Главная  Интегральный монолит 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [ 65 ] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

рис. 9-19,6. Повторный захват сигнала контуром ФАП произойдет на частоте fs, а режим синхронизации будет продолжаться до частоты /4. Диапазоны частот между (/i, fs) и ifz, fi) соответствуют полосе захвата и полосе синхронизации системы, т. е.

fs-fi = 2Afs

f2-f4=2Afc. (9-54)

Как видно из передаточных характеристик на рис. 9-19, система фазовой автоподстройки обладает избирательностью* около центральной частоты, которая определяется как частота свободных колебаний управляемого генератора /о, и реагирует только на входные сигналы, частота которых отстоит от /о .не более чем на величину Afs или Afc в зависимости от того, находился или нет контур ФАП в исходном .положении в режиме синхронизации. Следует также отметить, что линейность характеристик преобразования частота - напряжение системы ФАП определяется только коэффициентом преобразования управляемого генератора. Поэтому в большинстве случаев требуется иметь генератор с хорошей линейностью передаточной характеристики напряжение - частота.

9-i2. ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ ФАП

Контур ФАП является универсальным блоком, который применяется в различных системах демодуляции ЧМ сигналов, обработки сигналов и преобразования частоты. Некоторые из основных применений контура ФАП кратко рассматриваются ниже.

Демодуляция ЧМ сигнала

Если контур ФАП синхронизируется частотно-модулированным сигналом, то управляемый генератор отслеживает мгновенную частоту входного сигнала. При этом напряжение сигнала рассогласования

Udit) на выходе фильтра, которое поддерживает генератор в режиме синхронизации с входным сигналом, является выходным демодулирован-ным сигналом. В этом случае линейность демодулированного выходного сигнала определяется характеристиками преобразования напряжения в частоту управляемого генератора (см. рис. 9-19). Контур ФАП можно использовать для детектирования или широкополосного (с большой девиацией частоты) или уэкополосного ЧМ сигнала с более высокой степенью линейности по сравнению с другими типами детекторов ЧМ сигнала. Заметим, что в качестве демодулятора ЧМ сигнала контур ФАП функционирует как приемная система, так как он объединяет в себе функции частотной селекции и демодуляции.

В случае частотной манипуляции цифровая информация передается путем переключения входа между двумя дискретныМИ частотами, соответствующими единице и нулю соответственно. При синхронизации контура ФАП частотно-манипулиро-ванным входным сигналом напря жение рассогласования Ud{t), которое при этом представляет два дискретных уровня напряжения, соответствует демодулированкиму бинарному выходному сигналу.

Необходимо отметить, что так как в процессе демодуляции ЧМ сигнала контур ФАП находится в режиме синхро.низации, частотную характеристику и время нарастания выходного демодулированного сигнала можно легко определить по корневому годографу рис, 9-18.

Синхронизация частоты

Применение системы ФАП дает возможность осуществлять синхронизацию генератора с низкой стабильностью частоты более стабильным эталонным сигналом малой мощности. При этом колебания на выходе управляемого генератора воспроизводят частоту в.ходного сигнала с той же нестабильностью ча-



стоты, которую имеет входной эталонный сигнал, но при более высоком уровне мощности. В некоторых случаях синхронизирующий сигнал может иметь форму импульсов малой скважности эталонной частоты. При этом система ФАП используется для регенерации когерентных непрерывных колебаний эталонной частоты. Типовым примером такого применения системы ФАП служит фазовая синхронизация цветовых эталонных генераторов в приемниках цветного телевидения.

В цифровых системах контур ФАП применяется для выполнения функций синхронизации. Например, две системы задания временных интервалов синхронизируются с помощью ФАП так, что одна будет ведущей относительно другой. Кроме того, схемы ФАП можно использовать для синхронизации дисков или магнитных лент при записи и воспроизведении данных. ФАП применяется также для синхронизации телеметрических приемников с ко-дово-импульсной модуляцией.

Выделение слабых сигналов

При соответствующем выборе частоты собственных .колебаний управляемого генератора контур ФАП может синхронизироваться одним из нескольких сигналов, подаваемых на вход. При этом на выходе генератора воспроизводится частота полезного сигнала, а сигналы ненужных или побочных частот, имеющиеся на входе, сильно ослабляются. Если полоса пропускания контура ФАП достаточно узка, то отношение сигнал/шум на выходе управляемого генератора может быть значительно больше, чем на входе. Поэтому схема ФАП используется в качестве фильтра для выделения слабых сигналов, закрытых шумами.

