Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ПРИЧИНЫ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРАХ И
МЕТОДШСА. ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
Причины и особенности переходных процессов в частотных детекторах .... II
Влияние переходных процессов в частотных детек-торах на прием Ш сигналов 19
Методика исследования переходных процессов в частотных детекторах . 23
Выводы к главе I 31
2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУШ ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ НА ВРЕШ
УСТАНОВЛЕНИЯ
2Д. Вводные замечания 32
Переходной процесс в частотном детекторе со связанными контурний . 33
Переходной процесс в частотном детекторе с фа-зо-сдвигающей цепью 43
Переходной процесс в частотном детекторе с линией задержки 51
Сравнение переходных процессов в различных частотных детекторах 57
Рекомендации по выбору структуры частотных детекторов 75
Вывода к главе 2 77
стр.
3. РАЗРАБОТКА ЧАСТОТНИХ ДЕТЕКТОРОВ С КОРРЖТИРУКЩМ КАС
КАДОМ
Вводные замечания 79
Влияние внеполосяого участка характеристики частотного детектора на время установления .... 80
Предложенный частотный детектор с корректирующим каскадом 90
Переходной процесс в частотном детекторе с взаимно расстроенными контурами и с корректирующим каскадом 94
Переходной процесс в частотном детекторе со связанными контурами и с корректирующим каскадом 103
Выводы к главе 3 III
4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИМПУЛЬСНЫХ ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕК
ТОРОВ С КОРРЕКаИРУЩИМ КАСКАДОМ
Вводные замечания ИЗ
Импульсный частотный детектор с взаимно расстроенными контурами и с корректирующим каскадом Иб
Импульсный частотный детектор со связанными контурами и с корректирующим каскадом 122
Влияние разброса параметров частотного детектора на время установления 127
Рекомендации по разработке частотных детекторов
с учетом переходных процессов 136
Выводы к главе 4 138
5. ЭКСЖРИМЕНТШШЕ ИССЛЩЗВШЇЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В
ЧАСТОТНЫХ ДЕТЖТОРАХ
5.1. Цель эксперимента 139
_ 4 -
стр.
Экспериментальная установка для исследования переходных процессов в частотных детекторах . 140
Экспериментальное исследование переходных процессов в частотном детекторе со связанными контурами 145
Экспериментальное исследование переходных процессов в частотном детекторе с взаимно расстроенными контурами 149
Экспериментальное исследование частотного детектора с корректирующим каскадом 154
Выводы к главе 5 162
ЗШКНШИЕ 163
СПИСОК ЛИТЕРАШН 167
Введение к работе
Актуальность темы. В решениях ХХУІ съезда КПСС указывается: "Значительно повысить качество всех видов выпускаемой продукции, расширять и обновлять ассортимент изделий в соответствии с современными требованиями развития народного хозяйства и научно-технического прогресса, а также растущими потребностями населения".
Это указание съезда полностью относится к радиоприемной аппаратуре, имеющей важное значение для народного хозяйства. Успешное решение проблемы улучшения качества радиоприемного устройства требует совершенствование его элементов.
Одним из таких элементов является частотный детектор (ЧД), который широко применяется в приемниках частотно-модулированных (ЧМ) сигналов, приемниках частотной телеграфии (ЧТ), а также в системах автоподстройки частоты (АЇЇЧ). Показатели частотного детектора существенно влияет на параметры всего радиоприемного устройства.
В настоящее время для оценки качества работы частотного детектора используется обычно его статическая характеристика. Однако, эта характеристика не полностью определяет свойства ЧД и всего приемника. Так, в частности, статическая характеристика не дает ответа на поведение частотного детектора при быстрых изменениях частоты или амплитуды входного сигнала, когда в ЧД происходят переходные процессы.
Важным показателем частотного детектора является длительность переходных процессов в ЧД при скачке частоты на входе. Однако, эти процессы исследованы в известной литературе [например I, 7, 8, II - 18, 42 - 441 недостаточно.
Увеличение длительности переходных процессов в ЧД экви-
- б -
валентно увеличению частотных искажений продетектированного сигнала. От длительности переходных процессов в ЧД зависит искажение ЧМ сигналов (см. раздел 1.2 диссертации), что необходимо учитывать при разработке приемников ЧМ сигналов и, в частности, массовых приемников УКВ ЧМ вещания.
В приемниках ЧТ и двухканальной ЧТ (ДЧТ) помимо фильтровых ЧД часто используются [52, 541 линейные частотные детекторы. Для улучшения качества работы приемника ЧТ и ДЧТ в целом необходимо уменьшить длительность переходных процессов в ЧД. В случае большой длительности переходных процессов в ЧД приемника ДЧТ, возможно ложное срабатывание решающего устройства приемника.
В приемниках импульсных сигналов частотные детекторы применяются в качестве дискриминаторов системы АПЧ [36І . Для уменьшения инерционности систем АПЧ длительность переходных процессов в ЧД должна быть возможно малой.
При разработке приемников ЧМ сигналов, приемников ЧТ и систем АПЧ выбор ЧД с малой длительностью переходных процессов позволяет улучшить качество работы радиоприемной аппаратуры.
Таким образом, исследование и разработка частотных детекторов с учетом длительности переходных процессов является актуальной задачей. Решение ее позволит улучшить качественные показатели приемников УКВ ЧМ вещания, приемников ЧТ и систем АПЧ приемников импульсных сигналов.
Состояние вопроса. Разработка ЧД и их теории началась еще в тридцатые годы сначало для систем АПЧ. Большой вклад в эту область внесли В.И.Сифоров, В.Б.Пестряков, Н.И.Чистяков, В.М.Сидоров, Д.^остер, С.Силли, Д.Карсон, Т.Шрай и многие другие. Теоретическому и экспериментальному исследованию свойств ЧД посвящено много работ. Довольно полный обзор литературы по ЧД, вышедщей в свет до 1972 г., дан в работе [2І.
