Система фазовой автоподстройки частоты ФАП

Функциональная схема системы ФАПЧ имеет вид, изображенный на рис. 3.20.

Рис. 3.20. Функциональная схема ЧАП

Здесь ФД - фазовый дискриминатор. Может быть выполнен по схеме практически любого фазового детектора. Остальные элементы (ФНЧ, УЭ, УГ) такие же, как и в системе ЧАП.

Эта схема, как и схема ЧАП, предназначена для управления частотой, однако чувствительный элемент (измерительный элемент) этой системы реагирует не на разность частот колебаний принимаемого сигнала и генератора, а на разность фаз. Этим элементом является фазовый детектор, напряжение на выходе которого зависит (должно быть пропорциональным) от разности фаз колебаний принимаемого сигнала и управляемого генератора.

Основной функцией, выполняемой системой ФАПЧ, является выполнение условия , или . Т.е. фаза колебаний, генерируемых управляемым генератором, должна следить за фазой колебаний пришедшего сигнала.

Так как частота колебания связана с его фазой соотношением , то даже, если , . Это – одно из преимуществ системы ФАПЧ по сравнению с системой ЧАП, для которой, как мы знаем, . Связано это с тем, что за счет естественной операции интегрирования

порядок астатизма (будет рассмотрен далее) системы ФАП на единицу больше порядка астатизма системы ФАП.

Так же, как и система ЧАП, система ФАП может быть использована для решения задачи стабилизации частоты автогенераторов в качестве следящих фильтров, устройств синхронизации приема фазоманипулированных сигналов и многих других целей. При использовании системы ФАПЧ в качестве следящего фильтра его полоса может составлять десятки герц, герцы и даже доли герца.

Функции, выполняемые в ФАП устройствами ФНЧ, УЭ и УГ, такие же, как и в системе ЧАП. Принцип действия системы ФАП во многом совпадает с действием системы ЧАП. Основные отличия связаны с управлением процессом изменения фазы (а не частоты) и с наличием фазового дискриминатора (а не частотного).

Рассмотрим работу фазового детектора (дискриминатора). Элементарной схемой ФД является схема, состоящая из последовательного соединения умножителя и фильтра нижних частот (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Фазовый дискриминатор (детектор)

С выхода фазового дискриминатора снимается сигнал

Высокочастотное колебание частоты 2 ₀ должно быть отфильтровано фильтром (не пропущено на выход). Если разность медленно изменяется во времени, то функцию фильтрации вполне может выполнить тот же самый ФНЧ, который изображен в схеме ЧАП.

Тогда на выходе ФД имеем колебание

.

Функция является дискриминационной характеристикой фазового дискриминатора. Так как эта функция имеет вид функции косинуса, то рабочую точку желательно сместить на , чтобы изменения фазы происходили в пределах наиболее линейной части характеристики . В схеме ФАП по цепи обратной связи с УГ на вход ФД поступает не колебание , а колебание .

Тогда дискриминационная характеристика фазового дискриминатора (рис. 3.22) определяется выражением

.

Рис. 3.22. Дискриминационная характеристика фазового дискриминатора

Так же, как и для частотного дискриминатора, дискриминационная характеристика фазового дискриминатора в окрестности рабочей точки А может быть охарактеризована крутизной .

Дата добавления: 2014-12-26