хронного гетеродина несущей частотой сигнала, расстройка гетеродина должна находиться в пределах полосы пропускания системы. Если же после захвата увеличивать разность собственной частоты синхронного гетеродина и частоты входного сигнала, срыв синхронизации произойдет только тогда, когда эта разность станет равной полосе удержания (рис. 21). Например, если приемник был настроен

Рис. 21. Определение полосы удержания Qy и полосы захвата Qa в системе ФАПЧ.

а -по разности частот сигнала и гетеродина; б - по выходному напряжению фазового детектора.

на мощную местную станцию, для сигнала которой полоса удержания достаточно велика, становится невозможно, не разрывая цепи обратной связи в петле ФАПЧ, перестроиться на соседнюю по частоте, но далеко расположенную станцию, сигнал которой слаб. Такой же недостаток имеют все инерционные схемы с автоматической подстройкой частоты гетеродина или с подстройкой колебательного контура, который используется для выделения несущей. На рис. 22 показана зависимость по-

лосы захвата от параметров си-

. --: стемы. Чтобы уменьшить гистере-

ф- длг зис прн заданной полосе пропус-

---- кания системы, произведение по-

Vf2 - - лоь удержания на постоянную

времени фильтра нижних частот не следует выбирать больше единицы.

В переносных радиоприемниках длинных и средних волн возможно кратковременное пропадание сигнала, вызванное изменением ориентации магнитной антенны. Когда сигнал на вход приемника не поступает, синхронизация гетеродина срывается. Чтобы после появления сигнала произошло восстановление синхронности, полоса захвата цепи синхронизации должна быть больше, чем уход частоты

10 20 WW 100

Рис. 22. Зависимость нормированной полосы захвата от параметров системы ФАПЧ.

гетеродина. Расчет системы ФАПЧ для приемника без колебательных контуров проводится в следующем шорядке: вычисляется нестабильность частоты синхронного гетеродина, по заданной нестабильности определяется полоса захвата, а по ней - полоса удержания системы и постоянная времени интегрирующего фильтра в цепи управления.

Теперь рассмотрим характеристики системы, предназначенной для ЧМ приемников с максимальной чувствительностью. Помеха, действуя на систему фазовой автоподстройки частоты так же, как и в обычном приемнике, вызывает появление порога помехоустойчивости. Следящие свойства системы, используемой для детектирования, ухудшаются в результате захода рабочей точки фазового детектора в нелинейную область прн действии напряжения помехи или модуляции входного сигнала.

Порог помехоустойчивости приемника характеризуется шумовой полосой и модуляционной ошибкой.

Под шумовой полосой подразумевается мощность помехи на выходе, если на вход системы подается равномерно распределенная по частоте помеха с единичной мощностью в единице полосы пропускания.

Модуляционная ошибка - это разность фаз между напряжениями сигнала и синхронного гетеродина, вызванная частотной модуляцией входного сигнала. Модуляционная ошибка зависит от коэффициента передачи отклонения частоты входного сигнала на выход фазового детектора и от частотного распределения мощности модулирующего процесса.

Задача оптимизации системы ФАПЧ помехоустойчивого приемника с максимальной чувствительностью состоит в том, чтобы при заданной шумовой полосе и модуляционной ошибке получить минимальное отношение сигнал/помеха на входе демодулятора. Решение этой задачи приводит к нелинейному дифференциальному уравнению высшего порядка. Приведем конечные результаты, которые могут быть использованы при проектировании ЧМ приемников с пониженным порогом помехоустойчивости н максимальной чувствительностью. Для сигнала ЧМ радиовещания с максимальной девиацией частоты 50 кГц н высшей модулирующей частотой 15 кГц при отношении сигнал/помеха на входе приемника, равном -2,2 дБ в полосе 100 кГц, оптимальными будут следующие параметры:

KJ./x = 2;i6,5 кГц; т /а= 3,3.

