Детектор с фапч – 7.4 Фильтры и коэффициент передачи фапч. Коэффициент передачи фапч с входной фазой и управляющим напряжениемопределяется выражением

Фазовая автоподстройка частоты — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 апреля 2016;
проверки требуют 18 правок.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 апреля 2016;
проверки требуют 18 правок.

Фа́зовая автоподстро́йка частоты (ФАПЧ, англ. PLL ) — система автоматического регулирования, подстраивающая фазу управляемого генератора так, чтобы она была равна фазе опорного сигнала, либо отличалась на известную функцию от времени. Регулировка осуществляется благодаря наличию отрицательной обратной связи. Выходной сигнал управляемого генератора сравнивается на фазовом детекторе с опорным сигналом, результат сравнения используется для подстройки управляемого генератора.

Система ФАПЧ используется для частотной модуляции и демодуляции, умножения и преобразования частоты, частотной фильтрации, выделения опорного колебания для когерентного детектирования и в других целях.

ФАПЧ сравнивает фазы входного и опорного сигналов и выводит сигнал ошибки, соответствующий разности между этими фазами. Сигнал ошибки проходит далее через фильтр низких частот и используется в качестве управляющего для генератора, управляемого напряжением (ГУН), обеспечивающего отрицательную обратную связь. Если выходная частота отклоняется от опорной, то сигнал ошибки увеличивается, воздействуя на ГУН в сторону уменьшения ошибки. В состоянии равновесия выходной сигнал фиксируется на частоте опорного.

ФАПЧ широко используется в радиотехнике, телекоммуникациях, компьютерах и других электронных устройствах. Данная система может генерировать сигнал постоянной частоты, восстанавливать сигнал из зашумлённого коммуникационного канала или распределять сигналы синхронизации в цифровых логических схемах, таких, как

ru.wikipedia.org

7.4 Фильтры и коэффициент передачи фапч. Коэффициент передачи фапч с входной фазой и управляющим напряжениемопределяется выражением

(7.23)

  1. ФАПЧ
    первого порядка с фильтром нулевого
    порядка.

Для
фильтра нулевого порядка,
тогда коэффициент передачи ФАПЧ
соответствует выражению (7.24), представленному
диаграммой Боде (рис. 7.9)

(7.24)

Рис. 7.9. Диаграмма
Боде ФАПЧ

с
фильтром нулевого порядка.

ФАПЧ
c
фильтром нулевого порядка называется
ФАПЧ первого порядка 1 типа и передаточная
функция определяется как

(7.25)

  1. ФАПЧ
    второго порядка с фильтром первого
    порядка.

Определим передаточную функцию фильтра первого порядка как(7.26)

где

граничная частота фильтра.

Тогда коэффициент
передачи ФАПЧ

(рис.7.10)

(7.27)

ФАПЧ
c
фильтром первого

порядка
называется ФАПЧ второго

порядка 1типа и
его передаточная

функция определяется
как

(7.28)

Рис.7.10 Диаграмма
Боде ФАПЧ второго порядка.

  1. ФАПЧ
    третьего порядка с контурным фильтром
    второго порядка.

Чтобы
улучшить переходную характеристику
ФАПЧ, вводят в фильтр полюс низкой
частоты
.
Это дает дополнительный сдвиг фаз на
90о.
Чтобы скомпенсировать дополнительный
сдвиг фаз, может быть введен компенсирующий
ноль
в порядок фильтра, что позволит сохранить
границы изменения фазы довольно высокими.

Передаточная функция низко-

частотного фильтра
2-го порядка

(7.29)

Коэффициент
передаточной функции ФАПЧ

(7.30)

ФАПЧ
третьего порядка типа-1

(7.31)

Если
,
то получим ФАПЧ

третьего порядка
2 типа.

Рис.7.11 Диаграмма
Боде ФАПЧ

третьего порядка
1 типа.

На
рис. 7.12 приведена схема фильтра для
ФАПЧ третьего порядка 2 типа. Передаточная
функция такого фильтра и соответствующий
коэффициент передачи ФАПЧ определяются,
как

(7.32)

Рис.7.12 Низкочастотный
фильтр второго порядка.

7.5 Фазовый детектор в фапч.

Итак,
фазовый детектор это фазосравнивающее
устройство переключающего типа. Его
напряжение рассогласования пропорционально
разности фаз между входными сигналами
и после фильтрации соответствует
среднему значению выходного напряжения.

