ПГ – перестраиваемый генератор

СМ – смеситель

ЛАХ – логарифмическая амплитудно-частотная характеристика

ФЧХ – фазо-частотная характеристика

Введение

В современных радиотехнических устройствах различного назначения и системах радиоуправления широко применяются автоматические системы, которые называют системами радиоавтоматики. К ним относятся устройства фазовой и частотной автоподстройки частоты, автоматической регулировки усиления, системы измерения координат движущихся объектов, измерители дальности, различные следящие фильтры и другие.

Выделение систем РА в самостоятельный класс обусловлено их особенностями, связанными с условиями работы в составе радиотехнических устройств и систем радиоуправления, в которых осуществляется обработка параметров радиосигнала при действии различного вида помех.

Надежность и качество работы систем РА во многом определяют характеристики радиоаппаратуры и систем радиоуправления.

Рассмотрим систему (ЧАПЧ).

Системы автоматической подстройки частоты применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов. На рис. 1 показана упрощенная функциональная схема супергетеродинного приемника, в котором для стабилизации промежуточной частоты сигнала используется система ЧАП.

Система ЧАП, включаемая в состав приемника, работает следующим образом. Напряжение с выхода УПЧ подается на частотный дискриминатор (ЧД). При появлении отклонения промежуточной частоты сигнала от её номинального значения, которое совпадает с центральной частотой УПЧ, на выходе дискриминатора появляется напряжение, зависящее от величины и знака отклонения D w . Выходное напряжение дискриминатора, пройдя через фильтр нижних частот (ФНЧ), поступает на подстраиваемый генератор (ПГ) и изменяет его частоту, а следовательно, и промежуточную частоту сигнала так, что исходное рассогласование D w уменьшается.

В результате работы системы ЧАПЧ промежуточная частота сигнала удерживается близкой к центральной частоте УПЧ. Это позволяет существенно уменьшить влияние взаимной нестабильности частот передатчика и гетеродина, сузить полосу УПЧ и повысить качество приема.

Объектом курсового проектирования является система радиоавтоматики (следящая радиотехническая система), осуществляющая выделение какого-либо параметра радиотехнического сигнала с использованием принципа обратной связи.

Перечень исходных данных и требуемых значений показателей качества формулируются преподавателем – руководителем курсовой работы и может быть различным в зависимости от концепции руководителя.

В качестве исходных данных задается тип следящей радиотехнической системы, порядок ее астатизма, постоянная времени простого инерционного звена, полоса пропускания радиоприемного устройства, максимальное значение отношения мощностей сигнала и помехи на выходе линейной части радиоприемного устройства, форма радиосигнала, используемого в системе, и его параметры, тип обработки – аналоговая или цифровая. В качестве характеристик воздействия фигурируют максимальные значения скорости и ускорения параметра сигнала, за которым следит система.

Целью проектирования является расчет основных параметров системы, удовлетворяющих системе заданных показателей качества. К числу таких показателей относится точность слежения, определяемая значениями и параметрами ошибок слежения, степень устойчивости системы, вероятность срыва слежения за заданное время при заданном относительном уровне помехи и т.д.

1. Расчёт номинального значения петлевого усиления (добротности) К_по

Рассмотрим элементы и математическое описание системы ЧАП.

Преобразование частоты входного сигнала, выполняемое в смесителе (СМ), описывается соотношением:

,

где w_пр – промежуточная частота сигнала, w_с , w_г – частоты сигнала и подстраиваемого гетеродина соответственно.

Отклонение D w промежуточной частоты сигнала от её номинального значения w_пр0 определяется равенством

При условии безынерционности УПЧ частоты сигналов на его входе и выходе совпадают.

В качестве частотного дискриминатора системы ЧАП используются: частотные детекторы с расстроенными контурами, частотные детекторы с фазовым детектированием и др., которые применяются и для демодуляции частотно-модулированных колебаний.

Выходное напряжение частотного дискриминатора при действии на его входе сигнала и внутреннего шума приемника можно представить в виде суммы математического ожидания и центрированной случайной составляющей:

,

где – математическое ожидание выходного напряжения, зависящее от расстройки W , также называется дискриминационной характеристикой; x(t, W) – флуктуационная составляющая напряжения u_д (t), W – расстройка промежуточной частоты сигнала по отношению к переходной (центральной) частоте w_п дискриминатора, равная

.

Качественный характер дискриминационной характеристики показан на рис. 2.