6. ПРИЕМНИКИ ТОЧНЫХ ЧАСТОТ И ВОЗБУДИТЕЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕТЯХ СИНХРОННОГО ВЕЩАНИЯ

 

Для синхронизации радиостанций отечественная промышленность выпускает приемники точных частот «Руслан», ПТЧ-66, «Синхронизатор» и возбудители «Ангара», ДСВ-100, «Синхронизатор». Приемник точных частот имеет узкую полосу пропускания. Достаточной считается ширина полосы приемника в несколько герц при расстояниях порядка сотен километров от передатчика точной частоты до приемника, доли герца при расстояниях 1—2 тыс. км и 0,01—0,001 Гц при расстояниях 5—12 тыс. км.

Приемник точной (образцовой) частоты «Руслан» имеет полосу пропускания около 0,5 Гц и обеспечивает уверенный прием точных частот в радиусе 1,5—3,5 тыс. км. Узкая полоса пропускания получается вследствие применения в приемнике двойного преобразования частоты с фильтрацией сигнала по промежуточной частоте. Структурная схема ПТЧ «Руслан» показана на рис. 56, а. Сигнал точной частоты f’_т из антенны поступает на вход предварительного каскада усиления ПКУ и селекции. Далее усиленный сигнал точной частоты подается на первый преобразователь частоты П1. От кварцевого генератора Г колебание частоты f_г подается к преобразователю П1 и через разделительный каскад Р ко второму .преобразователю частоты П2. Кварцевый узкополосный фильтр Ф блока УПЧ, обеспечивающий получение требуемой полосы пропускания, настраивается на частоту f_пч= f’_т — f_г, а контур на выходе, преобразователя П2 выделяет суммарный сигнал f_пч + f_г = f’_т, направляемый к блоку трансформатора частоты БТЧ.

 

 

В результате такого двойного преобразования на выходе преобразователя П2 восстанавливается первоначальное значение точной частоты f_т'. Сигнал точной частоты f_т' направляется к БТЧ (блок в общем виде состоит из умножителей и делителей частоты) с постоянным коэффициентом трансформации. Трансформатор частоты обеспечивает получение точной частоты f_т', кратной f_т' и равной частоте кварцевого генератора возбудителя, подаваемой в систему автоподстройки фазы АПФ. Конденсатором ручной подстройки частоты гетеродина можно подстраивать приемник, чтобы образцовая частота соответствовала заданной точке частотно-фазовой характеристики фильтра Ф.

Приемник прямого усиления ПТЧ-66 предназначен для приема сигнала точной частоты f’_т = 66,6 кГц, излучаемого радиостанцией точной частоты. Принятый сигнал точной частоты используется для синхронизации возбудителя радиостанции, работающей в синхронной сети, и для корректировки частоты генераторов. Приемник выполнен полностью на транзисторах. Чувствительность приемника, работающего от рамочной антенны, не хуже 26 мкВ/м. Ширина полосы пропускания на уровне 0,7 частотной характеристики не меньше 5 и не больше 10 Гц. Структурная схема ПТЧ-66 показана на рис. 56, б. Сигнал точной частоты усиливается антенным усилителем АУ и усилительным каскадом приемника У1 и затем последовательно проходит через два кварцевых резонаторных фильтра КФ1 и КФ2, обеспечивающих формирование требуемой полосы пропускания. Регулируемый усилительный каскад У2 входит в схему АРУ, которая обеспечивает изменение уровня выходного сигнала 3 дБ при изменении входного сигнала на 30 дБ. С выхода усилительного каскада УЗ напряжение точной частоты подается на устройство АПФ возбудителя. Для корректировки измерительных устройств используется напряжение гармонического сигнала с частотой f_т' = 100 кГц, образованной из точной частоты f_т' — 66,6 кГц с помощью блока трансформации частоты БТЧ, включающего умножитель (66,6 X 3 = 200 кГц), делитель (220 : 2 = 100 кГц) и выходной усилительный каскад.