Возможны
три способа схемотехнического выполнения
фазового детектора:

    1. Аналоговый
      смеситель, выполненный на схеме
      Гильберта. Необходимо отметить, что
      его выходное напряжение зависит от
      постоянных составляющих входных
      сигналов, когда перемножают два
      синусоидальных сигнала подобной
      частоты.

    2. Последовательный
      фазовый детектор, реализованный на
      логических схемах: либо на EXOR,
      либо на RS
      или D
      — триггерах (Flip-Flop).
      Отметим, что последовательные фазовые
      детекторы чувствительны на фронтах
      переключения, особенно когда контур
      ФАПЧ выходит на захват.

    3. Фазо-частотный
      детектор. Реализует выходной сигнал,
      который отслеживает не только разность
      фаз, но и частоту входных сигналов,
      способствуя автоподстройке контура
      для захвата частоты. К тому же схема
      фазо-частотного детектора выполняется
      на логических элементах.

Рассмотрим
более подробно схемы фазовых детекторов
и их характеристики.

1.
Если применять фазовый детектор типа
аналогового умножителя

(рис.6.11 или 6.19), его выходное напряжение
может быть записано как

(7.33)

Фазовый
захват произойдет, когда
.
Тогда из выражения 7.33

(7.34)

Низкочастотный
фильтр отсекает составляющую высокой
частоты
и сигнал,
управляющий ГУН, получим как

(7.35)

где
– это
разность фаз между входным сигналом
и выходным сигналом ГУН.
При малыхимеем, что.
Тогда

(7.36)

где
— коэффициент передачи фазового детектора.
Зависимость выходного напряжения
фазового детектора на аналоговом
умножителе от частоты приведена на
рис.6.12.

Фазовый детектор
на аналоговом умножителе главным образом
успешно применяется, когда частота
передачи слишком высокая и полоса
пропускания достаточно узкая. Необходимо
обратить внимание на фильтрацию
паразитных составляющих. Иначе возможен
ложный захват гармоник опорного сигнала.

  1. Последовательностные
    фазовые детекторы выполняются на
    логических элементах и обеспечивают
    фазовый сдвиг в 90 и более градусов.

2.1
Последовательностный фазовый детектор
реализованный на логической схеме
исключительное ИЛИ (XOR)
или на триггере. При реализации XOR
используется схема мультиплексора
выполненного на логических элементах
(рис.7.13)

Рис.
7.13 Возможные варианты реализации
фазового детектора типа EXOR

На
рис.7.14 показаны временные диаграммы
входных и выходного сигналов. Когда
опорное напряжение и напряжение ГУНа
находятся в противофазе выходное
напряжение фазового детектора
отрицательное, когда входные напряжения
совпадают по фазе (оба положительные
или оба отрицательные) выходное напряжение
отрицательное.

Рис.
7.14 Входные и выходной сигналы
мультиплексора.

Выходное
напряжение фазового детектора реагирует
на фронты входных сигналов (рис.7.15).

Рис.7.15 Определение
разности фаз входных сигналов.

Δt
определяется как разность времен
нарастания между входными сигналами.
При этом разность фаз пропорциональна
разности времен нарастания

. (7.37)

На основании этого
можно записать, что

, (7.38)

где.
На рис.7.16 представлена передаточная
характеристика фазового детектора на
мультиплексоре.

Рис.7.16 Зависимость
выходного напряжения мультиплексора
от разности фаз.

Когда
А ()
иB
()
имеют разность фаз 900
, выход
,
что соответствуетс 50% периодом оти при этом.
Для разности фазполучим,
что выходное напряжение фазового
детектора будет изменяться в диапазонеи при этом пропорционально разности
фаз входных сигналов.

Вследствие простоты
и совместимости с другими цифровыми
схемами, такие фазовые детекторы часто
используются в ИС ФАПЧ.

2.2.
Фазовый детектор наR-S
триггере, его передаточная характеристика
и
временные диаграммы приведены на рис.
7.17.

а) б)

в)

Рис.7.17
Фазовый детектор на R-S
триггере: а) схема триггера; б) передаточная
характеристика; в) временные диаграммы.

2.3
Последовательностный детектор с
расширенным диапазоном (рис.7.18) имеет
допустимую разность фаз
и
соответственно коэффициент передачи
.

Рис.
7.18 Фазовый детектор с расширенным
диапазоном: а) электрическая схема; б)
передаточная характеристика; в)
определение фазовой ошибки по временным
диаграммам.

