2.49. Регулировки в УПОРС
Назначение и виды регулировок

Регулировки необходимы для настройки приемника на сигналы нужного передатчика и обеспечения качественного приема сигналов в изменяющихся условиях работы приемника.

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления предназначена  для поддержания постоянного выходного напряжения УПЧ при изменениях уровня сигнала на входе приемника. Это необходимо для нормальной работы выходных устройств, для устранения нелинейных искажений вследствие перегрузки последних    каскадов УПЧ.

Эффективность АРУ оценивается коэффициентом регулирования γ, равным отношению максимального коэффициента усиления тракта к минимальному  γ = Кmax / Кmin. Так как в тракте с АРУ Кmax = Uвых min / Uвх min и Кmin = Uвых max / Uвх max , γ = 

            Наибольшее распространение получили следующие способы регулирования усиления:

1. Изменением крутизны прямой передачи активных элементов тракта приемника через изменение режима по постоянному току (режимная или активная АРУ). 2. Изменением величины межкаскадной связи при помощи регулируемых делителей (аттенюаторная или потенциометрическая АРУ).3. Изменением шунтирования нагрузки усилителей. 4. Изменением величины отрицательной обратной связи (ООС) усилителей.

Структурная схема тракта приема с обратной АРУ приведена на рисунке 6.3. В этой схеме регулирующее напряжение Uрег формируется детектором ДАРУ на выходе усилительного тракта и после фильтрации оно воздействует на регулируемые цепи, изменяя усиление обратно пропорционально уровню входного сигнала.

              
В схеме прямой АРУ (рисунок 6.4) регулирующее напряжение вырабатывается в результате усиления и выпрямления входного напряжения и действует в том же прямом направлении, в котором проходит принимаемый сигнал в регулируемом усилителе. При увеличении UВХ напряжение на выходе детектора АРУ возрастает, увеличивается UРЕГ, что вызывает уменьшение коэффициента усиления регулируемого усилителя К. На выходе напряжение UВЫХ = КUВХ должно оставаться постоянным.

В отличие от обратной АРУ здесь теоретически возможно получить идеальную характеристику регулировки.

Режимная АРУ. На рисунке 6.6 в упрощенном виде приведен вариант схемы тракта приема с регулировкой усиления изменением крутизны транзисторов.

Аттенюаторная регулировка. Для нелинейных искажения сигнала между каскадами включают аттенюаторы с переменным коэффициентом передачи. Они могут быть однозвенные, двухзвенные и мостовые, с регулируемыми продольными или поперечными ветвями, а также с одновременным регулированием в обеих ветвях во взаимно противоположных направлениях. Элементом с регулируемым сопротивлением может быть диод или транзистор.На рисунке 6.13 приведена схема двузвенного аттенюатора.

АРУ изменением шунтирования нагрузки показана на рисунке 6.15 в усилителе с симметричным входом и выходом, характерным для современных ИМС. Здесь управляемое шунтирование нагрузки осуществляется диодами VД1… VД3 через транзистор VT3.

АРУ изменением величины ООС усилителей. На рисунке 6.16 приведена схема с регулируемой ООС в цепи эмиттера транзистора при помощи диода VД. У открытого диода сопротивление перехода мало и резистор R3 зашунтирован большой емкостью СБЛ. При этом ООС нет, коэффициент усиления максимален. При запирании диода регулирующим напряжением сопротивление перехода увеличивается и влияние блокировочной емкости уменьшается, а действие ООС увеличивается и усиление падает.

 АРУ по помехам. Для ослабления таких явления как блокирование сигнала, то есть уменьшение его уровня под действием помех; перекрестная модуляция сигнала помехой, то есть перенос модуляции помехи на сигнал; взаимная модуляция нескольких помех между собой с образованием новых комбинационных частотных составляющих, оказывающих мешающее действие на сигнал в приемнике помимо АРУ по сигналу вводится АРУ по помехам (АРУП), то есть уменьшение усиления в первых каскадах приемника при действии помех.Схема тракта приемника с АРУ по помехам приведена на рисунке 6.17

Автоматическая подстройка частоты

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) применяется для обеспечения высокой стабильности частоты гетеродинов и как дополнение к системам автоматической настройки приемников. Основными элементами цепей АПЧ являются датчик рассогласования, который вырабатывает сигнал ошибки, и управляющий элемент. В зависимости от вида датчика рассогласования различают частотную автоподстройку частоты (ЧАПЧ) и фазовую автоподстройку частоты (ФАПЧ). Структурная схема приемника с ЧАПЧ приведена на рисунке 6.18.

