..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..
Принцип действия системы ФАПЧ состоит в сравнении колебаний опорного генератора uОП (t) = UОП cos(2π fОПt) и сигнала преобразованной (промежуточной) частоты uпр (t) = Uпр0 cos (2π fпр t) с выхода УПЧ. При этом частота опорного генератора fОП должна соответствовать резонансной частоте настройки fпр0 избирательных цепей УПЧ. При расхождении по частоте этих колебаний, между ними появляется фазовый сдвиг. Если, например, разность частот составляет 1 Гц, то за 1 с колебание преобразованной частоты смещается относительно колебания опорного генератора на период, фазовый сдвиг достигает 2π радиан (360о). При разности частот 0,1 Гц фазовый сдвиг за 1 с изменится на 0,1 периода (36о). Система ФАПЧ, отслеживая фазу входного сигнала, реагирует на малейшее отклонение частоты.
Структурная схема радиоприемного устройства с системой ФАПЧ приведена на рисунке 3.14. Основными элементами системы являются опорный генератор (ОГ), фазовый детектор (дискриминатор ФД), ФНЧ, УПТ, УЭ и перестраиваемый (синхронизирующий) гетеродин (ПГ). При отсутствии шумов в такой замкнутой системе автоматического регулирования устанавливается стационарный режим, при котором частота перестраиваемого гетеродина такова, что частоты преобразованного сигнала fпр = fпр0 и опорного генератора fОП = fпр0 равны, а разность фаз этих напряжений постоянна. Это обеспечивает синхронную работу опорного генератора и перестраиваемого гетеродина, а следовательно, и слежение за фазой преобразованного сигнала (рисунок 3.14).
Рисунок 3.14 – Структурная схема радиоприемного устройства с системой ФАПЧ
В системе ФАПЧ устанавливается режим биений, при котором разность фаз между колебаниями опорного генератора и преобразованного сигнала непрерывно растет во времени, а напряжение на выходе ФД меняется периодически со средней частотой. В критическом режиме средняя частота биений равна нулю и система ФАПЧ переходит в режим удержания (в синхронизм).
Система ФАПЧ обеспечивает подстройку частоты гетеродина с точностью до постоянной разности фаз. При медленных изменениях частоты наблюдается полная синхронизация генераторов. Особенностью системы ФАПЧ с идеальным фильтром является отсутствие резких скачков фазы (отсутствие шумов) при вхождении в синхронизм, так как фазовый сдвиг в процессе работы никогда не достигает 2π
Режимом удержания называется режим, при котором система ФАПЧ полностью компенсирует изменения частоты преобразованного сигнала. В режиме захвата средняя частота биений равна нулю. Полосой захвата называется максимальная расстройка генераторов, при которой система ФАПЧ входит режим удержания (в синхронизм).
В системе с идеальным ФНЧ полосы захвата и удержания одинаковы. В системах ФАПЧ с реальными ФНЧ полоса захвата всегда меньше полосы удержания, что объясняется тем, что любой фильтр вносит амплитудные и фазовые искажения. Завал частотной характеристики ФНЧ и временная задержка в нем приводят к уменьшению постоянной составляющей напряжения на выходе управляющего элемента. При этом повышается частота биений при той же начальной расстройке по сравнению с идеальной системой ФАПЧ.
..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..