2.4
Фазовый детектор Hogge,
передаточная характеристика и временные
диаграммы в состоянии захвата опорной
частоты и в состоянии подстройки частоты
ГУНа к опорной частоте приведены на
рис.7.19.

а)

б)

Рис.7.19 Фазовый
детектор Hogge: а) электрическая
схема; б) передаточная характеристика;
в) временные диаграммы в захвате и при
подстройке.

2.5
Схема трехвходового фазовогоа детектор
приведена на рис.7.20.

Рис. 7.20 Трехвходовой
фазовой детектор.

  1. Фазо-частотный
    детектор приведен на рис. 7.21.

Рис. 7.21Фазочастотный
детектор: а) электрическая схема; б)
передаточная характеристика.

Среднее
значение UPDимеет
пилообразный вид с линейной областью
в течение полного периода. В центре
линейной области среднего значения UPDрасположена
точка синхронизации.

studfiles.net

Детекторы для приемников с ФАПЧ

Предлагаемые вниманию читателей детекторы (рис. 1 и 2) для ЧМ
приемников прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты [1]
выполнены на базе аналогичного устройства, описанного в [2]. В отличие от
прототипа, оба они имеют большую чувствительность, а детектор по схеме рис. 2,
кроме того, и более высокую селективность.

Детектирующее устройство, схема которого изображена на рис. 1,
представляет собой преобразователь частоты с совмещенным гетеродином,
выполняющий одновременно и функции синхронного детектора. Входной контур L1C2
настроен на частоту принимаемого сигнала, а контур гетеродина L2C5 – на частоту,
вдвое меньшую. Преобразование происходит на второй гармонике гетеродина, поэтому
промежуточная частота лежит в диапазоне звуковых частот. Частотой гетеродина
управляет сам транзистор VTI за счет изменения емкости коллекторного перехода,
которая зависит от выходного сигнала детектора. Применение в гетеродине
индуктивной связи (L3) позволило избавиться от резистора в цепи эмиттера
транзистора VTI [2] и, таким образом, обеспечить большее усиление детектора на
звуковых частотах, т. е. повысить его чувствительность (до 50..,100 мкВ).
Коэффициент усиления каскада на этих частотах Ku=(R3+Rвх)Sэ, где Rвх -входное
сопротивление усилителя 3Ч, к которому подключен детектор, Sэ – эквивалентная
крутизна транзистора VTI. При преобразовании на второй гармонике гетеродина
величина Sэ достигает своего максимального значения при угле отсечки, равном
60°. Его устанавливают выбором соответствующего ко эффициента связи катушек L2 и
L3. Чтобы обеспечивалось достаточно устойчивое слежение за частотой и при приеме
весьма слабых сигналов радиостанций, частота среза фильтра НЧ, образованного
конденсатором С4 и эквивалентным входным сопротивлением транзистора VTI, должна
быть ниже минимальной частоты спектра про-детектированного звукового сигнала.
Это условие выполняется, если емкость конденсатора С4 не менее 50 мкф.

Puc.1

В детекторе могут работать транзисторы ГТ313 и ГТ311 с любым
буквенным индексом (в последнем случае необходимо изменить полярность включе

ния источника питания и оксидных конденсаторов). Катушки
намотаны проводом ПЭВ-2 0,27 виток к витку на тонкостенных бумажных каркасах
диаметром 6 (L1, L2) и 7 мм (L3) и содержат соответственно 5 (отвод от 2-го
витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом), 15 и 5 витков. Контур
гетеродина перестраивают латунным винтом с резьбой М5, который вводят внутрь
каркаса катушки L2 через резьбовое отверстие в корпусе приемника. Антенной
служит отрезок провода длиной 1 м.

Перед настройкок детектора необходимо временно заменить
резистор R1 подстроечным и максимально увеличить связь между катушками L2. L3
(надвинуть одну на другую). После этого подбором резистора R1 устанавливают
постоянное напряжение на коллекторе транзистора VTI, равное 0,8…0,9 В
(измеряют на конденсаторе СЗ). Затем, подключив детектор к усилителю 34 с
громкоговорителем,конденсаторами С2, С5 и подстроечником катушки L2
настраиваются на какую-либо мощную УКВ радиостанцию и, изменяя положение антенны
WA1, добиваются ее наилучшей слышимости. Далее несколько уменьшают связь между
катушками L2, L3 и, поддерживая неизменным напряжение на коллекторе транзистора
VT1, снова настраиваются на ту же радиостанцию. Описанные манипуляции продолжают
до тех пор, пока полоса захвата сигнала принимаемой радиостанции не станет
наиболее широкой. После этого конденсатором С5 устанавливают требуемый интервал
перестройки детектора (он должен соответствовать радиовещательному УКВ диапазону
65,8…73 МГц), а конденсатором С2 настраивают входной контур на середину этого
диапазона.

