Радиоприёмные устройства

20lgK (дБ). Этот АД с ОУ позволяет работать на последующий каскад с малым входным сопротивлением при малых искажениях.

На рис.7.8 показан двухтактный детектор на ОУ.



Рис.7.8. Схема двухтактного амплитудного детектора на ОУ

Отсутствие катушек индуктивности в этих схемах позволяет реализовать их в интегральном исполнении. В составе многих аналоговых серий выпускаются специализированные ИС детекторов, а также ИС, в которых детекторы входят как составной элемент (двухканальные двухполупериодные АД, детектор АМ-сигналов и детектор АРУ с УПТ и др.). Амплитудные детекторы входят в состав ряда многофункциональных ИС.

Пиковый АД

Пиковый детектор (ПД) предназначен для детектирования импульсов постоянного тока (видеоимпульсов). Напряжение на его выходе пропорционально пиковому напряжению видеоимпульсов. В простейшем случае пиковый детектор можно реализовать с помощью линейного ФНЧ (интегрирующей цепи), представленного на рис. 7.9:



Рис.7.9. Детектирование видеоимпульсов с помощью ФНЧ

Напряжение на выходе фильтра ЕД = UПИКфИ / ТИ = UПИК / q,

где q = ТИ / фИ - скважность импульсной последовательности. Коэффициент передачи детектора КД = ЕД / UПИК = 1 / q. При большой скважности коэффициент КД мал, поэтому такой способ детектирования целесообразно применять при q < 10. Если скважность последовательности импульсов велика, то для увеличения КД применяют пиковый диодный детектор, схема которого аналогична схеме диодного детектора АМ-колебаний. Учитывая, что обычно ПД подключают к видеоусилителю с резисторной нагрузкой, чаще всего используют параллельный диодный АД (рис.7.10):

Рис.7.10. Пиковый детектор на выходе видеоусилителя

На вход ПД поступают импульсы UВХ (рис.7.11), которые подаются на диод VD.

Рис.7.11. Процесс детектирования последовательности видеоимпульсов

Диод закрыт напряжением смещения ЕСМ. Первый импульс открывает диод, и конденсатор СН начинает через него заряжаться. По окончании импульса конденсатор СН разряжается через резистор RН. Благодаря большой постоянной времени цепи разряда напряжение на конденсаторе уменьшается за время паузы между импульсами незначительно. Процесс полностью устанавливается, когда за время заряда в конденсаторе накапливается такое же количество электричества, как и расходуется за время разряда, т.е. при

ДЕ = ДЕЗАР = ДЕРАЗ. Строго говоря, на рис.7.11 показано изменение не продетектированного напряжения ЕД, а напряжения на конденсаторе СН. Однако при большой скважности видеоимпульсов ЕД ? ЕСн.

7.5 Параметрические (синхронные) амплитудные детекторы

В синхронных детекторах под действием гетеродина периодически во времени меняется параметр цепи (чаще всего - крутизна преобразовательного элемента). Поскольку к таким устройствам относятся преобразователи частоты (гл.5), то структурная схема параметрического АД совпадает со структурной схемой ПрЧ (рис.5.2). Основное отличие параметрического АД от ПрЧ состоит в том, что частоту гетеродина выбирают равной частоте несущего колебания, т.е. гетеродин должен быть синхронизирован с сигналом: fГ = fС. (В преобразователях частоты всегда выполняется неравенство fГ ? fС). Так как частоты несущего колебания и гетеродина равны, такой АД называется синхронным. Структурная схема синхронного детектора показана на рис.7.12.

Рис.7.12. Структурная схема синхронного АД

Принцип работы синхронного АД аналогичен принципу работы ПрЧ. Математический анализ работы показывает, что ток на выходе преобразовательного элемента (смесителя) содержит составляющие различных частот:

fС, 2fС … и составляющую нулевой частоты. Таким образом, в выходном токе смесителя возникают новые частотные составляющие; составляющая с нулевой частотой является полезной, создающей напряжение ЕД на выходе фильтра. Для выделения постоянной составляющей используют фильтр, состоящий из параллельной цепи RНCН. При этом составляющая выходного тока нулевой частоты создаёт на нагрузке RН напряжение

 ЕД ? UCRН Соs (цГ - цС):

АД создаёт на выходе напряжение в соответствии с законом изменения амплитуды входного сигнала. Кроме того, напряжение ЕД зависит от разности фаз Дц = цГ - цС, т.е. синхронный детектор реагирует одновременно на два параметра входного сигнала: UС и цС. Для работы такого АД необходимо, чтобы фаза сигнала равнялась фазе гетеродина: цС = цГ; при этом CosДц=1, напряжение ЕД максимально. Если цС = цГ ± 90°, то CosДц = 0 и ЕД =0. Следовательно, необходима не только синхронность (fГ = fС), но и синфазность (цГ = цС) напряжения гетеродина с напряжением сигнала.

Для реализации синхронности и синфазности гетеродина создаётся специальная цепь синхронизации (рис.7.12), включающая в себя фильтр для выделения несущего колебания UC, которое подводится к фазовому детектору системы АПЧГ.

На рис.7.13 показана структурная схема синхронного детектора, применяемого в телевизионном приёмнике.

Он представляет собой электронную ключевую схему, которая замыкается на время, не превышающее половину периода несущей входного сигнала, синхронного с этим колебанием.

Рис.7.13. Схема пассивного синхронного детектора:

ПФ - полосовой фильтр; УО - усилитель-ограничитель; К - ключ.

На рис.7.14 приведены эпюры сигналов, действующих в схеме синхронного детектора: входного напряжения UВХ, управляющего напряжения UУПР и выходного тока IВЫХ.

Рис.7.14. Эпюры сигналов в синхронном детекторе:

а - входной сигнал с амплитудной модуляцией; б - напряжение управления

ключом; в - выходной ток детектора.

Схема работает следующим образом. Полосовой фильтр (ПФ) выделяет из АМ-сигнала синусоидальное несущее колебание. Усилитель-ограничитель (УО) формирует из него последовательность управляющих прямоугольных импульсов. В результате на выходе ключа получаются однополярные импульсы тока IВЫХ, амплитуда которых пропорциональна амплитуде входного сигнала. Фильтр нижних частот RНCН формирует напряжение UВЫХ, пропорциональное огибающей входного сигнала.

