как правило, зависит от амплитуды Um входных сигналов. В большинстве случаев эту зависимость при работе ЧД в следящих системах необходимо исключить. Постоянство коэффициента Кч.ж достигается различными способами, например, установкой

Рис. 22-12. Структурная схема частотных дискриминаторов.

а - без учета инерционности; б - с утом инерционности.

перед ЧД ограничителей амплитуды или использованием систем АРУ. Однако независимо от принятых мер для очень малых сигналов коэффициент Кч.д падает с убыванием величины U-m, стремясь к нулю при

Очень важное требование к частотным дискриминаторам состоит в обеспечении стабильности переходной частоты.

Рис. 22-13. Основная характеристика частотного дискриминатора.

а - относительно входной частоты f; б - относительно расстройки &t=f-fo.

Реальные схемы ЧД обладают инерционностью, и в большинстве случаев в динамическом отношении ЧД можно аппроксимировать инерционным звеном с постоянной времени Тч.п (рис. 22-12,6).

Помимо параметров Кч.д, fo и Гч.д, которыми характеризуется ЧД при работе в системе АСЧ, может иметь значение также частотный интервал 2Д[ет между максимумами и апертура 2Д/Д, отсчитанная на некотором .-условном уровне относительно максимального (например, Д=±0,1 ч.дмакс, рис. 22-13,а).

В системах АСЧ могут использоваться те же типы ЧД, что и при демодуляции ЧМ колебаний. Однако к ЧД для АСЧ предъявляются повышенные требования в отношении постоянства коэффициента передачи и - особенно стабильности переходной частоты.

В зависимости от способа фиксации переходной частоты применяются частотные

дискриминаторы с фиксацией резонансными цепями и фиксацией образцовыми (стабильными) генераторами.

К первой группе ЧД относятся балансные дискриминаторы (или с фазовым детектированием), дискриминаторы с расстроенными контурами и дискриминаторы модуляционного типа. Стабильность переходной частоты этих дискриминаторов определяется фиксирующими свойствами элементов Ьо, Со резонансных цепей, причем отклонения емкости и индуктивности на величину ДС и AL от номинального значения вследствие каких-либо внешних воздействий изменяют резонансную частоту fp фиксирующего контура на величину

Г AL AC 1

С помощью этой формулы для каждой конкретной схемы можно подсчитать уход переходной частоты /о-

Ко второй группе ЧД относится дискриминатор нулевых биений. Стабильность переходной частоты здесь целиком определяется стабильностью используемой частоты образцового генератора.

Частотные дискриминаторы балансного типа (со саязаииыми контурами) и дискриминаторы с расстроенными контурами. Описание принципа действия этих схем- см. т. 2, стр. 137. При расчете чаще всего ставится задача достичь максимальной крутизны характеристики Кч.ж при заданной величине частотного интервала между экстремумами. В балансном ЧД это достигается при коэффициенте В = kQ = 3-г4 k- коэффициент связи между

контурами; Q- добротность контуров с учетом шунтирующего действия усилительных элементов:

2Д/т

Коэффициент Передачи при этом 1,5-5-1,7

fч.д - тсдЯд

я(2д/т)ч;к

где S% - крутизна динамической характеристики лампы; Umc - напряжение на сетке усилительной лампы;

/(д - коэффициент передачи амплитудных детекторов, входящих в состав ЧД; Ск - емкость контуров.

В случае использования в качестве усилительного элемента транзистора вместо величины SnUmc в формулу необходимо под-

ставить амплитуду Um напряжения на контуре ЧД. Коэффициент /Сч.д растет с увеличением Q; однако скорость этого роста резко замедляется, если Q превосходит указанную выше величину. В динамическом отношении ЧД для линейного участка характеристики эквивалентен инерционному звену с постоянной времени сглаживающих #С-фильтров, входящих в состав амплитудных детекторов.

В ЧД с расстроенными контурами заданной величиной 2Д/т определяется разнос между резонансными частотами fpi и /р2 контуров: 2A/m=fpi-fPs. Коэффициент пе- редачи увеличивается с ростом добротности; однако скорость роста резко замедляется, когда Q превосходит значение

2Д/т

Величина Яч.д выражается, как и в предыдущем случае (стр. 152). Сказанное ранее справедливо также для ЧД на транзисторах.

Таким образом, потребная величина добротности при одинаковом коэффициенте передачи у дискриминатора с расстроенными контурами несколько ниже, чем у балансного ЧД. В динамическом отношении ЧД с расстроенными контурами так же, как л балансный - ЧД, можно аппроксимировать инерционным звеном.

Частотный дискриминатор модуляционного типа относится к классу экстремальных элементов и используется главным образом в сантиметровом диапазоне волн, где возможна реализация контуров с очень высокой добротностью (объемных резонаторов). С помощью мембраны М (рис. 22-14),

Рис. 22-И. Функциональная схема частотного дискриминатора модуляционного типа. При fKn>f0 Ф=0. при fK <f0 <Р=№

приводимой в движение электромеханическим модулятором МОД, периодически изменяется объем и, следовательно, частота настройки высокодобротного объемного ре-

зонатора ОР, связанного с волноводом Й через направленный ответвитель НО.

Модулятор приводится в действие генератором Г вспомогательной (модулирующей) частоты Q, которая выбирается много меньшей переходной частоты 2я/0 ЧД. Пос-

Iй -

Рис. 22-1S. Диаграммы, иллюстрирующие действие частотного дискриминатора модуляционного типа.