Наряду с таким достоинством, как высокая чувствительность,
описанный детектор имеет и существенные недостатки: низкую селективность и
значительную неравномерность усиления по диапазону, обусловленную изменением
режима работы транзистора при перестройке контура гетеродина.

Детектор, схема которого приведена на рис. 2, рассчитан на
прием одной радиостанции. Селективность и чувствительность этого устройства
удалось повысить введением положительной обратной связи (ПОС). Включенная в ее
цепь катушка L2 представляет собой виток провода ПЭВ-2 0.27, который можно
перемещать вдоль каркаса катушки L1 (намоточные данные катушек гетеродинного и
входного контуров те же, что и в детекторе по схеме на рис.1). При налаживании
этого детектора катушку L2 вначале отодвигают от L1 на максимальное расстояние,
а затем, настроившись на мощную УКВ радиостанцию, приближают к ней на такое
расстояние, при котором еще сохраняется неискаженный прнем. Пользуясь изложенной
ранее методикой, настраивают детектор с введенной ПОС и еще раз пытаются
уменьшить расстояние между катушками L2 и L1. Процедуру настройки повторяют до
тех пор, пока не будет найдено минимально возможное расстояние между ними.

Puc.2

При изготовлении приемников на основе описанных детекторов
необходимо помнить, что во избежание микрофонного эффекта их конструкция должна
быть максимально жесткой, а оси катушек входного и гетеродинного контуров –
взаимно перпендикулярны. Следует также иметь в виду, что описанные детектирующие
устройства очень чувствительны к пульсациям питающего напряжения, поэтому в
случае их самовозбуждения необходимо применить отдельный стабилизатор
напряжения.

Литература

1. ПОЛЯКОВ В. Т. Радиовещательные ЧМ приемники с фазовой
автоподстройкой. M. Радио и связь 1983.

2. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ. Радио. 1985, N 12, c
28-30.

nauchebe.net

Детекторы для приемников с ФАПЧ


Предлагаемые вниманию читателей детекторы (рис. 1 и 2) для ЧМ приемников прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты [1] выполнены на базе аналогичного устройства, описанного в [2]. В отличие от прототипа, оба они имеют большую чувствительность, а детектор по схеме рис. 2, кроме того, и более высокую селективность.


Детектирующее устройство, схема которого изображена на рис. 1, представляет собой преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполняющий одновременно и функции синхронного детектора. Входной контур L1C2 настроен на частоту принимаемого сигнала, а контур гетеродина L2C5 — на частоту, вдвое меньшую. Преобразование происходит на второй гармонике гетеродина, поэтому промежуточная частота лежит в диапазоне звуковых частот. Частотой гетеродина управляет сам транзистор VTI за счет изменения емкости коллекторного перехода, которая зависит от выходного сигнала детектора. Применение в гетеродине индуктивной связи (L3) позволило избавиться от резистора в цепи эмиттера транзистора VTI [2] и, таким образом, обеспечить большее усиление детектора на звуковых частотах, т. е. повысить его чувствительность (до 50..,100 мкВ). Коэффициент усиления каскада на этих частотах Ku=(R3+Rвх)Sэ, где Rвх -входное сопротивление усилителя 3Ч, к которому подключен детектор, Sэ — эквивалентная крутизна транзистора VTI. При преобразовании на второй гармонике гетеродина величина Sэ достигает своего максимального значения при угле отсечки, равном 60°. Его устанавливают выбором соответствующего ко эффициента связи катушек L2 и L3. Чтобы обеспечивалось достаточно устойчивое слежение за частотой и при приеме весьма слабых сигналов радиостанций, частота среза фильтра НЧ, образованного конденсатором С4 и эквивалентным входным сопротивлением транзистора VTI, должна быть ниже минимальной частоты спектра про-детектированного звукового сигнала. Это условие выполняется, если емкость конденсатора С4 не менее 50 мкф.