В отличие от детектора огибающей на нелинейных элементах синхронный детектор не обладает свойством амплитудной избирательности, но обладает фазовой избирательностью. Если моменты замыкания (размыкания) ключа не совпадают с моментами перехода через ноль входного сигнала, то импульсы выходного тока становятся разнополярными и выходное напряжение уменьшается. При взаимном сдвиге фаз входного и управляющего напряжений

на 90є средняя составляющая выходного тока становится равной нулю, детектирования не происходит.

Гармонические колебания одинаковой частоты, имеющие взаимный сдвиг по фазе 90є, называются квадратурными колебаниями. Колебания в одинаковой фазе называются синфазными. Синхронный детектор обладает свойством выделять колебание, синфазное с управляющим, и подавлять квадратурное.

Достоинства синхронного детектора:

улучшение соотношения сигнал/шум на выходе;

неискажённое детектирование слабых сигналов;

неискажённое детектирование однополосного АМ-сигнала;

В ТВ-приёмниках синхронный детектор реализуется в виде части интегральной микросхемы обычно совместно с УПЧИ. В качестве полосового фильтра используется внешний колебательный контур, настраиваемый на частоту несущей изображения. Для повышения коэффициента передачи синхронный детектор строится по двухполупериодной схеме. При этом детектируются как положительные, так и отрицательные полупериоды входного сигнала. Огибающие разных знаков поступают на два входа дифференциального усилителя. Выходное напряжение дифференциального усилителя зависит от разности входных сигналов. Если учесть при этом, что на входах дифференциального усилителя действуют разнополярные сигналы, то на выходе его в конечном итоге происходит сложение огибающих.

Кроме пассивного синхронного детектора, в котором управляющее напряжение получается путём усиления и ограничения несущего колебания, используется схема активного синхронного детектора. В этой схеме управляющее напряжение получают от автогенератора, синхронизируемого по фазе несущим колебанием входного сигнала. Электронные ключи могут быть заменены устройствами перемножения входного и управляющего сигналов.

Контрольные вопросы

Дайте определение амплитудного детектора. Место и назначение детектора в схеме супергетеродинного приёмника.

Начертите схему последовательного амплитудного детектора и объясните назначение элементов схемы.

Начертите схему параллельного амплитудного детектора и объясните назначение элементов схемы.

Поясните с помощью графиков принцип амплитудного детектирования.

В каких случаях применяются схемы последовательного и параллельного детекторов?

Начертите схему транзисторного АД и поясните назначение его элементов. Какими преимуществами перед диодными детекторами обладают транзисторные АД?

Дайте определение пикового детектора и области его применения. Начертите схему пикового детектора, объясните его работу и поясните назначение элементов схемы.

Начертите структурную схему параметрического (синхронного) детектора и поясните принцип его работы. Каковы достоинства синхронного детектора?

Глава 8. Частотные и фазовые детекторы

8.1 Назначение и классификация частотных детекторов

Частотным детектором (ЧД) называют каскад РПрУ, в котором осуществляется преобразование частотно-модулированного (ЧМ) радиосигнала в выходное напряжение, меняющееся по закону модуляции. Необходимость в указанном преобразовании возникает потому, что при использовании частотной модуляции передаваемое сообщение заключается в изменении частоты радиосигнала при постоянстве его амплитуды. Характер преобразования сигнала при частотном детектировании показан на рис.8.1:

Рис.8.1. Преобразование радиосигнала при частотном детектировании:

а) напряжение на входе ЧД; б) изменение частоты входного

сигнала; в) напряжение на выходе ЧД.

На вход ЧД поступает радиосигнал UЧМ (рис.8.1,а), частота которого изменяется от f0 - Дf до f0 + Дf около некоторой средней частоты f0. При синусоидальном законе частотной модуляции отклонение частоты входного радиосигнала во времени представлено на рис.8.1,б. Амплитуду отклонения частоты Дfm называют девиацией частоты. Напряжение на выходе частотного детектора UНЧ (рис.8.1,в) должно изменяться по тому же закону, что и отклонение частоты входного радиосигнала.

В зависимости от принципа действия различают следующие группы ЧД:

Детекторы с частотно-амплитудным преобразованием, в которых осуществляется преобразование колебаний с ЧМ в колебания с АМ с последующим амплитудным детектированием. В этой группе выделяют ЧД с симметричной детекторной характеристикой, которые подразделяются на частотные дискриминаторы (ЧДс) и дробные детекторы. В ЧДс отклонение несущей частоты от номинального значения преобразуется в постоянное напряжение, знак которого характеризует направление отклонения в сторону большей или меньшей величины частоты относительно среднего значения. По конструктивному исполнению различают ЧДс с расстроенными или настроенными контурами.

Детекторы с частотно-фазовым преобразованием, в которых осуществляется преобразование ЧМ-колебаний в колебания с фазовой модуляцией (ФМ) с последующим фазовым детектированием.

Детекторы с частотно-импульсным преобразованием, в которых осуществляется преобразование ЧМ-колебаний в последовательность прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна изменению частоты сигнала fС относительно среднего значения частоты настройки контуров f0. Напряжение на выходе ЧД можно сформировать с помощью счётчика импульсов. Такие детекторы иногда называются импульсно-счётными.

Детекторы на базе фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), которые строятся по структуре систем с ФАПЧ.

Наиболее широкое распространение в РПрУ получили ЧДс с настроенными контурами и дробные ЧД. Эти детекторы выполняются по балансной схеме и имеют более линейные характеристики.

Качественные показатели частотного детектора

К частотному детектору как к элементу РПрУ, участвующему в обработке принимаемого сигнала, предъявляются следующие требования:

Данной девиации Дfmщ должна соответствовать возможно большая амплитуда напряжения на выходе UmЩ. Выполнение этого требования оценивается с помощью коэффициента передачи, которым называется отношение амплитуды выходного напряжения низкой частоты UmЩ к амплитуде входного высокочастотного напряжения Umщ при наибольшей девиации частоты: КЧД = UmЩ / Umщ при Дf = Дfm.

Коэффициент передачи связан с крутизной детекторной характеристики, показывающей величину выпрямленного напряжения на выходе ЧД при изменении частоты входного сигнала. Крутизна детекторной характеристики количественно оценивает чувствительность ЧД.

Искажения сигнала (линейные и нелинейные) должны быть минимальными. Это требование является основным для РПрУ звукового вещания и радиорелейных линий.

Напряжение на выходе ЧД не должно зависеть от амплитуды входного радиосигнала.

Принцип действия частотного детектора

На рис.8.2 показана структурная схема ЧД частотно-амплитудного типа.