 

Статическая характеристика частотного детектора UУ = η(∆f) представлена на рисунке 6.19. Характеристика управляющего элемента ∆fУ = ψ(UУ) (рисунок 6.20).В частности ЧАПЧ – статическая по частоте.

Точность (эффективность) ЧАПЧ характеризуют коэффициентом автоподстройки, равным отношению начальной расстройки к остаточной, то есть КАПЧ = ∆fН / fОСТ.

КАПЧ== = 1+= 1+tgαtgγ, КАПЧ= 1 - tgαtgβ = 1 - SSУ                       

                                  

 

Здесь S = dUУ / d(∆f) = tgα – крутизна характеристики ЧД; SУ = d(∆f)  / d UУ = tgβ – крутизна характеристики управляющего элемента.

Фазовая автоподстройка частоты

Структурная схема цепи ФАПЧ приведена на рисунке 6.24. От ЧАПЧ она отличается наличием эталонного генератора ЭГ и датчиком рассогласования, которым является ФД, состоящий из перемножителя и ФНЧ. На ФД подаются напряжения промежуточной частоты и эталонного генератора

                     uПР = UПРcos ωПРt;   uЭ = UЭcos ωЭt .                                      (6.6)

Будем полагать, что коэффициент передачи ФНЧ равен единице для разностных частот (ωПР - ωЭ) и нулю для суммарных частот (ωПР + ωЭ). Тогда на выходе ФД выделится управляющее напряжение

              uУ =  uПРuЭ = 0,5UПРUЭcos(ωПР - ωЭ)t = UУcosφ.                     

Здесь волнистая черта             означает усреднение по времени; φ = (ωПР - ωЭ)t – текущее значение разности фаз сравниваемых напряжений.

Управляющее напряжение, воздействуя на управляющий элемент УЭ, изменяет частоту гетеродина. При линейном рабочем участке управляющего элемента с крутизной SУ изменение частоты гетеродина под действием управляющего напряжения будет:

                  ωГ = 2πSУuУ = 2πSУUУcosφ = ∆ωГmaxcosφ,                            

где ∆ωГmax = 2π∆fУ∂ - амплитуда изменения частоты гетеродина; ∆fУ∂ = SУUУ – полоса удержания ФАПЧ.

Если частота гетеродина отличается от номинального значения на величину начальной расстройки ∆ωГН, то  ωГ  = ∆ωГН + ∆ωГmaxcosφ.    (6.9)

Начальную расстройку должна скомпенсировать цепь ФАПЧ, в этом ее назначение.

Зависимость (6.9) приведена на рисунке 6.25. Из нее видно, что в разомкнутом кольце ФАПЧ (например, между гетеродином и смесителем), частота гетеродина под действием управляющего напряжения периодически изменяется относительно ∆ωГН в пределах + ∆ωГmax, проходя через номинальное значение на пересечении с осью абсцисс. Покажем, что в замкнутой цепи ФАПЧ устойчивый синхронизм будет при нулевой расстройке по частоте.  

Применение ФАПЧ в синтезаторах частот

Синтезаторы частот (СЧ) делятся на активные (косвенные) и пассивные (прямые). Первые широко используют цепи ФАПЧ. Схема формирования сетки высокостабильных частот с применением ФАПЧ рисунке 6.30

Описанная схема может служить также типовым узлом более сложных синтезаторов, в частности декадных.

Рассмотрим схему СЧ с импульсной частотно-фазовой АПЧ (рисунок 6.31). К импульсной ЧАПЧ относится импульсный частотный детектор ИЧД, реверсивный счетчик импульсов РСИ, ЦАП, делители частоты с переменным (N) и фиксированным (М) коэффициентами деления (ДПКД и ДФКД), формирователи импульсных последовательностей ФИП и управляемый генератор ГУН. Импульсная ФАПЧ включает в себя импульсный фазовый детектор ИФД с ФНЧ и общие с ЧАПЧ звенья: делители с фиксированным и переменными коэффициентами деления (ДФКД и ДПКД), управляемый генератор ГУН и формирователи импульсных последовательностей ФИП.

Делители ДПКД и ДФКД представляют собой счетчики импульсов.

Hosted by uCoz