Запорожец  Издания 

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 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 [ 179 ] 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

где /Сф - коэффициент передачи фаза/напряо/сение фазового де. тектора.

Выходное напряжение фазового детектора пропускается через фильтр нижних частот (ФНЧ) для подавления высокочастотных составляющих и их гармоник, которые присутствуют в сигнале и на выходе ГУН. Выходное напряжение ФНЧ усиливается и далее используется как входное или управляющее напряжение Vc ГУН. Величина этого напряжения определяется выражением Vc = = КА (ф - л/2), где А - коэффициент усиления усилителя.

Фазовый детектор

Иизкочаст. фильтр


[ Рис. 8.12, Схема фазовой автоподстроики частоты.

Такое управляющее напряжение обеспечивает изменение частоты ГУН по сравнению с частотой его собственных колебаний до частоты / = /о + KvVc, где Kv - коэффициент передачи напряжение/частота ГУН.

Когда осуществлен захват сигнала схемой ФАПЧ, справедливо равенство / = /s = /о + KyVc Поскольку Vo = ifs - ~f,)IKv = М (Ф - "/2). получим ф - л/2 = (/«-/о) <и X X КА. Таким образом, если схема ФАПЧ захватила входной сигнал, то сдвиг по фазе ф между напряжением сигнала и выходным напряжением ГУН устанавливается равным ф = (я/2) + + l(/s - fo)/KvK,f,A } и две частоты точно засинхронизированы.

л1аксимальное напряжение на выходе фазового детектора имеет место при ф = я и при ф = О и определяется выражением Vo(max) = ±2IqRl - ztKff {л/2). Соответствующее максимально возможное управляющее напрялсение ГУН равно Vc (КАХ) = ±(я/2) /(фЛ. В этом случае диапазон частот, который можно обеспечить на выходе ГУН, (/ - /о)мах = KyVc (МАХ) = = dzKvK (я/2) А. Следовательно, максимальный частоткып диапазон входных сигналов, при которых схема ФАПЧ будет находиться в режиме захвата, Д, = /о ± КуК (я/2) Л = /о ± ± A/l, где 2Д/1, - частотная полоса захвата, которая определяется выражением

2 Д/ = KvKAn. (8-7)



Отметим, что полоса захвата симметрична по отношению к частоте собственных колебаний ГУН /о-

На рис. 8.13 представлен график управляющего напряжения рун 1i в зависимости от частоты сигнала fs- Вне этой полосы частота ГУН не может быть засинхронизирована с частотой сигнала. В этом случае результирующая разность фаз равна ф = = \<i>st + 9s) - Ы + 9о) = ((05 - «о) + (9s - 9о) и, таким

напряжение ГУН)


Рис. 8.13. Полоса захвата схемы ФАПЧ,

образом, будет быстро меняться с течением времени. Скорость изменения ф дается формулой di/dt = (Oj - cog, следовательно, выходное напряжение фазового детектора быстро изменяется со временем и поэтому сильно подавляется фильтром нижних частот. В результате управляющее напряжение ГУН будет близко к частоте его собственных колебаний fo. Таким образом, за пределами полосы захвата управляющее напряжение ГУН уменьшается практически до нуля.

Когда ГУН захватывает входной сигнал, ф = (л/2) + [(/ - ~ ft)/K,i,Kv]- При fs = fa разность фаз напряжения ГУН и Напряжения сигнала равна 90°. При > fo разность фаз возрастает от 90° до максимум 180°, что соответствует верхней границе полосы захвата. При < разность фаз уменьшается от 90° до О, что соответствует нижней границе полосы захвата.

8.8.1. Применение ФАПЧ. Принцип фазовой автоподстройки частоты находит широкое применение, особенно в области связи. Ниже кратко описаны наиболее важные случаи применения схем фазовой автоподстройки частоты.



ЧМ-демодулятор. Схема ЧМ-демодулятора на базе схемы ФАПЧ показана на рис. 8.14. В режиме захвата ЧМ-сигнала схемой ФАПЧ частота ГУН fvco /о + Jvc равна мгновенной частоте ЧМ-сигнала, т. е. /„ + KyVc = fs- При этом управляющее напряжение ГУН равно Vq = its - foi/Kv- Если мгновенная ча-частота ЧМ-сигнала равна (t) = } + af sin ((о„,/), где несущая (нелюдулированпая) частота ЧМ-сигнала, А/ - макси-

сигнал


Рис. 8.14. ФАПЧ ЧМ-демодулятор.

мальный разнос частот м (лл - круговая частота модулирующего сигнала, то справедливо равенство

Vc (t) = [/, (О - hVKv = Wo - fo) + А/ sin (mJVKv. (8.8)

Переменная составлющая Vc (t) определяется выражением v, (/) = А/ sin (jdffit/Kv, и представляет собой модулирующее напряжение, которое накладывается на несущую частоту в передатчике. Зависимость управляющего напряжения ГУН Vc от разноса частот - линейная функция, поэтому демодулированный ЧМ-сигнал будет искажен весьма незначительно,

ЧМн-демодулятор. Частотная манипуляция (ЧМн) - одна из разновидностей частотной модуляции, при которой частота ЧМ-сигнала может принимать только два фиксированных значения. Ее можно рассматривать как двоичный цифровой тип информационной передающей системы, в которой одна частота fi соответствует логическому «О», а другая частота /2 - логической «1». Соответствующая разность частот равна Af - - fx-

ФАПЧ ЧМн-демодулятор показан на рис. 8.15. Эта схема аналогична схеме ЧМ-демодулятора (ср. с рис. 8.14), за исключением компаратора, который необходим для выработки демодули-рованного цифрового выходного кода. Если схема ФАПЧ остается в режиме захвата ЧМн-сигнала и на частоте /ц и на частоте



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 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 [ 179 ] 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193