Рис.8.2. Структурная схема ЧД частотно-амплитудного типа

Схема состоит из двух элементов: преобразователя ЧМ- сигнала в сигнал с амплитудой, изменяющейся соответственно изменению частоты, и амплитудного детектора. Первый элемент является линейным устройством, поэтому используемое здесь и далее выражение «преобразователь АМ в ЧМ» не означает замену частотной модуляции на амплитудную. Название первого элемента этой структурной схемы означает, что в результате зависимости коэффициента передачи от частоты напряжение на его выходе изменяется по амплитуде. Причём, изменение амплитуды достаточно точно повторяет закон изменения частоты входного сигнала. Характер преобразования сигнала в схеме показан на рис.8.3.

Рис.8.3. Преобразование ЧМ-сигнала в сигнал с АМ:

UЧМ - ЧМ-сигнал на входе преобразователя;

UАМ - АМ-сигнал после преобразователя;

UНЧ - сигнал на выходе ЧД.

Надо иметь в виду, что и после преобразования ЧМ-сигнала в сигнал с АМ изменение несущей частоты сохраняется. Но на дальнейшее преобразование высокочастотного сигнала в низкочастотный это изменение частоты не влияет.

Рассмотрим простейший вариант ЧД, в котором реализуется принцип действия структурной схемы, показанной на рис.8.2.

Частотный детектор с одиночным контуром

Схема ЧД с одиночным контуром показана на рис.8.4.

Рис.8.4. Схема ЧД с одиночным контуром

Схема внешне совпадает со схемой диодного амплитудного детектора. Отличие только в том, что контур LC расстроен относительно резонансной частоты радиосигнала fР (в данном случае относительно промежуточной частоты) на Дf0 (рис.8.5).

Рис.8.5. Процесс преобразования ЧМ-сигнала

Этот контур и используется в качестве преобразователя радиосигнала с ЧМ в напряжение с изменяющейся амплитудой. При отклонении частоты радиосигнала от f0 на величину Дf = ± Дfm напряжение UK на контуре изменяется. С увеличением частоты сигнала до fC = f0 + Дfm напряжение на контуре возрастает до U?mK. При уменьшении частоты сигнала до fC = f0 - Дfm напряжение на контуре уменьшается до U?mK. В результате на входе АД действует напряжение UAM.

Мы рассмотрели случай f0 < fР, когда работа идёт на левой ветви АЧХ входного контура. При работе на правой ветви АЧХ, когда f0 > fР, знаки выходных напряжений будут противоположными.

Вследствие того, что скаты резонансной характеристики не являются прямолинейными, в процессе преобразования ЧМ-сигнала в сигнал с изменяющейся амплитудой возникают значительные несимметричные нелинейные искажения, что ясно видно на графиках рис. 8.5. Для уменьшения нелинейных искажений необходимо либо уменьшить девиацию, либо уменьшить добротность входного контура (пунктирная кривая рис.8.5). И то, и другое приведут к уменьшению напряжения на выходе ЧД. Из-за этого недостатка такой простейший ЧД в настоящее время практически не применяется. Однако находит применение ЧД, в котором в качестве расстроенного контура служит кварцевый резонатор. При этом используется небольшой участок очень крутого ската его резонансной характеристики.

Частотный детектор с парой расстроенных контуров

(частотный дискриминатор)

Одновременное увеличение крутизны характеристики детектора и её линейности при большой девиации частоты радиосигнала достигается в дифференциальном ЧД с двумя взаимно расстроенными контурами (рис.8.6). Такой детектор называется частотным дискриминатором (ЧДс).

Рис. 8.6. Схема ЧД с двумя взаимно расстроенными контурами

ЧДс состоит из двух частотных детекторов, имеющих на входе контуры, симметрично расстроенные относительно средней частоты f0 на некоторую величину ± Дf. Контуры должны иметь одинаковые добротности и должны быть расстроены относительно средней частоты f0 радиосигнала так, что

fР1 = f0 + Дf и fР2 = f0 - Дf.

Токи I1,I2 диодов VD1 и VD2 через резисторы нагрузки R1 и R2 текут навстречу. Следовательно, результирующее напряжение на выходе детектора будет равно разности падения напряжений на R1 и R2. Оба детектора должны быть одинаковы, т.е. R1 = R2 и С1 = С2.

В результате резонансные характеристики контуров располагаются относительно друг друга так, как показано на рис.8.7.

Рис. 8.7. Процесс преобразования ЧМ-сигнала в схеме рис.8.6.

Амплитуды напряжений на каждом контуре при отклонении частоты радиосигнала изменяются по закону резонансной кривой. В тот момент, когда отклонение частоты сигнала ДfС (рис.8.7,в) равно нулю, а частота его равна f0, амплитуды напряжений на контурах одинаковы и соответствуют точке 1 на рис.8.7,а,б. При этом токи через диоды также равны, и следовательно, равны и напряжения U01 = U02 на резисторах R1 и R2. В результате напряжение на выходе детектора U0 = 0.

Положительное отклонение частоты радиосигнала + ДfС вызовет увеличение амплитуды напряжения на верхнем контуре. В то же время амплитуда напряжения на нижнем контуре уменьшится. Когда девиация частоты достигнет ДfС = Дfm (рис.8.7,в), напряжение на верхнем контуре fР1 будет равно максимальному значению UК0 в точке 2 (рис.8.7,а,б), а напряжение в нижнем контуре - в точке 3. Так как UmК1 > UmК2, то I1 > I2, и следовательно,

U01 > U02; напряжение на выходе положительно относительно общей точки, а величина его будет соответствовать точке 4 на графике рис.8.7,б. Ордината точки 4 равна разности ординат точек 2 и 3 этого же графика.

Отрицательная девиация - ДfС приведёт к таким же изменениям напряжений. Но теперь UmК2 будет соответствовать точке 5 (рис.8.7,а,б), а UmК1 - точке 6. Очевидно, что при этом I1< I2, U01 < U02, а U0 будет отрицательно относительно общей точки и по величине соответствовать точке 7 на рис.8.7,б, ордината которой равна разности ординат точек 5 и 6.

В результате изменения частоты радиосигнала от + Дfm до - Дfm напряжение на выходе детектора U0 будет изменяться по линии 4 - 0 - 7 графика рис.8.7,б, а его форма - в соответствии с диаграммой рис.8.7,г.

В отличие от схемы ЧД с одним контуром (рис.8.4), ЧДс имеет симметричную характеристику относительно средней частоты f0, поэтому в спектре выходного напряжения детектора отсутствуют чётные гармоники. Частотные детекторы, выходное напряжение которых равно нулю при Дf = 0, называют балансными.

