11. Автоматическая подстройка частоты
Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) предназначена для поддержания настройки приемника на частоту сигнала fс или промежуточную частоту fп при допустимых случайных отклонениях частот ∆fс и ∆fп от номинальных значений.
В диапазонах СВ и ДВ АПЧ не нужна. Если в ПРМ применены гетеродины с кварцевой стабилизацией или синтезаторы частоты, то применение АПЧ в КВ диапазоне обычно нецелесообразно. В диапазоне УКВ и СВЧ приемниках АПЧ позволяет получить существенный энергетический выигрыш вследствие больших значений ∆fн =± (/∆fс/ - / ∆fг/).
Все системы АПЧ делятся на системы частотной (ЧАПЧ) и фазовой подстройки частоты (ФАПЧ)
11.1. Классификация систем чапч (апч)
Системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) делятся на системы абсолютной и промежуточной частоты.
1) Системы АПЧ по абсолютной частоте.
Функциональная схема системы АПЧ по абсолютной частоте:
На схеме обозначено:
Г - генератор абсолютной частоты, который имеет уход по частоте ± ∆f,
ЧД - частотный детектор, ФНЧ – фильтр, УУ - управляющее устройство.
Назначение данной системы АПЧ - поддержание постоянства fo.
ЧД в системах АПЧ должен строиться по балансной схеме и иметь детекторную характеристику (ДХ) следующего вида (см. рисунок), т.е. ноль ДХ проходит через fo - частоту генератора Г.
Регулировка частоты осуществляется следующим образом: частота генератора уходит на величину ± ∆f и на выходе ЧД появляется напряжение UЧД. Это напряжение фильтруется и попадает на УУ (регулировочная характеристика показана на рисунке), на выходе которого формируется напряжение U’p , пропорциональное U’ЧД:
То есть, в УУ под воздействием регулирующего напряжения Uр (пропорциональное UЧД ) вырабатывается сдвиг частоты ∆ fГ, который противоположен по знаку уходу частоты ∆f, то есть если на Г имеется уход частоты +∆f, то на УУ вырабатывается частотный сдвиг – ∆f и наоборот.
2) Системы АПЧ по промежуточной частоте.
fc = fc0 ± ∆fc, fг = fг0 ± ∆fг
fп = fг – fс = fп0 ± ( ∆fг - ∆fc) = fп0 ± ∆fп
ГУН – генератор, управляемый напряжением (VCO)
На рисунке показана детекторная характеристика ЧД с центральной частотой fпо. Напряжение на выходе ЧД – UЧД фильтруется, усиливается и поступает через устройство управления на перестраиваемый генератор (ГУН).
Уход по частоте в ГУН будет отрицательным, то есть противоположным по знаку с UЧД (т.е. уход по частоте компенсируется).
В результате условие для идеальной системы АПЧ можно записать в виде:
∆fc, ∆fГ – var → fп = const, ∆fпАПЧ → 0
Для ПРМ импульсных сигналов все системы АПЧ делятся на: инерционные и безинерционные.
Инерционные апч
Эти системы имеют структурную схему аналогичную схеме АПЧ по промежуточной частоте. Отличием инерционных АПЧ является то, что постоянная времени системы АПЧ гораздо больше, чем период повторения импульсного сигнала.
В этом случае принцип работы и параметры такой АПЧ аналогичны системе АПЧ для аналоговых сигналов.