ПТЧ, входящий в комплект аппаратуры возбудителя «Синхронизатор», обеспечивает прием сигналов точных частот 25; 50 или 66,6 кГц и одной вещательной станции (по выбору) в диапазоне 155—281 кГц. Прием сигналов точной частоты f_т'= 66,6 кГц осуществляется по схеме прямого усиления. Прием точных частот 25 и 50 кГц и выбранной радиовещательной станции осуществляется по супергетеродинной схеме. В последнем случае усиление происходит на промежуточной частоте 66,6 кГц. Чувствительность приемника не хуже 100 мкВ/м при приеме сигналов точной частоты и не хуже 200 мкВ/м при приеме радиовещательной станции. Полоса приемника не хуже 5 Гц. Прием ведется на рамочную антенну, действующая высота которой в диапазоне точных частот 2,5 см и в диапазоне СВ — 10 см.

Структурная схема приемника показана на рис, 56, в. Входная цепь приемника выполнена в виде фильтра сосредоточенной селекции ФСС, настроенного на фиксированную частоту. Число сменных ФСС равно числу принимаемых радиостанций. Следующий каскад — усилитель-смеситель УСм, работающий как усилитель при приеме сигнала точной частоты f_т= 66,6 кГц и, как смеситель при приеме других радиостанций. В последнем случае к смесителю подается напряжение от гетеродина (синтезатора гетеродинных частот СГЧ). Фильтр Ф, включенный в цепи усиливаемого сигнала, наряду с ФСС обеспечивает получение требуемой полосы пропускания приемника. В приемнике применена система АРУ, обеспечивающая изменение выходного сигнала на 3,5 дБ при изменении входного радиосигнала на 34 дБ. Ручной регулировкой можно изменять уровень входного сигнала на 34 дБ (в 50 раз).

Возбудитель «Ангара-65» предназначен для работы в вещательных ДВ и СВ диапазонах и обеспечивает получение любой частоты в интервале 150—1620 кГц, кратной 1 кГц. Суточная нестабильность частоты опорного генератора при отключенной системе автоподстройки частоты не хуже 5 • 10^-8. Уровень комбинационных частот, кратных 1 кГц в полосе 1—5 кГц, на70 дБ ниже уровня несущей. Выходное напряжение несущей 90 В на нагрузке 5 кОм.

Структурная схема возбудителя «Ангара-65» показана на рис. 57. Колебания от опорного генератора (ОГ) частоты 90 кГц подаются на параллельно включенные входы умножителя (90 X 3) и двух делителей, осуществляющих деление частоты 90 кГц на 2 и 6 соответственно. С выхода последнего делителя колебания частоты 15 кГц направляются к делителю на 3 по двум каналам. В первом из них производится деление 15 кГц на 3, а во втором, вначале, в умножителе 15 кГц умножается на 4, а затем полученная частота 60 кГц делится в делителе на 5, образуя частоту 12 кГц. Образованные колебания частот 5.и 12 кГц направляются к умножителям частоты с регулируемыми коэффициентами умножения. У одного из них коэффициент умножения n₁ = 1...6, у другого n₂ = 1...5. Переключая коэффициенты умножения n₁ и n₂, можно получить на выходе первого смесителя любые частоты в диапазоне 22—45 кГц с интервалами 1 кГц. В смесителе См1, состоящем из перемножителя частот (кольцевого балансного модулятора) и регулируемого резонансного усилителя, смешивание частот осуществляется согласно выражению F = |n₁f₁ ± n₂f₂|. Например, чтобы получить частоту F = 22 кГц достаточно установить переключатель n₁ = 2, а n₂= 1, Тогда на выходе перемножителя получим частоты: F₁ = |2 • 5 + 12 |= 22 кГц и F₂ = | 2 • 5 — 12 |=2 кГц. Резонансный усилитель настраивается таким образом, чтобы выделить частоту F₁ = 22 кГц,