Недостатками ЧДс на двух взаимно расстроенных контурах являются сложность настройки и сильная зависимость формы детекторной характеристики от расстройки контуров, вызванной дестабилизирующими факторами.

Несмотря на это, ЧДс используются в РПрУ, где допустимые нелинейные искажения не должны превышать долей процентов.

Дробный частотный детектор

Рассмотренные схемы ЧД требуют предварительного амплитудного ограничения радиосигнала. Это объясняется тем, что коэффициент передачи ЧД должен зависеть только от девиации частоты радиосигнала, но не от изменений его амплитуды. В то же время в реальных условиях передаваемый радиосигнал изменяется по амплитуде, что вызывается различными причинами, и в первую очередь помехами и внутренними шумами приёмника. Поэтому практически во всех схемах ЧД принимаются меры по амплитудному ограничению радиосигнала перед подачей его на преобразователь АМ-ЧМ. Ограничитель может быть выполнен в виде отдельного каскада или же для этого можно использовать последний каскад УПЧ, поставленный в режим ограничения.

Этого недостатка в значительной мере лишён дробный частотный детектор (детектор отношений), схема которого приведена на рис.8.8.

Рис.8.8. Схема дробного детектора

В отличие от схемы ЧД, изображённой на рис.8.6, в схеме дробного детектора изменена полярность включения диода VD2. Таким образом, оба диода VD1 и VD2 оказались включёнными последовательно и через них протекает общий постоянный ток I0. На конденсаторах С1 и С2 выделяются напряжения U1 и U2 . Эти напряжения подводятся к конденсатору С0 настолько большой ёмкости, что напряжение U0 на нём не успевает реагировать на быстрые изменения амплитуды входного сигнала. Выбор постоянной времени

ф = (RН1 + RН2) C0 = 100 … 500 мс гарантирует её превышение над периодом самой низкочастотной составляющей модулирующего сигнала. Следовательно, в процессе работы детектора отношений может изменяться только отношение напряжений U1 / U2, но не их сумма U0 = U1+ U2. Именно по этой причине такой ЧД называется дробным. Выбрав RН1 = RН2 = RН, получаем UН1 = UН2 = U0 / 2.

Резисторы RДОП. 1 и RДОП.2 выполняют функцию симметрирующих элементов и по сопротивлению, равному 200 … 1000 Ом, значительно меньше сопротивлений RН1 = RН2 = RН. В результате симметрирования плеч с помощью этих резисторов уменьшаются нелинейные искажения выходного напряжения.

Результирующее напряжение снимается с конденсатора С3, подключённого между точками 1 и 2. Это напряжение изменяется пропорционально девиации частоты и очень слабо зависит от колебаний амплитуды входного сигнала, поскольку напряжение U0 поддерживается постоянным.

Дробный ЧД нашёл применение в недорогих радиовещательных и телевизионных РПрУ, так как построение ЧД с отдельным амплитудным ограничителем позволяет получить лучшие технические характеристики.

Фазовые детекторы

Фазовым детектором называют каскад радиоприёмника, в котором входной фазомодулированный (ФМ) радиосигнал преобразуется в выходное напряжение (или ток), меняющееся по закону модуляции фазы. Для определения изменения фазы входного сигнала на фазовый детектор (ФД) подаётся дополнительный (опорный) сигнал с постоянной фазой.

При использовании фазовой модуляции передаваемое сообщение заключается в изменении фазы несущей частоты радиосигнала. Фазовый детектор преобразует напряжение высокой частоты, модулированное по фазе, в напряжение частоты модуляции, изменяющееся по закону модулирующей функции. Затем модулированный по амплитуде сигнал подаётся на амплитудный детектор. Структурная схема фазового детектора показана на рис.8.9.

Рис.8.9. Структурная схема фазового детектора

Амплитуда сигнала на выходе ФД зависит от разности фаз слагаемых колебаний:

Uц1 = Um1 Cos (щt + ц1) и Uц2 = Um2 Cos (щt + ц2).

Оба этих колебания подаются на преобразователь ФМ в АМ. Для этого преобразователь имеет два входа. Образование на выходе преобразователя модуляции результирующего колебания с амплитудой UmД иллюстрируется векторной диаграммой рис.8.10.

Рис.8.10. Принцип действия преобразователя ФМ-АМ

Разность фаз слагаемых векторов ц = ц1 - ц2. Модуль результирующего вектора

UmД =

На выходе АД с коэффициентом передачи КД получим напряжение

U0 = KДUmД,

которое зависит от разности фаз ц.

Последнее выражение представляет собой характеристику простейшего ФД, содержащего один нелинейный элемент (рис.8.11,а). На рис. 8.11,б представлена характеристика однотактного ФД.

а)

б)

Рис.8.11. Схема однотактного ФД (а) и его характеристика (б)

Как видно, характеристика имеет малый линейный участок, прилегающий к точке ц = (2n + 1)р /2. Кроме того, напряжение U0 не меняет знака при изменениях фазы. Поэтому однотактная схема не может применяться в РПрУ с фазовой манипуляцией и в схемах фазовой автоподстройки частоты.

На практике широкое распространение получил двухтактный (балансный) ФД, схема которого представлена на рис.8.12:

Рис.8.12. Схема балансного ФД

Он состоит из двух однотактных фазовых детекторов с встречным включением нагрузок, поэтому выходное напряжение всегда равно разности выходных напряжений плеч:

U0 = U01 - U02.

Знак выходного напряжения зависит от того, на каком плече в данный момент напряжение больше. При U01 > U02 знак U0 положительный, при

U01 < U02 - отрицательный. Если U01 = U02, то U0 = 0.

В свою очередь, U01 = КДUД1; U02 = КДUД2.

Отсюда следует U0 = КД (UД1 - UД2).

Для того чтобы определить UД1 и UД2, воспользуемся векторной диаграммой рис.8.13.

Рис.8.13. Векторная диаграмма преобразователя ФМ-АМ

На диодах действуют напряжения Uц1 и Uц2. Напряжения Uц1 на обоих диодах равны, но противоположны по фазе. Опорное напряжение Uц2 приложено к обоим диодам в одинаковой фазе. Из векторной диаграммы следует, что, если ц = р /2, то амплитуды напряжений UД1 и UД2 равны. При этом очевидно, что U01 = U02. Поскольку они имеют противоположные знаки, выходное напряжение фазового детектора U0 = 0. При отклонении разности фаз от р /2 напряжения на выходе плеч не будут равны друг другу. Если ц > р /2, то UД2 > UД1 и U0 < 0. Когда же ц < р /2, возникает обратное соотношение UД1 > UД2 и U0 > 0.

