Автоматичнепідстроюваннячастоти

Зміна параметрів навколишньог осередовища, особливо температури, викликає зміну параметрів елементів резонансних кіл, зокрема ємності конденсаторів та індуктивності котушок в коливальних контурах. Ще більш значний розлад може викликати зміна ємності електронних приладів, підключених до контурів. В кінцевому результаті змінюється частота резонансного контура, відбувається зміщення частотної характеристики. На рис. 4.1 зображено спектр радіосигналу (заштрихована область) і первинне розміщення частотної характеристики (суцільна лінія), а також можливе розміщення її при розладі (штрихова лінія). З рисунка видно, що розлад може викликати спотворення сигналу або порушення прийому. Крім того, погіршується селективність, оскільки сигнал послаблюється, а в смугу пропускання може потрапити сигнал завади із з сусіднього каналу.

Рис. 4.1.

При оптимальній конструкції елементів резонансного кола відносний розлад не перевищує . Смуга пропускання, наприклад, одиночного коливального контура . Тому відносна величина смуги пропускання . Якщо величина ефективного затухання порядка то такою ж буде відносна ширина смуги пропускання, тобто перевищує можливий розлад резонансного кола. Отже в цьому випадку розлад не може бути таким значним, як зображено на рис. 4.1, і тому не викликає небезпечних наслідків. Якщо в тракті радіочастоти застосувати фільтри з високою стабільністю, наприклад кварцові, то питання про розлад взагалі може бути знято з розгляду

Дестабілізуючі чинники діють також і на коливальний контур гетеродина, а отже можуть викликати зміну його частоти на деяку величину . Якщо проміжна частота приймача , то зміна частоти гетеродина приведе до зміни проміжної частоти на значення рівне . Так як нове значення проміжної частоти . Відносний розлад проміжної частоти при цьому буде рівний . Запишемо його у вигляді . Підставивши , отримаємо .Оскільки , то відносна нестабільність частоти гетеродина зумовлює відносну нестабільність проміжної частоти, яка значно більше власної нестабільності резонансних кіл селективного підсилювального тракту.

Для безпосередньої стабілізації частоти гетеродина можна застосовувати окремий кварцовий резонатор для кожної частоти, що ускладнює конструкцію приймача. В сучасних приймачах використовують синтезатори частот з одним опорним кварцовим генератором. Синтезатори частоти дозволяють одержувати частоти з достатньо малим кроком, наприклад через кожні 100 Гц. В приймачі з плавною настройкою частота гетеродину стабілізується колом автоматичного підстроювання частоти. При наявності в приймачі декількох перетворювачів частоти коло автоматичного підстроювання частоти (АПЧ) впливає в першу чергу на той гетеродин, нестабільність якого має найбільше значення. В особливо важливих випадках використовують кола АПЧ для всіх гетеродинів приймача.

Пристрої АПЧ розрізняються за такими ознаками:

1) за типом вузла, що формує опорну частоту, з якою порівнюється частота підстроюваного гетеродина;

2) за параметрами опорного і регульованого коливань, порівняння яких лежить в основі роботи АПЧ.

За першою ознакою розрізняють системи, в яких частота коливань гетеродина в приймачі порівнюється:

а) з частотою, при якій електричне коло набуває характерних властивостей, як наприклад частота резонансу, частота балансу моста і т.п.

б) з частотою коливань стабільного генератора;

в) з опорними частотами обох видів (змішані системи).

Приклади схем кіл АПЧ цих трьох видів наведені на рис. 4.2. В схемі на рис. 4.2, а за опорну приймається резонансна частота кола, що входить до складу частотного детектора (ЧД). Частота, при якій характеристика ЧД проходить через нуль, відповідає настройці на . При відхиленні частоти гетеродина або сигналу від значення, що відповідає точній настройці, змінюється величина проміжної частоти . Полярність і величина напруги на виході ЧД при цьому відповідає напряму і величині відхилення проміжної частоти.

Напруга з виходу ЧД подається на фільтр нижніх частот ФНЧ. Функція ФНЧ, як і в колі АРП, — подавити зміну напруги, викликану модуляцією сигналу передаваним повідомленням. З виходу ФНЧ регулююча напруга подається на варікап, як на керуюче коло (КК) гетеродина. Завдяки чому частота гетеродину змінюється в напрямі, в якому розлад зменшується.

Рис. 4.2 Структурні схем автоматичного підстроювання частоти.

В пристрої за схемою рис.4.2 б., коливання підстроюваного (ПГ) і опорного (ОГ) генераторів порівнюються системою порівняння СП. При розбіжності їх частот і на виході СП з’являється напруга. Після ФНЧ ця напруга подається на варікап і підстроює частоту генератора ПГ.

В змішаному пристрої за схемою на рис. 4.2. в напруги ПГ і ОГ з частотами відповідно і діють на перетворювач частоти П, на виході якого отримуємо напругу різницевої (проміжної) частоти .Ця напруга подається на вхід опорного частотного дискримінатора ЧД з частотою «нуля» . При відхиленні від на виході ЧД з'являється напруга, яка через фільтр ФНЧ діє на варікап і тим самим підстроюється частота підстроюваного генератора ПГ.

За ознакою порівняння параметрів коливань розрізняють пристрої АПЧ з порівнянням частот і з порівнянням фаз. В першому випадку чутливим елементом схеми регулювання служить частотний детектор, як це має місце в схемах на рис.4.2,а і в. Пристроїцього виду називаються пристроями частотного автоматичного підстроювання частоти (ЧАПЧ). В другому випадку, основаному на порівнянні фаз напруги гетеродина і фази напруги опорного генератора, роль схеми порівняння виконує фазовий детектор, тому такий пристрій називається пристроєм фазової АПЧ (ФАПЧ). На цьому принципі реалізовано пристрій АПЧ схеми на рис.4.2 б.

У системі ФАПЧ використовується та обставина, що при відмінності двох коливань за частотою (наприклад і ), а отже, і за.періодом ( і ) фазовий зсув між ними змінюється. Якщо, наприклад, різниця частот складає 1Гц, то за 1с коливання одного з сигналів зміщується відносно іншого на цілий період Т, тобто фазовий зсув зміниться за 1с на . При різниці частот 0,1Гц за 1с фазовий зсув між коливаннями зміниться на 0,1 Т, тобто на 36°, і т.д. Якщо підвести обидві напруги до фазового детектора, то на виході його з'явиться напруга, яка може досягати значних величин при, як завгодно малій різниці частот, хоча при цьому фаза змінюватиметься поволі. Саме тому система ФАПЧ реагує навіть на найменші розбіжності частот.