Puc.1


В детекторе могут работать транзисторы ГТ313 и ГТ311 с любым буквенным индексом (в последнем случае необходимо изменить полярность включе





ния источника питания и оксидных конденсаторов). Катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,27 виток к витку на тонкостенных бумажных каркасах диаметром 6 (L1, L2) и 7 мм (L3) и содержат соответственно 5 (отвод от 2-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом), 15 и 5 витков. Контур гетеродина перестраивают латунным винтом с резьбой М5, который вводят внутрь каркаса катушки L2 через резьбовое отверстие в корпусе приемника. Антенной служит отрезок провода длиной 1 м.


Перед настройкок детектора необходимо временно заменить резистор R1 подстроечным и максимально увеличить связь между катушками L2. L3 (надвинуть одну на другую). После этого подбором резистора R1 устанавливают постоянное напряжение на коллекторе транзистора VTI, равное 0,8…0,9 В (измеряют на конденсаторе СЗ). Затем, подключив детектор к усилителю 34 с громкоговорителем,конденсаторами С2, С5 и подстроечником катушки L2 настраиваются на какую-либо мощную УКВ радиостанцию и, изменяя положение антенны WA1, добиваются ее наилучшей слышимости. Далее несколько уменьшают связь между катушками L2, L3 и, поддерживая неизменным напряжение на коллекторе транзистора VT1, снова настраиваются на ту же радиостанцию. Описанные манипуляции продолжают до тех пор, пока полоса захвата сигнала принимаемой радиостанции не станет наиболее широкой. После этого конденсатором С5 устанавливают требуемый интервал перестройки детектора (он должен соответствовать радиовещательному УКВ диапазону 65,8…73 МГц), а конденсатором С2 настраивают входной контур на середину этого диапазона.


Наряду с таким достоинством, как высокая чувствительность, описанный детектор имеет и существенные недостатки: низкую селективность и значительную неравномерность усиления по диапазону, обусловленную изменением режима работы транзистора при перестройке контура гетеродина.


Детектор, схема которого приведена на рис. 2, рассчитан на прием одной радиостанции. Селективность и чувствительность этого устройства удалось повысить введением положительной обратной связи (ПОС). Включенная в ее цепь катушка L2 представляет собой виток провода

ПЭВ-2 0.27, который можно перемещать вдоль каркаса катушки L1 (намоточные данные катушек гетеродинного и входного контуров те же, что и в детекторе по схеме на рис.1). При налаживании этого детектора катушку L2 вначале отодвигают от L1 на максимальное расстояние, а затем, настроившись на мощную УКВ радиостанцию, приближают к ней на такое расстояние, при котором еще сохраняется неискаженный прнем. Пользуясь изложенной ранее методикой, настраивают детектор с введенной ПОС и еще раз пытаются уменьшить расстояние между катушками L2 и L1. Процедуру настройки повторяют до тех пор, пока не будет найдено минимально возможное расстояние между ними.

Puc.2


При изготовлении приемников на основе описанных детекторов необходимо помнить, что во избежание микрофонного эффекта их конструкция должна быть максимально жесткой, а оси катушек входного и гетеродинного контуров — взаимно перпендикулярны. Следует также иметь в виду, что описанные детектирующие устройства очень чувствительны к пульсациям питающего напряжения, поэтому в случае их самовозбуждения необходимо применить отдельный стабилизатор напряжения.


С. ЧЕКЧЕЕВ с. Нежин Черниговской обл.


Литература


1. ПОЛЯКОВ В. Т. Радиовещательные ЧМ приемники с фазовой автоподстройкой. M. Радио и связь 1983.


2. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ. Радио. 1985, N 12, c 28-30.


(Р 5/87)

www.radiomaster.net

Детекторы для приемников с ФАПЧ


Детекторы для приемников с ФАПЧ




Предлагаемые вниманию читателей детекторы (рис. 1 и 2) для ЧМ приемников прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты [1] выполнены на базе аналогичного устройства, описанного в [2]. В отличие от прототипа, оба они имеют большую чувствительность, а детектор по схеме рис. 2, кроме того, и более высокую селективность.