Зависимость выходного напряжения от величины и знака разности фаз представлена на рис.8.14 в виде обобщённой характеристики.

Рис.8.14. Обобщённая характеристика балансного ФД

Крутизна характеристики балансного ФД в два раза больше крутизны однотактного ФД. Из рис.8.14 видно, что знак выходного напряжения меняется при изменении фазы около р /2. Это позволяет использовать балансный ФД в системах ФАПЧ.

Контрольные вопросы

Дайте определение частотного детектора и покажите его место в структурной схеме супергетеродинного приёмника.

В чём состоит различие супергетеродинных приёмников, предназначенных для приёма АМ- и ЧМ-сигналов?

Почему в приёмнике ЧМ-сигналов необходимо устанавливать амплитудный ограничитель?

Начертите структурную схему частотно-амплитудного детектора, поясните принцип его работы и назначение элементов.

Начертите схему простейшего ЧД и объясните принцип его работы. Какие недостатки у этого ЧД?

Начертите схему балансного ЧД (частотного дискриминатора) и объясните принцип его работы. Объясните назначение элементов схемы ЧДс.

Начертите схему дробного ЧД. Объясните назначение элементов схемы. В чём преимущества дробного ЧД?

Начертите структурную схему фазового детектора и поясните принцип его работы.

Начертите схему балансного ФД и объясните принцип его работы. В чём преимущества балансного ФД перед однотактным?

Объясните назначение опорного напряжения в фазовом детекторе.

Глава 9. Регулировки в радиоприёмных устройствах

9.1 Назначение и виды регулировок

В процессе изготовления, эксплуатации и ремонта РПрУ приходится регулировать ряд его показателей: частоту настройки, коэффициент усиления, полосу пропускания и др. В зависимости от вида регулируемого параметра различают:

регулировку усиления, которая может осуществляться в трактах радиочастоты и промежуточной частоты, а также в последетекторной части приёмника;

регулировку частоты настройки, обеспечивающую приём сигналов в широком диапазоне частот;

регулировку полосы пропускания, которая может производиться в трактах радиочастоты и промежуточной частоты, а также в последетекторной части приёмника.

Возможны регулировки и ряда других параметров.

Регулировка бывает ручной и автоматической. Первая служит для установки исходных показателей РПрУ, вторая поддерживает выбранные показатели на требуемом уровне. Некоторые виды регулировок можно отнести к смешанным. В современных РПрУ для регулировок, управления и контроля параметров широко используют микроконтроллеры. В ряде приёмников предусматривается дистанционное управление.

9.2 Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) предназначена для поддержания постоянного напряжения на выходе УПЧ, необходимого для нормальной работы оконечных устройств приёмника. Уровень сигнала на входе приёмника изменяется в широких пределах. Поэтому при максимальном напряжении на входе приёмника система АРУ должна обеспечить минимальный коэффициент усиления радиотракта, и наоборот. Таким образом, задача АРУ - изменять усиление радиотракта РПрУ в зависимости от уровня входного сигнала. Простота схем АРУ позволяет применение их почти во всех РПрУ.

В системах радио- и телевещания изменение мощности принимаемых сигналов связано с обеспечением высококачественного приёма передач радиостанций, находящихся на разных расстояниях от места приёма. В соответствии с нормами, принятыми в Российской Федерации, изменение уровня сигнала на входе РПрУ бытового назначения (динамический диапазон сигнала) может составлять 60,46 и 30 дБ (т.е. уменьшаться в 1000, 200 или 30 раз от первоначального) для аппаратов соответственно высшей, первой и второй групп сложности. Изменение (уменьшение) напряжения на выходе бытовых РПрУ не должно превышать 10 дБ. Чтобы удовлетворить этим требованиям, усиление в ЛТП должно изменяться на 20 … 50 дБ (в 10 …316) раз в зависимости от группы сложности аппаратов. Соблюдение этого позволяет предотвратить нелинейные искажения сигнала вследствие перегрузки каскадов и поддерживать оптимальный режим работы РПрУ.

Необходимо иметь ввиду, что амплитуда сигнала в РПрУ в зависимости от условий распространения радиоволн может изменяться даже при его приёме от одной станции. Например, из-за замираний (федингов) уровень сигнала на входе РПрУ изменяется по случайному закону в широком диапазоне. В этом случае система АРУ должна устранять только замирания сигнала, но не должна реагировать на параметры АМ.

В радиосвязи динамический диапазон сигнала может достигать 60 дБ, а в радиолокации - 100 дБ.

Классификация систем АРУ.

В зависимости от принципа действия системы АРУ подразделяются на три основных типа: обратная, прямая и комбинированная.

Обратная система АРУ.

Структурная схема обратной системы АРУ показана на рис.9.1:

Рис.9.1. Структурная схема обратной системы АРУ

Эта схема является наиболее простой и эффективной. Она представляет собой замкнутую нелинейную цепь, содержащую усилительный канал РПрУ с регулируемым коэффициентом усиления и цепь регулирования. Напряжение UРЕГ подаётся со стороны выхода в направлении входа канала. Как и всякая система автоматического регулирования, система АРУ представляет собой замкнутую цепь отрицательной обратной связи (ООС).

В состав регулируемого усилительного канала входят каскады с постоянным усилением и элементы межкаскадных связей с регулируемыми коэффициентами передачи. Цепь АРУ состоит из амплитудного детектора, фильтра низких частот и усилителя постоянного тока. С выхода одного из последних каскадов УПЧ сигнал поступает на АД АРУ, после детектирования проходит ФНЧ и поступает на УПТ. С выхода УПТ регулирующий сигнал UРЕГ, пропорциональный амплитуде сигнала на выходе регулируемого усилительного канала, подаётся на вход первых каскадов ЛТП. Назначение ФНЧ - отфильтровать составляющие частот модуляции и устранить обратную связь по промежуточной частоте в регулируемом усилителе. В цепь АРУ обычно включаются каскады УРЧ и первые каскады УПЧ.

Недостатком обратной системы АРУ является то, что она не позволяет получить идеальной характеристики регулирования, т.е. поддержание постоянного выходного напряжения в широком диапазоне изменения уровня входных колебаний. Причина этого заключается в том, что для получения управляющего напряжения используется приращение выходного регулируемого усилительного канала РПрУ.