(16)

При таких характеристиках разборчивость речи получается удовлетворительной благодаря некоторому выигрышу в отношении сигнал/по.меха на выходе частотного демодулятора по сравнению с этим отношением на входе.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ СИНХРОННОГО ДЕМОДУЛЯТОРА

Синхронные гетеродины. Так как в синхронном приемнике получить избирательность с помощью низкочастотного фильтра стало возможно за счет узкой полосы пропускания цепн синхронизации, такой приемник критичен к настройке: незначительное отклонение собственной частоты гетеродина вызывает нарушение его синхронизации несущей частотой сигнала и на выходе детектора появляется

напряжение с разностной частотой гетеродина и сигнала. При увеличении полосы пропускания цепи синхронизации ухудшается избирательность шриемника. Таким образом, к гетеродину предъявляются требования высокой стабильности собственной частоты и точности ее установки

Уровень сигнала на входе детектора обычно небольшой, поэтому для синхронизации гетеродина от управляющей схемы требуется высокий коэффициент передачи. Он определяется как отноше1П1е отклонения частоты гетеродина к управляющему напряжению, вызвавшему это отклонение:

Ky=dm.rldUy. (17)

С понижением частоты гетеродина повышается его абсолютная стабильность, но уменьшается коэффициент передачи управляющей схемы.

Прн непосредственной синхронизации высокочастотным сигналом, подаваемым на колебательный контур гетеродина, максимально возможный коэффициент передачи управляющей схемы вычисляется по формуле

/Cy= c.r/2i/c.r. (18)

Простейшая схема демодулятора с синхронизацией высокочастотным сигналом показана на рис. 23,а. От апериодического усилителя через разделительный конденсатор С\ амплитудно-модулиро-ванный сигнал поступает на управляющую сетку синхронного детектора, выполненного на лампе гептод. На третью сетку гептода подается напряжение от синхронного гетеродина, собранного на триоде но трансформаторной схеме. Собственная частота гетеродина устанавливается переменны.м конденсаторо.м Cs. Пере,менны.м резистором Rl регулируется напряжение синхронизирующего сигнала, которое поступает на управляющую сетку триода. Выходное напряжение детектора через конденсатор Сз подается на фпльтр нижних частот. Приведенная схема использовалась в диапазоне длинных и средних волн. Уход собственной частоты гетеродина составлял 100-200 Гц в течение 15 мнн. Поэтому амплитуда высокочастотного сигнала должна быть такой, чтобы обеспечить синхронизацию гетеродина при его расстройке на 200-400 Гц. Из рис. 9 и .формулы (14) можно сделать вывод, что для помехи, частота которой отличается от частоты сигнала на 10 кГц, избирательноегь, обусловленная цепью синхронизации, будет около 30 дБ

В системах с фазовой автоподстройкой частоты работа управляющих элементов LC-гетеродинов основана на изменении реактивного сопротивления колебательного контура прн действии выходного напряжения фазового детектора. Достаточно высокую стабильность обеспечивает управление резонансной частотой колебательного контура гетеродина путем изименения емкости закрытых р-п переходов. На длинных и средних волнах с этой целью в.место варикапов иногда используют стабилитроны, к которым приложено смещение, меньшее, чем напряжение стабилизации. На рис. 23,6 .показан управляв-,мый гетеродин, собранный по схеме емкостной трехточки. Варикапы колебательного контура Д\ и Дг включены последовательно, на них с фильтра нижних частот поступает управляющее напряжение фазового детектора. Запирающее напряжение Us, в 2-3 раза большее максимального управляющего напряжения Uy, подается от стабилитрона Дз через делитель RiRi-

о. Напряжение питания гетеродина стабилизировано стабилнтро-тяТ °:тояниому току и элементы схемы выбираются так, чтобы амплитуда высокочастотного колебания была намного меньше управляющего напряжения, а нестабильность собственной

rvn vl * ~ *- колебательный кон-

tpL., резистором и применяется взаимная компенсация температурной нестабильности элементов.

Рис. 23. Схемы синхронных гетеродинов.

о - с синхронизацией высокочастотным сигналом: б - с использованием варикапов в колебательном контуре: в -иа ЛС-элементах

Коэффициент передачи управляющей схемы

(19)

по фрмуле бильность частоты гетеродина определяется

бш=0,25Д£/о/Д:/з+0,5(ТКЬч-ТКС)Л/, 20)

где At/o - нестабильность управляющего напряжения фазового детектора; TKL и ТКС - соответственно температурные коэффициенты индуктивности и емкости колебательного контура; А/ - абсолютное изменение температуры окружающей среды, С.