Детектирующее устройство, схема которого изображена на рис. 1, представляет собой преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполняющий одновременно и функции синхронного детектора. Входной контур L1C2 настроен на частоту принимаемого сигнала, а контур гетеродина L2C5 — на частоту, вдвое меньшую. Преобразование происходит на второй гармонике гетеродина, поэтому промежуточная частота лежит в диапазоне звуковых частот. Частотой гетеродина управляет сам транзистор VTI за счет изменения емкости коллекторного перехода, которая зависит от выходного сигнала детектора. Применение в гетеродине индуктивной связи (L3) позволило избавиться от резистора в цепи эмиттера транзистора VTI [2] и, таким образом, обеспечить большее усиление детектора на звуковых частотах, т. е. повысить его чувствительность (до 50..,100 мкВ). Коэффициент усиления каскада на этих частотах Ku=(R3+Rвх)Sэ, где Rвх -входное сопротивление усилителя 3Ч, к которому подключен детектор, Sэ — эквивалентная крутизна транзистора VTI. При преобразовании на второй гармонике гетеродина величина Sэ достигает своего максимального значения при угле отсечки, равном 60°. Его устанавливают выбором соответствующего ко эффициента связи катушек L2 и L3. Чтобы обеспечивалось достаточно устойчивое слежение за частотой и при приеме весьма слабых сигналов радиостанций, частота среза фильтра НЧ, образованного конденсатором С4 и эквивалентным входным сопротивлением транзистора VTI, должна быть ниже минимальной частоты спектра про-детектированного звукового сигнала. Это условие выполняется, если емкость конденсатора С4 не менее 50 мкф.


Puc.1

В детекторе могут работать транзисторы ГТ313 и ГТ311 с любым буквенным индексом (в последнем случае необходимо изменить полярность включе

ния источника питания и оксидных конденсаторов). Катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,27 виток к витку на тонкостенных бумажных каркасах диаметром 6 (L1, L2) и 7 мм (L3) и содержат соответственно 5 (отвод от 2-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом), 15 и 5 витков. Контур гетеродина перестраивают латунным винтом с резьбой М5, который вводят внутрь каркаса катушки L2 через резьбовое отверстие в корпусе приемника. Антенной служит отрезок провода длиной 1 м.

Перед настройкок детектора необходимо временно заменить резистор R1 подстроечным и максимально увеличить связь между катушками L2. L3 (надвинуть одну на другую). После этого подбором резистора R1 устанавливают постоянное напряжение на коллекторе транзистора VTI, равное 0,8…0,9 В (измеряют на конденсаторе СЗ). Затем, подключив детектор к усилителю 34 с громкоговорителем,конденсаторами С2, С5 и подстроечником катушки L2 настраиваются на какую-либо мощную УКВ радиостанцию и, изменяя положение антенны WA1, добиваются ее наилучшей слышимости. Далее несколько уменьшают связь между катушками L2, L3 и, поддерживая неизменным напряжение на коллекторе транзистора VT1, снова настраиваются на ту же радиостанцию. Описанные манипуляции продолжают до тех пор, пока полоса захвата сигнала принимаемой радиостанции не станет наиболее широкой. После этого конденсатором С5 устанавливают требуемый интервал перестройки детектора (он должен соответствовать радиовещательному УКВ диапазону 65,8…73 МГц), а конденсатором С2 настраивают входной контур на середину этого диапазона.

Наряду с таким достоинством, как высокая чувствительность, описанный детектор имеет и существенные недостатки: низкую селективность и значительную неравномерность усиления по диапазону, обусловленную изменением режима работы транзистора при перестройке контура гетеродина.

Детектор, схема которого приведена на рис. 2, рассчитан на прием одной радиостанции. Селективность и чувствительность этого устройства удалось повысить введением положительной обратной связи (ПОС). Включенная в ее цепь катушка L2 представляет собой виток провода ПЭВ-2 0.27, который можно перемещать вдоль каркаса катушки L1 (намоточные данные катушек гетеродинного и входного контуров те же, что и в детекторе по схеме на рис.1). При налаживании этого детектора катушку L2 вначале отодвигают от L1 на максимальное расстояние, а затем, настроившись на мощную УКВ радиостанцию, приближают к ней на такое расстояние, при котором еще сохраняется неискаженный прнем. Пользуясь изложенной ранее методикой, настраивают детектор с введенной ПОС и еще раз пытаются уменьшить расстояние между катушками L2 и L1. Процедуру настройки повторяют до тех пор, пока не будет найдено минимально возможное расстояние между ними.

Puc.2

При изготовлении приемников на основе описанных детекторов необходимо помнить, что во избежание микрофонного эффекта их конструкция должна быть максимально жесткой, а оси катушек входного и гетеродинного контуров — взаимно перпендикулярны. Следует также иметь в виду, что описанные детектирующие устройства очень чувствительны к пульсациям питающего напряжения, поэтому в случае их самовозбуждения необходимо применить отдельный стабилизатор напряжения.