Прямая система АРУ.

Структурная схема прямой системы АРУ показана на рис.9.2.

Рис.9.2. Структурная схема прямой системы АРУ

В этой схеме управляющее коэффициентом усиления напряжение UРЕГ формируется из входного сигнала регулируемого канала с помощью цепи, включающей дополнительный усилитель с большим коэффициентом усиления, АД, ФНЧ и УПТ. При увеличении амплитуды входного сигнала напряжение на выходе детектора АРУ возрастает, при этом увеличивается UРЕГ, что вызывает уменьшение коэффициента усиления резонансных каскадов.

Достоинства прямой системы АРУ:

постоянство амплитуды колебаний несущей частоты на выходе ЛТП в широком диапазоне изменений амплитуд входных сигналов;

высокое быстродействие.

Недостатки прямой системы АРУ:

необходимость включения в цепь АРУ дополнительного усилителя высокочастотных колебаний с большим коэффициентом усиления, который может перегружаться от входного сигнала;

необходимость обеспечения высокой стабильности параметров дополнительного усилителя;

подверженность влиянию дестабилизирующих факторов (изменение температуры, напряжение источника питания и др.).

отсутствие цепи обратной связи, что приводит к значительным изменениям уровня выходного сигнала из-за нестабильности параметров основного и дополнительного усилителей.

Комбинированная система АРУ.

Структурная схема комбинированной схемы АРУ приведена на рис.9.3.

Рис.9.3. Структурная схема комбинированной системы АРУ

Эта схема представляет собой сочетание систем двух ранее рассмотренных типов АРУ. В комбинированной системе АРУ цепь регулировки прямого действия может охватывать как высокочастотную часть РПрУ, так и УНЧ.

В комбинированной системе АРУ рационально используются преимущества обеих систем, а именно, стабильность обратной АРУ и возможность получения идеальной характеристики регулирования в прямой АРУ. Структурная схема комбинированной АРУ имеет в своём составе два регулируемых канала. Основная регулировка усиления производится в первом регулируемом усилительном канале, который, как правило, включает в себя несколько регулируемых каскадов. Второй регулируемый усилительный канал (чаще всего это один усилительный каскад) компенсирует возрастание напряжения на выходе первого усилительного канала.

Различают системы АРУ с непрерывным и дискретным регулированием.

В системах АРУ с непрерывным регулированием изменение коэффициента усиления канала носит непрерывный характер.

В системах АРУ с дискретным регулированием (цифровые АРУ) коэффициент усиления каскада изменяется по ступенчатому закону, т.е. принимает определённые дискретные значения. Такие системы АРУ выполняются на логических элементах, поэтому они технологичны в производстве и обладают идентичностью характеристик.

В импульсных РПрУ применяют системы АРУ с высоким временным разрешением для регистрации слабого сигнала, который приходит через малый интервал времени после сильного сигнала или мощной помехи. Такая ситуация характерна для РПрУ РЛС, когда отражённые от местных предметов сигналы маскируют слабый эхо-сигнал от цели.

Разрешение импульсов длительностью фИМП может быть обеспечено тремя видами АРУ. В системе быстродействующей АРУ (БАРУ) постоянная времени ФНЧ выбирается малой величины, чтобы удовлетворялось условие фФНЧ = (2 …10)фИМП.

Система АРУ, в цепь которой введён каскад, открывающийся на период воздействия полезного сигнала, называется системой АРУ с временной селективностью, или временной АРУ (ВАРУ). Такие системы АРУ также применяются в РПрУ РЛС.

В системе программной АРУ (ПАРУ) регулирующее напряжение изменяется по заранее заданной программе.

Регулируемые усилители

Регулируемым усилителем системы АРУ называют каскады ЛТП, охваченные цепью регулировки. В состав регулируемого усилителя могут входить каскады с постоянным усилением и элементы межкаскадных связей с регулируемыми коэффициентами передачи (регулируемые делители напряжения).

Регулируемыми каскадами обычно являются каскады УРЧ, ПрЧ и первые каскады УПЧ, где уровни усиливаемых сигналов ещё невелики. Число регулируемых каскадов зависит от требуемой эффективности АРУ. Во избежание значительных нелинейных искажений сигнал на входе регулируемых каскадов не должен превышать 10 мВ. Допустимое входное напряжение для регулируемых каскадов на ПТ может быть несколько большим при прочих равных условиях.

Регулировка усиления каскада изменением крутизны ВАХ УЭ.

Такая регулировка осуществляется изменением режима работы УЭ по постоянному току и называется режимной регулировкой. В этом случае изменение напряжения смещения на управляющем электроде УЭ - напряжения база-эмиттер UБЭ0 в БТ - вызывает существенные изменения крутизны характеристики в рабочей точке, а также входной и выходной проводимостей каскада. При изменении напряжения смещения на базе ПТ практически меняется только крутизна характеристики.

Один из вариантов схемы каскада усиления с регулировкой напряжения на базе БТ показан на рис.9.4.

Рис.9.4. Каскад усиления с регулировкой напряжения на базе БТ

Здесь регулирующее напряжение UРЕГ подаётся в цепь базы транзистора; при этом меняется напряжение смещения относительно эмиттера, что влечёт за собой изменение тока коллектора. Следствием этого является изменение коэффициента усиления каскада. Достоинством этого варианта регулировки состоит в том, что ток регулировки, равный току делителя IД = (5...10)IБ0, невелик.

Режимная регулировка осуществляется наиболее просто и используется во всех диапазонах частот.

Регулировка каскада усиления изменением эквивалентного сопротивления нагруженного контура.

Эта регулировка осуществляется путём шунтирования контура переменным сопротивлением, в качестве которых используются диоды, варисторы или транзисторы. На рис.9.5 показана регулировка каскада усиления с подключённым параллельно контуру диодом VD.

Рис.9.5. Схема регулировки каскада усиления с подключением диода

параллельно контуру

Когда напряжение на контуре UК < UРЕГ, диод закрыт и контур практически им не шунтируется. При этом эквивалентное сопротивление контура RЭКВ и резонансный коэффициент усиления К0 максимальны. При UРЕГ < UК диод закрывается и его прямое сопротивление шунтирует контур. В этом случае RЭКВ, а следовательно, и К0 уменьшаются.

Регулировка усиления К0 изменением эквивалентного сопротивления RЭКВ нагруженного контура приводит к изменению добротности контура, что вызывает изменение его полосы пропускания, а это может повлечь ухудшение избирательности приёмника. По этой причине такой способ регулировки усиления применяется редко.