У гетеродина, показанного на рис. 23,6, температурный коэффициент емкости колебательного контура складывается из температурного коэффициента емкости варикапа минус половина температурного коэффициента делителя R1R2 и половина температурного коэффициента напряжения стабилитрона Дз. Температурный коэффициент емкости варикапов находится в пределах (400± 100) X ХЮ- 1/°С при U=2 В и (180 ±40)-10-в 1/°С прн [/3=6 В.

Ниже приводятся параметры стабилитронов и значения температурных коэффициентов для остальных элементов схемы (табл. 1).

Таблица 1

Параметры стабилитронов

Измерения проводились прн токе 5 мА. Измерения проводились при токе 10 мА.

Температурные коэффициенты резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов, 10- / С

Резистор:

типа МЛТ............. :1200

типа ВС-0,25............ 900+300

типа БЛП группы Б........ -200+25

Катушка индуктивности:

с намоткой, осажденной на керамике +15+5

с горячей намоткой на керамике . . , --30+10

с холодной намоткой на керам1же . . +70+30

с намоткой на пластмассе...... -f 100+50

с намоткой в броневом сердечнике

типа СБ............ +70+50

с намоткой в чашечном сердечнике

типа 50ВЧ2, ЮООНМЗ...... +800

Конденсатор типа КСО, СГМ:

группы Б............ .

группы В.............. +200

группы Г............. +100

Конденсатор керамический: +50

группы Д (М700)..........-700+100

группы К (М1300)..........-1300+200

группы Л (М75) ..........-75+30

группы М (М47)..........-47+30

Дополнительной причиной нестабильности частоты могут быть изменение амплитуды высокочастотного колебания синхронного геге-родина, а также падение напряжения на сопротивлении фильтра в цепи ФАПЧ, вызванное обратным током варикалов.

Практически температурная нестабильность частоты диапазонного управляемого LC-гетеродина получается около 10- 1/°С. Несколько худшие характеристики у гетеродина, выполненного на JJC-элементах (рис. 23,е). Рассмотрим его работу. Пусть в исходном состоянии транзистор Ti закрыт, а транзистор Ts открыт. Напряжение на эмиттере транзистора Ti больше, чем на эмиттере Тз. Конденсатор С медленно разряжается коллекторным током транзистора 7*2. Когда напряжение на конденсаторе меняет знак на противоположный, напряжение на эмиттере транзистора Ts становится больше, чем на эмиттере Tl. Транзистор Tl открывается, а транзистор Ts закрывается. Происходит лавинообразный процесс перезарядки конденсатора через открытый транзистор Ти Затем конденсатор медленно разряжается коллекторным током 4 транзистора 4 до тех пор, пока напряжение на эмиттере транзистора Ts не станет меньше, чем на эмиттере транзистора Ti. После этого конденсатор снова заряжается через открытый транзистор Ts и процесс повторяется. При условии симметрии схе.мы частота колебаний гетеродина определяется по формуле

0)с.г=Ш2/бэС, (21)

где С/б8 - напряжение отсечкн между базой и эмиттерсм, при ко-горо.м открывается переход транзистора. Для кремниевых транзисторов {Убэ=0,6 В.

Если управляющее напряжение подается на базы транзисторов Гг и 4, коэффициент передачи управляющей схемы

Kt=nlU5RC. (22)

Диоды Д] и Дг стабилизируют амплитуду .выходных колебаний. Стабильность частоты гетеродина зависит от температурного изменения напряжения отсечки р-п перехода, которое уменьшается приблизительно иа 2 мВ при увеличении температуры окружающей среды на 1°С. В случае применения кремниевых транзисторов относительная температурная нестабильность частоты гетеродина определяется следующим образом:

бо)=,25А:[;о/1/з-)-3,5-.10-5А (23)

Можно осуществить частичную компенсацию этой нестабильности, если для получения отрицательного напряжения питания -Е в качестве опорных элементов использовать прямое включение нескольких последовательно соединенных р-п переходов. Такой RC-гетеродин имеет нестабильность частоты около 10~ */°С. Стабиль-