В этой связи коротко остановимся на работах по ЧД, в основном начиная с 1972 года.
Большое количество работ [4, 7 - 15, 42, 44, 49 и др. "1 посвящено ЧД с взаимно расстроенными и со связанными контурами, получившим широкое применение в радиотехнической аппаратуре. В работах [42 - 44J на основе [39І исследованы нелинейные искажения в ЧД с одиночным колебательным контуром, с взаимно расстроенными контурами и со связанными контурами в динамическом режиме с учетом дестабилизирующих факторов и даны рекомендации по выбору параметров контуров ЧД. В Гі2 - 15, I8J анализ динамических искажений в балансных ЧД проводился методом динамичес-кого коэффициента передачи Г 45 J .
Дробный ЧД и его варианты рассматривались во многих работах, например в [іб, 56 ] . В них проанализированы физические процессы в этом ЧД и даны рекомендации по расчету и выбору параметров дробного ЧД.
Динамические характеристики ЧД с линией задержки Г 22~| исследованы в работах (_17, 26 ] .
Одновременно с изучением принципа работы, анализом и определением оптимальных параметров ЧД во многих работах рассматриваются вопросы прохождения сигнала и шума через различные типы ЧД. Среди них следует подчеркнуть такие работы как |_6, 23, 24, 27] и многие другие.
Определенное внимание уделялось в литературе также исследованию переходных процессов, возникающих в ЧД при скачкообразном изменении частоты или амплитуды входного сигнала. Эти исследования начались еще в 50-е годы. Одной из первых работ, посвященных исследованию переходных процессов, является монография С.Й.Евтянова [25] , в которой рассмотрен переходной процесс в ЧД с взаимно расстроенными контурами при скачке час-
тоты на входе.
К настоящему времени исследованы переходные процессы при скачке частоты в гармоническом ЧД [і, 2 J , в ЧД фильтрового типа Г 2 ] и в ЧД с фазо-сдвигающей цепью [ 2 J для случая, когда входящий в его состав фазовый детектор работает в режиме ограничения.
Переходной процесс в ЧД со связанными контурами при скачке частоты на входе рассмотрен в работах [2, 49] . Однако, в этих работах отсутствуют конечные выражения, которые позволяют определить время установления выходного напряжения ЧД при скачке частоты входного сигнала.
В [її, 58] исследованы переходные процессы в ЧД с взаимно расстроенными и со связанными контурами при включении на входе ЧД гармонического напряжения. В работах [2, 36, 55J проанализированы переходные процессы и изменение характеристики ЧД при действии на входе ЧД радиоимпульсов, расстроенных относительно средней частоты ЧД с взаимно расстроенными, со связанными контурами и гармонического ЧД, работающего в системах АПЧ приемников импульсных сигналов.
Переходные процессы в цифровых ЧД исследованы в j_46 - 48J. В этих работах получены соотношения для переходных процессов в цифровых ЧД на регистре, автокорреляционного типа и на основе цифрового устройства фазовой автоподстройки.
Из изложенного следует, что в литературе не исследованы переходные процессы в ряде ЧД, например Щ с линией задержки, в ЧД с фазо-сдвигающей цепью без внутреннего ограничения, отсутствует конечное выражение для переходного процесса в ЧД со связанными контурами; не проведено сравнение переходных процессов в различных ЧД и не исследованы факторы, влияющие на
длительность переходных процессов в ЧД. В литературе также не рассмотрены влияния структуры и формы характеристики ЧД на переходные процессы и время установления выходного напряжения, а также не определены пути уменьшения длительности переходных процессов в частотных детекторах.
Целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка частотных детекторов с учетом длительности переходных процессов. Основными задачами, вытекающими из данной цели, являются следующие:
Исследование переходных процессов в ЧД со связанными контурами, в частотном детекторе с фазо-сдвигающей цепью (без внутреннего ограничения) и в ЧД с линией задержки при скачкообразном изменении частоты или амплитуды входного напряжения.
Анализ влияния структуры и формы характеристики ЧД на переходные процессы и время установления выходного напряжения
чд.
Разработка методов уменьшения длительности переходных процессов в частотных детекторах.
Исследование и разработка импульсных ЧД с корректирующим каскадом.
Для решения этих задач использованы математический аппарат, позволяющий исследовать процессы установления в линейных четырехполюсниках, и, в частности, метод, предложенный С.И.Евтяновым, а также способы моделирования и расчетов на ЭВМ. При определении функции установления напряжения на выходе линейной системы частотных детекторов использованы методы дифференциального, интегрального и операционного исчисления.
Основными научными положениями, выносимыми на защиту, являются:
I. Разработанная методика определения функции установления
напряжения в частотных детекторах с частотно-амплитудным преобразованием и с частотно-фазовым преобразованием.
Полученные формулы функции установления напряжения при скачке частоты входного сигнала для ряда частотных детекторов и выявленные результаты исследования влияния структуры ЧД на время установления.
Предложенный (в соавторстве) и разработанный частотный детектор, отличающийся наличием корректирующего каскада между амплитудным ограничителем и линейной системой ЧД и обеспечивающий меньше время установления по сравнению с известными ЧД.
Разработанные и исследованные импульсные ЧД с корректирующим каскадом, предназначенные для частотного детектирования радиоимпульсных сигналов.
Полученные выражения для дисперсии времени установления напряжения в ряде ЧД, позволяющие оценить влияние разброса параметров элементов ЧД на время установления. Рекомендации по выбору структуры и разработке ЧД с учетом длительности переходных процессов.
Результаты экспериментальных исследований переходных процессов в частотных детекторах.
- II -
