и помехи с равномерным спектром имеет вид

^u_д ^{(t ) = F (} _c ^{) +  (t, } _c ^{) ,}

где F ( _c ) =

^u_д ^{(t )}

^{- среднее значение выходного напряжения, (t,}_c ^)-

флуктуационная составляющая этого напряжения, зависящая от расстройки

^_c ^{= } _пр ^{- } ₀ ^{, где } ₀ ^{-центральная или переходная частота дискриминатора.}

Зависимость

_{(рис.8.2).}

^{F (} _c ⁾

называется дискриминационной характеристикой

_{Рис.8.2. Дискриминационная характеристика}

При малых рассогласованиях

^ _с ^{дискриминационную характеристику}

можно считать линейной. Тогда вместо

^{F (} _c ⁾

можно записать

^S _д ^ _c ^{, где}

S _д - крутизна дискриминационной характеристики. Центральную частоту дис- криминатора  ₀ стремятся сделать равной номинальному значению промежу- точной частоты  _пр0 . Однако возмущения (изменения питающих напряжений, температуры и т.д.) приводят к нестабильности центральной частоты дискри- минатора:  ₀ =  _пр0 +  .

Связь между

^ _с ^{и отклонением  определяется равенством}

_c =  _пр -  ₀ =  _пр -  _пр0 -  =  - .

^{Напряжение на выходе ФНЧ: u}_ф ^{(t) = W}_ф ^{( p)  u}_д ^{(t) ,}

где W_ф ( p) - операторный коэффициент передачи ФНЧ,

дифференцирования.

_d

_{p  -символ}

^dt

При работе в пределах линейного участка регулировочной характеристи-

ки управляемого генератора его частота  _г связана с напряжением u _ф ли- нейной зависимостью: _г = _гс + S_p  u_ф , где S_p - крутизна регулировочной ха- рактеристики, _гс - значение собственной частоты генератора при отсутствии управляющего напряжения.

^{Частота }_гс ^{c учетом ее нестабильности}

η определяется равенством

_гс = _г0 +  = _с0 - _пр0 +  , где _г0 , _с0 - начальные значения частот гетеродина и сигнала.

Структурная схема системы АПЧ, построенная на основании приведен-

ных соотношений, имеет вид (рис.8.3)

Рис. 8.3. Структурная схема системы АПЧ

Если при исследовании системы АПЧ ввести в рассмотрение отклонения

δω _г , δω _с частот сигнала и гетеродина от их номинальных значений δω _г = =

 _г -  _г0 ,  _с =  _с -  _с0 , то структурная схема системы АПЧ упрощается и принимает следующий вид (рис.8.4)

Рис.8.4. Упрощенная структурная схема системы АПЧ Контрольные вопросы

1. В чем заключается отличие структурной схемы автоматической сис- темы от структурных схем других радиотехнических устройств (например, уси- лителя) ?

2. Имеется ли что-либо общее между структурными схемами автомати-

ческих следящих систем разных типов ?

3. Чем могут отличаться следящие системы радиоавтоматики различных типов, отображаемые одинаковыми по начертанию структурными схемами ?