Аттенюаторная регулировка усиления

При изменении коэффициента передачи аттенюатора, включённого между усилительными каскадами, режим УЭ по постоянному току не меняется. На рис.9.6 приведены схемы аттенюаторов с последовательной (продольной) и параллельной (поперечной) регулируемыми ветвями.

Рис.9.6. Схемы аттенюаторов с продольной (а) и поперечной (б)

регулируемыми ветвями

Если функции регулируемого элемента выполняет диод, то нелинейность его ВАХ наиболее сильно выражена на участке перехода от области прямого тока к области обратного тока. Действительно, сопротивление диода в области прямого тока составляет десятки Ом, а в области обратного тока - сотни Ом. Поэтому при сильных сигналах предпочтительнее аттенюаторы, в параллельные регулируемые ветви которых включены диоды в режиме прямого тока (рис.9.6,б). Это следует из того, что преобладающая часть входного напряжения будет теряться в резисторах продольных ветвей (т.е. в последовательных цепях). Незначительное остаточное напряжение на диоде параллельной ветви не приведёт к проявлению его нелинейных свойств.

Методы регулировки, основанные на изменении коэффициента передачи аттенюатора, характеризуются большой глубиной регулировки при малых нелинейных искажениях, а также малым уровнем шума.

Регулировка усиления с помощью ООС

Коэффициент усиления каскада, охваченного ООС, при прочих равных условиях зависит от глубины обратной связи. Изменение глубины ООС осуществляется с помощью дополнительных управляемых полупроводниковых приборов, которые работают как элементы с переменными параметрами.

На рис.9.7 показана типовая схема каскада усиления с регулируемой ООС по току.

Рис.9.7. Схема регулировки каскада усиления с помощью ООС

В каскаде параллельно резистору RЭ в цепи эмиттера по переменному току включается варикап VD с небольшой ёмкостью CVD . Комплексное сопротивление цепи RЭCVD определяет глубину ООС. При увеличении постоянного напряжения UРЕГ диод VD закрывается сильнее, и его ёмкость уменьшается. При этом напряжение ООС увеличивается и, как следствие, резонансный коэффициент усиления каскада К0 уменьшается. Блокировочный конденсатор СБЛ служит для разделения по постоянному току цепей регулировки и питания транзистора VT.

Регулировка путём изменения глубины ООС обычно осуществляется в первых каскадах РПрУ, поскольку с увеличением глубины ООС при увеличении уровня принимаемого сигнала улучшается линейность амплитудной характеристики (снижается уровень нелинейных искажений).

Все рассмотренные способы изменения усиления применимы как для ручных, так и для автоматических систем регулировок РПрУ.

9.4 Автоматическая регулировка полосы пропускания

В реальных условиях РПрУ работают при наличии помех, которые складываются из собственных (внутренних) шумов приёмника и внешних помех. Важнейшей характеристикой этих условий служит отношение мощности полезного сигнала к суммарной мощности внешних и внутренних помех. Это отношение обозначается в литературе в виде дроби: UС / UШ или PС / PШ.

Иногда это отношение обозначается как «сигнал / шум» или «сигнал / помеха». Всегда стремятся иметь это отношение достаточно большим. Отношение сигнал / помеха на выходе РПрУ при заданных значениях сигнала и помехи на входе зависит от его полосы пропускания.

Существует оптимальное значение полосы пропускания приёмника, при котором отношение сигнал / помеха будет максимальным. Кроме того, от полосы пропускания часто зависит степень мешающего действия станций соседних частотных каналов. Ширина оптимальной полосы пропускания зависит от амплитуд сигнала и помехи на входе, а также ширины их спектров. Поскольку эти параметры при эксплуатации РПрУ не сохраняются постоянными, то желательно иметь возможность регулировки ширины полосы пропускания в зависимости от условий приёма. В РПрУ, как правило, применяется автоматическая регулировка полосы пропускания (АРПП), которая устанавливает оптимальную полосу пропускания, что позволяет РПрУ воспроизводить сообщение с наилучшим качеством.

Для реализации систем АРПП так же, как и для систем АРУ, необходимо сформировать регулирующее напряжение. В диапазоне ДВ и СВ в качестве управляющего напряжения можно использовать напряжение с выхода детектора АРУ. При этом должно выполняться условие, при котором с увеличением уровня принимаемого сигнала происходит расширение полосы пропускания. В диапазонах КВ и УКВ при малом уровне помех выполнение данного условия нецелесообразно, поэтому в этих диапазонах в качестве управляющего напряжения выбирают мешающий сигнал.

Чаще всего применяют метод регулировки усиления, основанный на изменении полосы пропускания одиночных контуров или двухконтурных ПФ. Полоса пропускания в них регулируется изменением добротности (рис.9.5), коэффициента связи или посредством взаимной расстройки контуров. Для фильтров системы АРПП характерно непостоянство коэффициента передачи, частоты настройки и формы АЧХ. Схемы АРПП с применением несложных фильтров применяются в телевизионных РПрУ.

В бытовых РПрУ применяется метод АРПП, использующий ООС в усилителях (рис.9.7), что обеспечивает постоянство частоты настройки и коэффициента усиления, а также сохранение формы АЧХ.

9.5 Автоматическая подстройка частоты гетеродина

Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) должна обеспечить требуемую точность настройки приёмника при воздействии на него дестабилизирующих факторов. Случайные изменения частоты гетеродина (fГ) приводят к изменениям промежуточной частоты fПР = |fГ - fС|. Поэтому задача АПЧ сводится к подстройке частоты гетеродина для обеспечения точного соответствия частоты fПР частоте, на которую настроен тракт УПЧ. Система АПЧ позволяет осуществить коррекцию неточности первоначальной установки частоты приёмника и уменьшить расстройку, возникающую в процессе приёма сигнала за счёт нестабильности гетеродина приёмника и частоты передатчика. При этом приёмник может иметь более узкую полосу пропускания и нет необходимости следить за настройкой приёмника на частоту сигнала. Система АПЧ, кроме элементов основного тракта усиления приёмника, содержит дополнительные элементы - дискриминатор и регулятор (управитель). Дискриминатор предназначен для определения величины и знака ухода частоты от её номинального значения. Управитель обеспечивает необходимое изменение частоты гетеродина. Системы АПЧ радиоприёмных устройств подразделяются на две большие группы: системы АПЧ, работающие по принципу стабилизации промежуточной частоты приёмника, и системы АПЧ, работающие по принципу стабилизации частоты гетеродина. Пример первой системы показан на рис.9.8.

