Система автоматической подстройки частоты гетеродина

Назначение и принцип действия.

Сигнал, усиливаемый в приемнике, имеет промежуточную частоту      30 МГц, которая получается при смешивании колебаний с частотами            fc= 9370 МГц и fг= = 9400 МГц. Полоса пропускания УПЧ ∆F= 3 МГц.

В этих условиях частоты сигнала (магнетрона) и гетеродина (ЛОВ) должны иметь исключительно высокую стабильность или изменяться синхронно. В противном случае промежуточная частота выйдет за пределы полосы пропускания УПЧ, и сигнал на ЭЛТ не поступит.

В условиях эксплуатации на самолете частота колебаний магнетрона и ЛОВ из-за дестабилизирующих факторов меняется. Пределы этих изменений настолько значительны, что стабильное усиление сигнала практически невозможно. Чтобы исключить отклонение частоты усиливаемого сигнала от частоты настройки УПЧ, применяется подстройка частоты гетеродина, осуществляемая с помощью замкнутой системы автоматического регулирования.

Система АПЧ «следит» за величиной промежуточной частоты и при отклонении ее от номинала создает такое напряжение для замедляющей системы ЛОВ, при котором частота ее колебаний при взаимодействии с частотой колебаний магнетрона обеспечивает получение промежуточной частоты, близкой к номинальной.

Функциональная схема

Задающим устройством в системе АПЧ является источник колебаний частоты принимаемого сигнала, т. е.магнетрон. Часть энергии магнетрона во время генерирования колебаний (рис. 2.31, а) через отверстие связи Э11 и плавный аттенюатор Э6 подается в балансный смеситель АПЧ. Общее ослабление в этом тракте составляет примерно 60дБ. Одновременно к балансному смесителю АПЧ через аттенюатор Э2, щелевой мост Э3 и плавный аттенюатор Э4 поступает энергия от ЛОВ.

Балансный смеситель АПЧ выполняет функцию сравнивающего, устройства.

Он выполнен по такой же схеме, как и смеситель УПЧ. В его резонансной нагрузке выделяется напряжение разностной — промежуточной частоты. Оно имеет вид радиоимпульсов, длительность которых равна длительности импульсов магнетрона (3,5 мкс). Эти радиоимпульсы с частотой повторения импульсов передатчика 400Гц поступают в преобразующее устройство, собранное на панели АПЧ.

Панель АПЧ

    В схеме панели происходит последовательное преобразование кратковременных радиоимпульсов разностной частоты в видеоимпульсы, а затем в постоянное напряжение, пропорциональное частоте колебаний входного напряжения. Радиоимпульсы колебаний разностной частоты подаются через предварительный усилитель ПП1 на дискриминатор Д1, Д2, характеристика которого приведена на рис. 2.31, б. Частота пересечения равна номинальной промежуточной частоте приемника (30МГц), поэтому, если в смесителе возникают колебания номинальной частоты, то на выходе дискриминатора импульсы отсутствуют.

Если частотаколебаний больше номинальной, то дискриминатор выдает видеоимпульсы положительной полярности, если же меньше,— то отрицательной.

Последовательные контуры С5, L1 и С6, L2 симметрично расстроены относительно номинальной промежуточной частоты на 2,5МГц. ИндуктивностьL1 и L2 равны, емкость конденсатора С6<С5.

Следовательно,  контур С6, L2 настроен на более высокую частоту, чем контур C5, L1. Так как добротность контуров сравнительно низкая, то для частоты 30МГц сопротивления контуров равны. Нагрузкой дис 1 >. Д1 являются резисторы R6, часть R7 и R9. Нагрузкой диода Д2 служат резисторы R8 часть R7 и R9. С помощью резистора R7 устанавливаются нуль выходного напряжения дискриминатора при подаче на вход напряжения с частотой 30МГц.

Если частота колебаний входного радиоимпульса меньше номинального значения, то она приближается к резонансной частоте контура С5 L1. Напряжение на катушке L1 окажется больше, чем напряжение на катушке L2, поэтому большой ток пойдет через диод Д1 по цепи: L1, корпус, R9, С10, R7, R6, Д1, L1. При этом на резисторе R9 возникает результирующее напряжение видеоимпульса отрицательной полярности. Его амплитуда будет пропорциональна степени отклонения частоты колебаний от номинального значения. Чем больше это отклонение (в пределах 2,5МГц), тем ближе к резонансу контур С5 L1, тем большее напряжение создастся на катушке L1, больше ток, протекающий через нагрузку дискриминатора, и больше амплитуда выходного видеоимпульса.

Если частота колебаний входного радиоимпульса больше номинальной промежуточной частоты, то большее напряжение образуется на катушке L2. Оно детектируется диодом Д2 и выделяется на резисторе R9 в виде видеоимпульса положительной полярности.

С выхода дискриминатора положительные или отрицательные видеоимпульсы подаются через эмиттерный повторитель ПП2 на общий видеоусилитель ППЗ с регулируемым сопротивлением нагрузки R14. В этом каскаде происходит линейное усиление импульсов обеих полярностей. Через конденсатор С13 усиленные импульсы поступают на униполярный усилитель ПП4, ПП5, предназначенный для усиления импульсов только положительной полярности. Воздействие на базу транзистора ПП4 положительных импульсов сопровождается образованием в его нагрузке импульсов отрицательной полярности. Они подаются на эмиттерный повторитель ПП5 и с его нагрузки R20 в той же полярности поступают на пик-детектор.

Пик-детектор предназначен для преобразования видеоимпульсов длительностью 3,5мкс в постоянное напряжение, пропорциональное их амплитуде. Он состоит из переходной цепи С15, R21 с диодом ДЗ и интегратора R22, С16. К последнему через нормально замкнутые контакты реле Р5, расположеного в блоке Гр2Б, подключен делитель напряжения      +25В (R39, R40). После подключения РЛС к источникам питания конденсатор интегратора С16 оказывается заряжен положительным напряжением порядка 22 В (рис. 2.31, б). Это напряжение через делитель R22, R21 подключается к выходу переходной цепи. На резисторе R21 действует напряжение порядка +11В. При этом диод ДЗ закрыт. На конденсатор С15 поступают два положительных напряжения: с резистора R21; с эмиттера транзистора ПП5. При отсутствии импульсов тока через резистор R20 результирующее напряжение примерно составляет + 8В.

При включении передатчика срабатывает реле Р5 в блоке Гр2Б и делитель напряжения R39, R40 отключается от интегратора. Конденсатор С16 медленно разряжается через резисторы R22 и R21. В процессе этого разряда частота колебаний гетеродина изменяется от максимальных значений до минимальных. Происходит «поиск» номинальной промежуточной частоты.

Когда промежуточная частота окажется равной 30МГц, разряд конденсатора С16 прекращается. Это происходит потому, что дальнейшее уменьшение частоты вызовет появление импульсов отрицательной полярности на выходе дискриминатора, а значит, и на выходе униполярного усилителя. Отрицательные импульсы с нагрузки ПП5 быстро заряжают конденсатор С15. Ток заряда протекает по цепи: R20, Сф, корпус, ДЗ, С15, R20. В паузе между импульсами конденсатор С15 медленно разряжается через резистор R21. На нем создается положительное напряжение, прекращающее разряд конденсатора С16.

Положительное напряжение, установившееся на интегратора после захвата системой АПЧ номинальной промежуточной частоты, подается на катодный повторитель JIl. Он предназначен для согласования высокого выходного сопротивления пик-детектора с низким входным сопротивлением последующей схемы стабилизатора напряжения.