Умножение и деление частоты

Если в цепь обратной связи схемы ФАП между управляемым генератором и фазосравниваюшим

Вход

To/f

1 fo

L . Выхвд

fo=V,

Рис. 9-20. Структурная схема умножителя частоты с делителем частоты в цепи обратной связи системы ФАП.

устройством ввести делитель частоты, то схема ФАП может работать как частотно-избирательный умножитель частоты. Блок-схема такого умножителя показана на рис. 9-20, на котором символом N обозначен делитель частоты. Остальные обозначения соответствуют рис. 9-15. Когда система ФАП находится в установившемся режиме синхронизации, на оба входа фазосравнивающего устройства поступают колебания одинаковой частоты и при

этом fo = Nfs.

При определенных условиях операция умножения частоты вьшолняется и без применения схемы делителя частоты, путем использования контура ФАП в режиме синхронизации по гармоникам. Принцип синхронизации по гармоникам заключается в 1следующем. Если колебания на выходе управляемого генератора имеют несинусоидальную форму, то, кроме основной частоты, они содержат и ряд гармонических составляющих. Инььми словами, несинусоидальные выходные колебания упразляемого генератора представляют собой сложный сигнал, содержащий частотные составляющие, кратные основной частоте генератора. То же самое относится и к несинусоидальному входному сигналу, например, последовательности импульсов. Если собственная частота управляемого генератора близка к частоте п-й гармоники несинусоидального входного сигнала, то основная частота генератора мо-



жеть быть синхронизирована п-й гармоникой входного сигнала. Следовательно, в этих условиях схема ФАП работает в режиме синхронизации гармонической составляющей и частота управляемого генератора точно в п раз больше частоты входного сигнала, или fo=nfs.

Аналогичным образом если выходные колебания управляемого генератора имеют несинусоидальную форму, то т-я гармоническая составляющая генератора может быть синхронизирована основной частотой входного сигнала. Следовательно, в этих условиях основная частота управляемого генератора равна частоте субгармоники входного сигнала, т. е. fo=fJfn: Когда схема ФАП работает в режиме синхронизации по гармоникам, расстояние между соседними гармоничеакими составляющими в частотном спектре с увеличением номера гармоники п или га быстро уменьшается. Это обстоятельство в свою очередь повышает требования к стабильности частоты свободных колебаний управляемого генератора для того, чтобы система имела возможность различить соседние гармоники. В интегральных системах фазовой автоподстройки, в которых в качестве управляемого генератора используется мультивибратор, тепловой дрейф частоты генератора, как правило, ограничивает использование систем в режиме синхронизации по гармоникам значениями п или т не более 10. Еще одним недостатком режима синхронизации по гармоникам при больших величинах п или т является то, что ко-

Смеситель

Л-fB I--4"------1

Фильтр

Рис. 9-21. Использование схемы ФАП для преобразования или «сдвига» частоты.

эффициент преобразования фазового детектора Kd уменьшается обратно пропорционально номеру гармоники, уменьшая тем самым полосу захвата и полосу синхронизации системы при использовании гармоник более высоких порядков.

Преобразование частоты

Систему ФАП можно использовать для изменения частоты эталонного генератора, имеющего высокостабильную, но фиксированную частоту, на небольшую величину fi. Такое преобразование частоты осуществляется путем добавления к основной схеме ФАП смесителя и фильтра нижних частот, как показано на рис. 9-21. При этом сигналы эталонной частоты и управляемого генератора /о подаются на входы смесителя. Выходной сигнал смесителя состоит из суммарных и разностных составляющих частот /о и fa. Суммарные составляющие отфильтровываются первым фильтром нижних частот. Колебания частоты fl, на которую нужно изменить частоту эталонного генератора, подаются на фазосравнивающее устройство вместе с разностной составляющей fa-fo с выхода смесителя. Если система находится в установившемся режиме синхронизации, то на два входа фазосравнивающего устройства поступают сигналы, имеющие одинаковую частоту, т. е.

/o-fa = fl

fo=fa-bfi. (9-55)

Детектирование амплитудно-модулированных сигналов

Систему ФАП можно также использовать в качестве когерентного детектора для демодуляции ампли-тудно-модулированных (AM) сигналов. При таком использовании контур ФАП синхронизируется несущей частотой амплитудно-модулирован-ного сигнала и вырабатывает эталонный сигнал на выходе управляемого генератора, частота которого



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [ 65 ] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84]

0.0009