С. ЧЕКЧЕЕВ с. Нежин Черниговской обл.

Литература

1. ПОЛЯКОВ В. Т. Радиовещательные ЧМ приемники с фазовой автоподстройкой. M. Радио и связь 1983.

2. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ. Радио. 1985, N 12, c 28-30.

(Р 5/87)

Высокая чувствительность приемника, простыми методами.< Предыдущая

  Следующая >Диодный радиоприемник на 65…130 МГц
< Предыдущая   Следующая >

www.mic-ron.ru

ФАПЧ Википедия

Фа́зовая автоподстро́йка частоты (ФАПЧ, англ. PLL ) — система автоматического регулирования, подстраивающая фазу управляемого генератора так, чтобы она была равна фазе опорного сигнала, либо отличалась на известную функцию от времени. Регулировка осуществляется благодаря наличию отрицательной обратной связи. Выходной сигнал управляемого генератора сравнивается на фазовом детекторе с опорным сигналом, результат сравнения используется для подстройки управляемого генератора.

Система ФАПЧ используется для частотной модуляции и демодуляции, умножения и преобразования частоты, частотной фильтрации, выделения опорного колебания для когерентного детектирования и в других целях.

ФАПЧ сравнивает фазы входного и опорного сигналов и выводит сигнал ошибки, соответствующий разности между этими фазами. Сигнал ошибки проходит далее через фильтр низких частот и используется в качестве управляющего для генератора, управляемого напряжением (ГУН), обеспечивающего отрицательную обратную связь. Если выходная частота отклоняется от опорной, то сигнал ошибки увеличивается, воздействуя на ГУН в сторону уменьшения ошибки. В состоянии равновесия выходной сигнал фиксируется на частоте опорного.

ФАПЧ широко используется в радиотехнике, телекоммуникациях, компьютерах и других электронных устройствах. Данная система может генерировать сигнал постоянной частоты, восстанавливать сигнал из зашумлённого коммуникационного канала или распределять сигналы синхронизации в цифровых логических схемах, таких, как микропроцессоры, ПЛИС и т. д. Поскольку интегральная схема может полностью реализовать блок ФАПЧ, этот метод часто используется в современных электронных устройствах с выходными частотами от долей герца до многих гигагерц.

Аналогия[ | ]

Музыкальная аналогия[ | ]

Настройка струны на гитаре может быть сравнена с процессом фазовой автоподстройки частоты. Используя камертон или камертон-дудку для получения опорной частоты, натяжение струны регулируется до тех пор, пока биения перестанут быть слышны. Это сигнализирует о том, что камертон и гитарная струна вибрируют на одной частоте. Если представить, что гитара может быть идеально настроена на опорный тон камертона, и строй будет сохраняться, можно говорить о том, что струна гитары стабилизирована по фазе с камертоном.

Автомобильная аналогия[ | ]

Для простоты того, как это работает, рассмотрим автогонку. Есть мно

ru-wiki.ru

Детекторы для приемников с ФАПЧ


Предлагаемые вниманию читателей детекторы (рис. 1 и 2) для ЧМ приемников прямого преобразования с фазовой автоподстройкой частоты [1] выполнены на базе аналогичного устройства, описанного в [2]. В отличие от прототипа, оба они имеют большую чувствительность, а детектор по схеме рис. 2, кроме того, и более высокую селективность.


Детектирующее устройство, схема которого изображена на рис. 1, представляет собой преобразователь частоты с совмещенным гетеродином, выполняющий одновременно и функции синхронного детектора. Входной контур L1C2 настроен на частоту принимаемого сигнала, а контур гетеродина L2C5 — на частоту, вдвое меньшую. Преобразование происходит на второй гармонике гетеродина, поэтому промежуточная частота лежит в диапазоне звуковых частот. Частотой гетеродина управляет сам транзистор VTI за счет изменения емкости коллекторного перехода, которая зависит от выходного сигнала детектора. Применение в гетеродине индуктивной связи (L3) позволило избавиться от резистора в цепи эмиттера транзистора VTI [2] и, таким образом, обеспечить большее усиление детектора на звуковых частотах, т. е. повысить его чувствительность (до 50..,100 мкВ). Коэффициент усиления каскада на этих частотах Ku=(R3+Rвх)Sэ, где Rвх -входное сопротивление усилителя 3Ч, к которому подключен детектор, Sэ — эквивалентная крутизна транзистора VTI. При преобразовании на второй гармонике гетеродина величина Sэ достигает своего максимального значения при угле отсечки, равном 60°. Его устанавливают выбором соответствующего ко эффициента связи катушек L2 и L3. Чтобы обеспечивалось достаточно устойчивое слежение за частотой и при приеме весьма слабых сигналов радиостанций, частота среза фильтра НЧ, образованного конденсатором С4 и эквивалентным входным сопротивлением транзистора VTI, должна быть ниже минимальной частоты спектра про-детектированного звукового сигнала. Это условие выполняется, если емкость конденсатора С4 не менее 50 мкф.


