Использование системы автоматического слежения за частотой (асч) для защиты от помех

Системы АСЧ могут функционировать при наличии опорного сигнала (там, где рядом имеется передатчик, например РЛС, система мобильной связи и т.д.) так и в отсутствии опорного сигнала (т.е. происходит подстройка по принимаемому радиосигналу).

Эти системы представляют собой систему автоматического поиска и захвата базовым элементом которым является частотный дискриминатор с петлей обратной связи.

Остановимся подробнее на устройстве фазовой системы слежения за частотой и фазой (ФАПЧ).

Действие таких систем основано на использовании фазовых детекторов для различения фаз или частот входных колебаний.

Снижение мешающего действия помех с помощью фазовой системы АСЧ основано не на уменьшении полосы УПЧ РПУ (как это имеет место в случае применения частотных систем АСЧ), а на фильтрующем устройстве этой системы и обработке сигнала близкой к когерентной.

На фазовую систему АСЧ можно смотреть как на устройство, осуществляющее синхронное детектирование. Для выполнения этой операции в СД требуется опорный сигнал, совпадающий по фазе с входным сигналом. Опорным сигналом может служить напряжение следящего генератора системы ФАПЧ.

При синхронном детектировании АМ сигнала отсутствует подавление сигнала шумом практически при любом уровне шума. Пусть на СД вместе с сигналом V_c(t) действует нормальный узкополосный шум n(t)

.

Представим шум в виде двух случайных процессов

, где - нормальные шумы с той же дисперсией, что и n(t);

U_м(t), q(t) – медленно изменяющиеся случайные процессы.

При опорном напряжении V_оп(t)= U_опcos_ct выходное напряжение после СД с интегратором .

Благодаря синхронному детектированию квадратичная составляющая В(t) в выходном напряжении отсутствует, а отношение сигнал/шум на выходе сохраняется тем же, что и на входе, поскольку дисперсии процессов А(t) и n(t) одинаковы.

И спользование СД с фазовой системой АСЧ иллюстрируется схемой рис.

Рис. 3.14

В состав фазовой схемы АСЧ входит фазовый детектор ФД, фильтр низких частот Ф, устройство управления частотой У и следящий генератор Г. Здесь следящий генератор осуществляет слежение за частотой сигнала w_с, поступающего с выхода УПЧ РПУ.

Если w_с – величина постоянная (или медленно меняется в сравнительно небольших пределах) и начальная частота w_ГО (при нулевом управляющем напряжении U_упр) совпадает с частотой сигнала w_с=w_ГО, можно показать [ ], что в этом случае между напряжением сигнала и генератора Г устанавливается разность фаз .

После поворота фазы на p/2 напряжение генератора подается в качестве опорного на СД. На сигнальный вход СД поступает сигнал с выхода УПЧ.

Д ля подавления узкополосных помех (непрерывные помехи, модулированные узким спектром, импульсы большой длительности) применяются режекторные фильтры. Полоса этих фильтров выбирается в соответствии с полосой помехи.

Рис. 3.15

Отдельную группу приемных систем с повышенной помехозащищенностью по отношению к импульсным помехам составляют «следящие фильтры». Область их применения ЧМ и ФМ сигналы.

Рис. 3.16

Управляющее напряжение, поступающее с выхода частотного детектора, через фильтр нижних частот и блок управления, воздействует на реактивные параметры следящего фильтра, изменяя его настройку в нужном направлении. За счет узкополосности следящего фильтра в цепи связи (ФНЧ) появляется возможность уменьшения уровня помех на следящем фильтре при практической неискаженности полезной информации ЧМ сигнала. В этом случае система реализует прием «активного спектра» сигнала, значительно более узкого по сравнению с полным спектром, определяемым Фурье-преобразованием. Пороговый выигрыш приема со следящей настройкой практически определяется соотношением эффективных полос широкополосного приема и приема со следящей настройкой.