Статическая характеристика ЧАПЧ

Статической характеристикой АПЧ называют зависимость остаточной настройки по частоте Df_ОСТ от начальной расстройки Df_НАЧ в установившемся режиме. Для основного канала приёма эта характеристика имеет вид двух гистерезисных петель. Рассмотрим процесс её формирования.

Объяснить, как формируется на основе детекторной и регулировочной характеристик.

Основными параметрами системы ЧАПЧ являются:

1. Полоса захвата – это диапазон начальных расстроек частоты, в пределах которого система АПЧ переходит в режим слежения, если этот режим не был установлен заранее.

2. Полоса удержания – это диапазон начальных расстроек, в пределах которого возможно сохранение режима слежения, если этот режим был установлен заранее.

3. Коэффициент автоподстройки частоты определяет, во сколько раз система АПЧ уменьшает начальную расстройку по частоте. Рассчитывается как:

К_АПЧ = Df_НАЧ / Df_ОСТ = а / в

Так же эту величину можно определить через параметры системы:

К_АПЧ = 1+ S_ЧД´ S_РЧ

Пунктиром показана характеристика при отсутствии АПЧ, подписать на графике.

При наличии замкнутой АПЧ угол наклона характеристики arctg(1/(1+К_АПЧ)). Т.е. для системы ЧАПЧ характерна статическая ошибка подстройки по частоте.

Фактически система АПЧ является системой с ООС. При изменении знака ОС на противоположенный (приём сигнала по зеркальному каналу, он в противофазе с основным) вид статической характеристики изменяется.

То есть на частоте зеркального канала происходит ложная настройка и избегание этой частоты системой АПЧ.

В случае, если инерционность системы АПЧ (постоянная времени фильтра НЧ) окажется не достаточно большой, то система АПЧ начинает ослаблять частотную модуляцию принимаемого сигнала. Если инерционность окажется слишком большой, то система потеряет способность отслеживать быстрые изменения частоты, что может привести к потере сигнала. В том случае, если в системе возникает дополнительный фазовый сдвиг 180⁰, а петлевое усиление превышает единицу, то возникнет самовозбуждение системы, выражающееся в появлении паразитной частотной модуляции.

Условие устойчивости системы АПЧ с фильтром НЧ записывается в виде

T=RC – постоянная времени фильтра, t_З – дополнительная задержка сигнала, обычно вызванная избирательными системами УПЧ, а так же инерционными цепями ЧД и регулятора частоты.

На пальцах про БЧАПЧ в импульсных системах.

ФАПЧ

Основное различие систем ФАПЧ и ЧАПЧ: В системе ЧАПЧ слежение за частотой сигнала осуществляется путём формирования сигнала частотной ошибки между входным сигналом и сигналом гетеродина, а в системе ФАПЧ – путём детектирования фазовой ошибки между этими сигналами. Следовательно, в системе ФАПЧ отсутствует частотная расстройка между гетеродинным и эталонным сигналами, что является основным достоинством. Система ФАПЧ поддерживает равенство промежуточной частоты и частоты опорного генератора.

Структурная схема:

ОГ и ПГ опорный и перестраиваемый генераторы.

Режимы работы системы ФАПЧ определяются разностью средних частот ОГ и ПГ:

1. Режим синхронизма. В этом режиме частоты ОГ и ПГ равны. Если изменять частоту ОГ, то частота ПГ будет следовать за ней. Подобный режим, в котором система ФАПЧ полностью компенсирует изменения частоты ОГ, так же называется режимом удержания. Полосой удержания DW_У называют такое значение разности частот ОГ и ПГ при котором происходит срыв слежения за частотой ОГ, приводящий к потере синхронизма системой ФАПЧ. Полоса удержания характеризует максимальный статический диапазон слежения и определяется формулой:

|DW_У |=К´К_ФНЧ(0)

К – коэффициент передачи петли обратной связи, К_ФНЧ(0) – передаточная функция ФНЧ по постоянному току.

2. Когда начальная расстройка ОГ и ПГ будет больше полосы удержания, в системе ФАПЧ наступит режим биений, для которого характерно неравенство частот ПГ и ОГ. В этом режиме разность фаз генераторов непрерывно возрастает, а напряжение на выходе ФД практически не изменяется.

3. При сближении средних частот ПГ и ОГ при некоторой расстройке DW_У средняя частота биений становится равной нулю, и система переходит в режим захвата. Полосой захвата |DW_З| называется максимальная начальная расстройка генераторов при которой система ФАПЧ входит в синхронизм, то есть в режим удержания.

Статическая характеристика ФАПЧ.