Рис.9.8. Структурная схема системы АПЧ:

1 - смеситель сигнала; 2 - гетеродин; 3 - управитель;

4 - дискриминатор; 5 - УПЧ

Усиленное напряжение поступает на дискриминатор 4. В случае отклонения промежуточной частоты от номинального значения на выходе дискриминатора вырабатывается управляющее напряжение. Оно воздействует на управитель 3, который меняет частоту гетеродина 2 таким образом, чтобы сохранить номинальное значение промежуточной частоты. В этой системе АПЧ происходит стабилизация промежуточной частоты независимо от причины её изменения.

Примером второй системы является схема, приведенная на рис.9.9, в которой цепью регулирования охватывается только гетеродин и стабилизируется только его частота:

Рис.9.9. Система АПЧ со стабилизацией частоты гетеродина

По типу дискриминатора различаются два вида системы АПЧ: частотная и фазовая. В системе частотной АПЧ (ЧАПЧ) применяется частотный дискриминатор, реагирующий на изменение частоты входного напряжения и вырабатывающий управляющее напряжение, величина и знак которого определяются величиной и знаком ухода частоты. Структурная схема ЧАПЧ показана на рис.9.10.

Рис.9.10. Структурная схема частотной АПЧ

В системе фазовой АПЧ (ФАПЧ), структурная схема которой показана на рис.9.11, используется фазовый дискриминатор, который сравнивает фазы напряжения опорного генератора и напряжения сигнала промежуточной частоты:

Рис.9.11. Структурная схема фазовой АПЧ

Фазовый дискриминатор вырабатывает управляющее напряжение, величина и знак которого зависят от разности фаз сравниваемых напряжений.

На рис. 9.12 приведены характеристики частотного и фазового дискриминаторов.

Рис.9.12. Характеристики дискриминаторов:

а - частотного; б - фазового

Уход частоты и фазы отсчитывается от некоторого исходного состояния, при котором UУПР = 0. Для частотного дискриминатора UУПР = 0 при Дf = 0,

а для фазового - при Дц = р / 2. Выработанное дискриминатором напряжение воздействует на управитель, который изменяет частоту гетеродина так, чтобы свести к минимуму расхождение частоты сигнала и настройки приёмника.

В современных РПрУ используются в основном электронные схемы управителей (варикапы, обычные диоды при обратном смещении, ёмкости переходов транзисторов).

Рассмотрим более подробно принципы работы систем АПЧ. На рис.9.10 показана структурная схема ЧАПЧ. Чувствительным (к отклонению промежуточной частоты от номинального значения) элементом служит частотный дискриминатор. На его выходе получается напряжение, амплитуда и полярность которого зависят от величины и знака ухода частоты.

С выхода УПЧ сигнал подаётся к частотному дискриминатору. Полученное при отклонении частоты напряжение с выхода ЧДс через ФНЧ подаётся на управитель, изменяющий частоту гетеродина. ФНЧ пропускает сравнительно низкие частоты колебания частот модуляции.

Если промежуточная частота сигнала равна частоте, на которую настроен ЧДс, то напряжение на его выходе будет равно нулю. Отклонение промежуточной частоты от номинального значения в любую сторону приведёт к появлению напряжения определённой полярности на выходе дискриминатора. Это напряжение воздействует на управляющее устройство (например, варикап), ёмкость перехода которого будет изменяться в соответствующую сторону таким образом, чтобы возникшая расстройка между частотой сигнала и гетеродина была ликвидирована.

Структурная схема ФАПЧ показана на рис.9.11. При расхождении по частоте двух колебаний (опорного с частотой fОП = fПР.0 и поступающего от УПЧ с частотой fПР) между ними возникает изменяющийся сдвиг по фазе. Действительно, напряжение вида

u(t) = U·Cos(щ + Дщ)t

можно представить в виде

u(t) = U·Cos(щt + ц),

где ц = Дщt - изменяющийся фазовый угол.

Если, например, разница по частоте равна 1 Гц, то за одну секунду одно колебание смещается относительно другого на целый период, т.е. угол фазового сдвига изменяется за одну секунду на величину 2р. В случае разницы по частоте 0,1 Гц расхождение на целый период произойдёт за 10 секунд, а за одну секунду фазовый сдвиг изменится на 0,1 периода, т.е. по углу на 36°

и т.д. Если подвести оба колебания к фазовому дискриминатору, то на выходе появится напряжение UФД, которое будет зависеть от фазового сдвига этих двух колебаний и при некоторых его значениях достигает максимума. Фазовый сдвиг, а следовательно, и напряжение на выходе фазового дискриминатора будут достигать значительной величины при сколь угодно малом расхождении по частоте, хотя при этом изменение фазы будет происходить соответственно медленно. Таким образом, ФАПЧ реагирует даже на самые малые расхождения частот, т.е. является очень чувствительной.

Системы цифровой АПЧ гетеродина (ЦАПЧ) позволяют длительное время удерживать неизменной частоту перестраиваемого гетеродина в любой точке настройки. Они могут работать независимо от наличия сигнала, что позволяет применять их в диапазоне КВ при замираниях сигнала.

Структурная схема ЦАПЧ с кварцевой стабилизацией приведена

на рис.9.13.

Рис.9.13. Структурная схема ЦАПЧ с кварцевой стабилизацией

Схема работает следующим образом. Напряжение перестраиваемого гетеродина поступает через формирователь прямоугольных импульсов на первый вход схемы совпадения И. Если на втором входе элемента И действует напряжение логической «1», поступающее с выхода 1 блока синхронизации, то импульсы с выхода формирователя проходят на счётный вход счётчика импульсов. Обнуление счётчика происходит по импульсу с выхода 2 блока синхронизации. Число импульсов, поступающих на счётный вход счётчика за время счёта, прямо пропорционально частоте гетеродина. Схема сравнения сравнивает код числа зафиксированных импульсов с кодом порогового значения, при превышении которого происходит заряд интегрирующей цепи и соответствующая подстройка частоты гетеродина.

Ручная настройка гетеродина осуществляется введением в схему сравнения соответствующего кода порогового уровня при разомкнутой цепи ЦАПЧ. Необходимые управляющие сигналы формируются в блоке синхронизации. Для достижения высокой стабильности частоты гетеродина необходима кварцевая стабилизация таймера в блоке синхронизации.

Контрольные вопросы

...