а при пропорционально-интегрирующем фильтре

Яшор1 = Т^1,56(ДГ)Р,/Р^т2 2. (11.22)

Из выражений (11.16) и (11.22) следует, что можно уменьшить шумовую полосу пропускания системы, увеличивая постоянную времени т^, и получить необходимое значение /Сфдпч-

11.5. Цифровые системы автоматической подстройки частоты

Цифровые системы АПЧ (ЦАПЧ) позволяют Длительное время удерживать неизменной частоту ие очень стабильного перестраиваемого генератора в любой точке настройки. В приемниках ЦАПЧ гетеродина может работать независимо от наличия сигнала, что позволяет применять ее в диапазоне KB при замираниях сигнала.

Структурные схемы систем ЦАПЧ приведены на рис. 11.9. Система ЦАПЧ с кварцевой стабилизацией [46] (рис. 11.9, а) подстраивает гетеродин к ближайшей частоте принятой сетки частот. Напряжение гетеродина Г поступает иа формирователь прямоугольных импульсов Ф, а импульсы - иа один из входов логического элемента ЛЭ И. При наличии на втором входе ЛЭ импульса счета (измерения), поступающего из блока синхронизации ВС, импульсы из Ф проходят иа вход счетчика Сч, который перед каждым импульсом счета устанавливается в определенное, например, нулевое состояние. Число импульсов N, поступающих иа вход Сч за время счета i, связано с состоянием Сч по окончании импульса счета и частотой гетеродина соотношением

где а - количество переполнений Сч за время t; К - модуль счета (коэффициент деления частоты в Сч); Ь - число, определяющее состояние Сч по окончании импульса счета при условии предварительной установки в нулевое состояние. При b = О f=- Число Ь, представленное в парал-

6С

г

2Е

и

Tui,

ЛЗ -R

\-DD2.i Г

Ри , U.9. Структурные схемы цифровых систем АПЧ (а, б) и цифрового преобразователя

частота^аапряжеане (в)

лельном двоичном коде, в конце импульса счета появляется на выходной шине Сч. В этот момент компаратор кодов К сравнивает это число с нулем. Если 6 ф О, происходит заряд (или разряд) интегратора И н соответствующая подстройка гетеродина. Ручная настройка (РН) гетеродина осуществляется введением в компаратор соответствующего числа при разомкнутом кольце ЦАПЧ. Необходимые служебные интервалы (установки, счета, подстройки) формируются в БС. Для достижения высокой стабильности частоты гетеродина необходима кварцевая стабилизация времени счета.

Система ЦАПЧ с кварцевой стабилизацией по точности поддержания частоты не уступает синтезатору частоты, но существенно проще его. Для создания такой системы в приемник с цифровым отсчетом частоты настройки необходимо ввести лишь компаратор и интегратор. Системе ЦАПЧ с кварцевой стабилизацией свойственны и некоторые недостатки. В кольце этой ЦАПЧ нет средств установки частоты, поэтому в режиме настройки кольцо должно быть разорвано. При быстрых изменениях дестабилизирующих факторов (например, прн прохождении импульсной помехи иа вход интегратора) возможно синжение точности настройки, перестройка гетеродина на соседнюю частоту сеткн.

В системе ЦАПЧ, не требующей применения кварцевого резонатора, кольцо образовано гетеродином Г, формирователем прямоугольных импульсов Ф, цифровым преобразователем частота - напряжение ЦПЧН, дифференциальным усилителем (ДУ) и интегрирующей цепью И (рис. 11.9, б). Выходное напряжение ЦПЧН, пропорциональное частоте гетеродина, поступает на один из входов ДУ. На другой его вход поступает напряжение от потенциометра настройки которое можно рассматривать как опорное. Выходное напряжение ДУ через интегрирующую цепь И подводится к варикапу контура гетеродина. При различии напряжений на входах ДУ на его выходе появляется сигнал ошибки, который в зависимости от полярности заряжает или разряжает конденсатор интегрирующей цепи. Этот процесс продолжается до тех пор, пока напряжение ошибки не станет равным нулю, чем и закончится процесс точной установки частоты гетеродина. Таким образом, при достаточной стабильности параметров ЦПЧН и ДУ и достаточном усилении в кольце ЦАПЧ частота гетеродина будет определяться опорным напряжением на движке потенциометра настройки.

Один из вариантов построения ЦПЧН показан на рис. 11.9, е. Прямоугольные импульсы с частотой гетеродина от формирователя поступают на вход делителя частоты ДЧ в k раз и далее на дифференцирующую цепь ДЦ. На выходе ДЦ образуются короткие импульсы с периодом повторения Т = = l/(f/{Q = K/fr, которые поступают иа вход S /?5-триггера непосредственно, а на вход R через линию задержки ЛЗ. На выходе Q триггера образуются прямоугольные импульсы с тем же периодом Т и длительностью т^, которая, как.видно нз временных диаграмм (рис. 11.10, а), определяется соотношением

т„=Тз-/гГ, (11.23)

где Т3 -время задержки в ЛЗ; /г = О, 1, 2, ... - целая часть числа tjT.

На выходе Q триггера образуются инвертированные импульсы, которые поступают на вход инвертора DD2.1 с открытым коллекторным выходом,

На выходе DD2.1 и на выходе Q триггера полярности импульсов совпадают. В установившемся режиме напряжение на выходе интегрирующей цепи R2C1 = {i)JT = (о'Гн/г/ Де (/ - напряжение логической I, определяющее амплитуду прямоугольного импульса в цифровом устройстве. С учетом (11.23) получается выражение

c = (l)(Vr/- ).

(11.24)

которое представляет зависимость выходного напряжения ЦПЧН от частоты гетеродина (рис. 11.10, 6). Внутри каждого интервала, определяемого шагом перестройки A/j выходное напряжение строго пропорционально fjK и с изменением п линейный закон строго повторяется. Приняв в (11.24) = [/((j при л = О, получим соотношение для шага перестройки Kf - K.hg и иа (11.24) найдем

t/, = (/,/A/ -n)t/, . (11.23)

Таким образом, при выбранном шаг перестройки полиостью определяется коэффициентом деления частоты К. Из (11.25) видно, что U, определяющее в конечном счете f, зависит от Uy которое, в свою очередь, определяется стабильностью напряжения питания и напряжения насыщения транзисторов в ИМС. Для уменьшения влияния втих факторов в ЦПЧН применена компенсация изменений t/jj. Для этого U сравнивается с опорным напряжением U- с потенциометра настройки R3, который включен между источником питания н выходом инвертора DD2.2. Ко входу DD2.2 постоянно подведено ((1))> поэтому его выход всегда находится в состоянии логического О (напряжение насыщения транзистора). Следовательно, напряжение t/д может изменяться в пределах О и 1. В этих же пределах изменяется при изменении пределах шага перестройки. Таким образом, любое изменение или температуры вызовет одинаковые изменения и V, которые подводятся ко входам ДУ. Поэтому сигнал ошибки на выходе ДУ ие появится.

п=0(Т>Т,)

яллл

П=2(2Т<Ту,ЗТ>Тз) t

а

Рнс. 11.10. Временные диаграммы (а) и частотная характеристика (б) ЦПЧН