ледняя равна собственной частоте fp объемного резонатора при среднем положении мембраны. Колебания генератора Г подаются также на фазовый детектор ФД и служат опорным сигналом. Часть энергии объемного резонатора отсасывается в слабо связанную с 0~Р настраиваемую (поршень П) детекторную секцию Д. Огибающая модулированных по амплитуде колебаний проходит резонансный усилитель РУ и подается на ФД в виде сигнала рассогласования

При расстройке частоты клистрона fKa относительно fo колебания, поступающие на амплитудный детектор, оказываются модулированными по амплитуде, как это иллюстрируется рис. 22-15, где для простоты объяснения периодические смещения резонансной характеристики резонатора заменены модуляцией частоты клистрона. Для расстройки одного знака (например, при Гкл> >}о) разность фаз опорного сигнала и огибающей устанавливается равной нулю и напряжение ичл на выходе ФД будет положительным

ч.д = Щ.я - Кф.пУтр cos ср = - Кф.р,итр,

где Ump - амплитуда сигнала рассогласования;

Дф.д - коэффициент передачи фазового

детектора. При расстройке другого знака (т. е. когда fKn<h) фаза огибающей AM колебаний изменится на противоположный (т е. ср=я), что повлечет, за собой перемену

знака выходного напряжения ЧД (рис. 22-15). В случае точной настройки (/кл - =fo) колебания объемного резонатора модулируются сигналом частоты 2Q, в результате чего сигнал на входе ФД будет весьма мал; дополнительное подавление осуществ-лятся в сглаживающем фильтре фазового детектора. Таким образом выходной сигнал оказывается близким к нулю. Ясно, что при малых отклонениях /кл от fo амплитуда огибающей, а следовательно, величина ич.ц будут расти по модулю с увеличением расстройки. Для больших отклонений амплитуда первой гармоники сигнала на выходе амплитудного детектора уменьшается, что вызывает падение выходного сигнала. Для линейного участка ab характеристики ЧД (см. рнс. 22-13, а)

ч.д = г\ч.д(/кл-fo),

причем коэффициент передачи; .

2СРД.° 2

Аф.дАр.уАд ат А 1 1

Дискриминатор нулевых биений (ДНБ)

состоит из двух смесителей CMi, СМ2 (рис. 22-16), триггерных преобразователей ТП\, ТП2 синусоидальных сигналов в прямоугольные колебания, суммирующих ограничительных цепей (детекторы Ди Д2) и счет-но-усредняющей схемы (RC, Д3-Де). На ДНБ поступают колебания f0 высокостабильного (образцового) генератора и внешние сигналы fc. В результате смешения колебания разностной частоты f=fc-fo или f=fo-fc в точках 1 к 2 отличаются по фа-

Здесь

(2 + ,

2 \2

мощность колебаний, поступающих на детектор при точной настройке; i Дф.д. Л р.у, /Сд - коэффициенты передаче фазового детектора резонансного усилителя и амплитудного детектора (предполагается, что режим детектирования квадратичный); : добротность нагруженного объемного резонатора (~104);

2Д/

размах колебаний собст-- венной частоты объемного резонатора.

Величина Кч.в. зависит от величины ат. Точка максимума отношения Кч.к/Ко

Ко=[4/3 Q/fP]K.KKP.TKnPK0

соответствует ат=0,7. Поэтому целесообразно размах колебаний частоты ОР выбирать из соотношения

0,6 - 0,8 2Afm= Q-

Практически крутизна характеристики ЧД модуляционного типа всантиметровом диапазоне может достигать десятка вольт на мегагерц.

В динамическом отношении ЧД эквивалентен инерционному звену с постоянной времени, равной постоянной времени сглаживающего фильтра фазового детектора.

цепь

Рис. 22-16. Функциональная схема дискриминатора нулевых биений (ДНБ).

зе на угол л/2, равный фазовому сдвигу л/2 в фазовращателе ФВ. При перемене знака разности частот fc-fo фазовый сдвиг между колебаниями в этих точках меняется на л от +л/2 до -я/2 (см. рис. 22-17, диаграммы 2). После ограничения в триггере TIJi прямоугольные колебания в точках 3 и 4 дифференцируются (цепь Сд/?д) и поступают на аноды ограничительных диодов Ди Д2. Колебания с выхода смесителя СМ2 в точке 2 также ограничиваются триггером ГЛ2 и после ограничения поступают в общую точку О, гДе суммируются со сме-. щающим напряжением - £См. Величина £См выбирается равной амплитуде напряжения триггера ГЛ2. Как видно из диаграмм 5, 6 (рис. 22-17), дифференцированные импульсы поступают на счетную цепь либо из точки 7 (fc<fo), либо из точки 8 (fc>fo).

Полярность выходного напряжения счетной цепи (а следовательно, и выхода ДНБ) зависит от того, с какой точки пос-. тупают импульсы: при fc>fo (от точки 8) ч.д будет иметь положительный знак, при fс <fо (от точки 7) - отрицательный.

Счетная схема действует следующим образом. Благодаря напряжениям £/0, которые выбираются так, что они по абсолютному значению больше максимального выходного напряжения, диоды Д5 и Де заперты и будут отпираться только при поступлении импульсов в точки 7 или 8 соответственно Параметры счетной цепи выбраны исходя из неравенств С{, С2-сС; RCr, где T=l/f; постоянные времени за-