Puc.1


В детекторе могут работать транзисторы ГТ313 и ГТ311 с любым буквенным индексом (в последнем случае необходимо изменить полярность включе





ния источника питания и оксидных конденсаторов). Катушки намотаны проводом ПЭВ-2 0,27 виток к витку на тонкостенных бумажных каркасах диаметром 6 (L1, L2) и 7 мм (L3) и содержат соответственно 5 (отвод от 2-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом), 15 и 5 витков. Контур гетеродина перестраивают латунным винтом с резьбой М5, который вводят внутрь каркаса катушки L2 через резьбовое отверстие в корпусе приемника. Антенной служит отрезок провода длиной 1 м.


Перед настройкок детектора необходимо временно заменить резистор R1 подстроечным и максимально увеличить связь между катушками L2. L3 (надвинуть одну на другую). После этого подбором резистора R1 устанавливают постоянное напряжение на коллекторе транзистора VTI, равное 0,8…0,9 В (измеряют на конденсаторе СЗ). Затем, подключив детектор к усилителю 34 с громкоговорителем,конденсаторами С2, С5 и подстроечником катушки L2 настраиваются на какую-либо мощную УКВ радиостанцию и, изменяя положение антенны WA1, добиваются ее наилучшей слышимости. Далее несколько уменьшают связь между катушками L2, L3 и, поддерживая неизменным напряжение на коллекторе транзистора VT1, снова настраиваются на ту же радиостанцию. Описанные манипуляции продолжают до тех пор, пока полоса захвата сигнала принимаемой радиостанции не станет наиболее широкой. После этого конденсатором С5 устанавливают требуемый интервал перестройки детектора (он должен соответствовать радиовещательному УКВ диапазону 65,8…73 МГц), а конденсатором С2 настраивают входной контур на середину этого диапазона.


Наряду с таким достоинством, как высокая чувствительность, описанный детектор имеет и существенные недостатки: низкую селективность и значительную неравномерность усиления по диапазону, обусловленную изменением режима работы транзистора при перестройке контура гетеродина.


Детектор, схема которого приведена на рис. 2, рассчитан на прием одной радиостанции. Селективность и чувствительность этого устройства удалось повысить введением положительной обратной связи (ПОС). Включенная в ее цепь катушка L2 представляет собой виток провода

ПЭВ-2 0.27, который можно перемещать вдоль каркаса катушки L1 (намоточные данные катушек гетеродинного и входного контуров те же, что и в детекторе по схеме на рис.1). При налаживании этого детектора катушку L2 вначале отодвигают от L1 на максимальное расстояние, а затем, настроившись на мощную УКВ радиостанцию, приближают к ней на такое расстояние, при котором еще сохраняется неискаженный прнем. Пользуясь изложенной ранее методикой, настраивают детектор с введенной ПОС и еще раз пытаются уменьшить расстояние между катушками L2 и L1. Процедуру настройки повторяют до тех пор, пока не будет найдено минимально возможное расстояние между ними.

Puc.2


При изготовлении приемников на основе описанных детекторов необходимо помнить, что во избежание микрофонного эффекта их конструкция должна быть максимально жесткой, а оси катушек входного и гетеродинного контуров — взаимно перпендикулярны. Следует также иметь в виду, что описанные детектирующие устройства очень чувствительны к пульсациям питающего напряжения, поэтому в случае их самовозбуждения необходимо применить отдельный стабилизатор напряжения.


С. ЧЕКЧЕЕВ с. Нежин Черниговской обл.


Литература


1. ПОЛЯКОВ В. Т. Радиовещательные ЧМ приемники с фазовой автоподстройкой. M. Радио и связь 1983.


2. Захаров А. УКВ ЧМ приемники с ФАПЧ. Радио. 1985, N 12, c 28-30.


(Р 5/87)

www.radiomaster.net