Подобно этому на выходе второго смесителя См2 (подбираются n₁, n_2, n₃) с интервалом в 1 кГц можно получить любые частоты в диапазоне 135—315 кГц, а на выходе третьего смесителя См3 (подбираются n₁, n₂, n₃, n₄) любые частоты в диапазоне 150—1620 кГц. С выхода См3 сигнал рабочей частоты возбудителя подается на синхронный фильтр для подавления паразитных колебаний комбинационных частот f_к, которые отстоят от частоты несущей f_р на интервалы, кратные 1 кГц. Синхронный фильтр представляет собой автогенератор АГ, работающий в режиме фазового синхронизма с частотой f_р, поступающей из См3. Элементом управления является реактивная лампа РЛ. При расхождении фаз колебаний АГ и несущей частоты f_р в каскаде фазового детектора ФД вырабатывается напряжение сигнала и_φ , которое через узкополосный фильтр Ф подается на реактивную лампу РЛ, управляющую частотой АГ. Колебание частоты f_р после синхронного фильтра направляется ко входу передатчика.

Система автоматической подстройки фазы АПФ и частоты электромеханическая.

 

Сравнение происходит па фиксированной частоте 100 кГц. Колебания частотой 90 и 10 кГц (после умножения частоты на 2 в умножителе) подаются к смесителю См4, который работает так же, как и смесители См1—См3. Выделенная на выходе смесителя частота (100 ±Δf) кГц и точная частота с выхода ПТЧ подается на схему автоматической подстройки частоты и фазы опорного генератора ОГ. Частота регулируется в ОГ переменным конденсатором, фаза — в фазовращателе с помощью реверсивных моторов.

Возбудитель «Синхронизатор» более поздней разработки, чем «Ангара», характеризуется высокой стабильностью частоты опорного генератора. Его суточная нестабильность не превышает 5 • 10^-9. Возбудитель предназначен для одновременного возбуждения двух вещательных передатчиков, работающих в ДВ и СВ диапазонах. Структурная схема возбудителя показана на рис. 58, а. С выхода опорного генератора ОГ напряжение опорной частоты f = 5 мГц направляется к магазину частот МЧ, в котором путем преобразования опорной частоты с  помощью делителей и умножителей образуется 16 частот, имеющих номинальные значения, кГц: 66,6; 90; 95; 100; 135; 180; 200; 225; 380; 450; 900; 1000; 1180; 1315; 1530. Эти значения выбраны с таким расчетом, чтобы в блоках синтезаторов (рис. 58, б) выходных частот СВЧ и синтезаторе гетеродинных частот СГЧ путем дальнейшего преобразования получить сигналы с требуемыми номинальными значениями частот. Сигнал точной частоты f = 66,6 кГц с выхода ПТЧ и сигнал такой же частоты, полученный на выходе МЧ, подаются на схему автоматической подстройки фазы АПФ. Напряжение ошибки фазового детектора, получающееся при расхождении фаз сигналов, направляется в схему ОГ, для корректировки сигнала опорной частоты.

Структурная схема СВЧ показана на рис. 58, б. Для образования например, частоты несущей 1602 кГц на смеситель См1 от МЧ подают колебания с частотами f₁₌ 1530 кГц и f₂ = 95 кГц, а на вход См2 —с частотами f₃ = 1180 кГц, f₄= 135 кГц. См1—См3 — это кольцевые балансные смесители, на выходе которых появляются сигналы суммарной и разностной частот. На выходе См4 с помощью фильтра верхних частот выделяют суммарную частоту f₁ + f₂ = 1530 + 95= 1435 кГц, которая в делителе преобразовывается в частоту 1435 : 5 = 287 кГц. На выходе смесителя См2 также выделяется суммарная частота f₃ + f₄= 1180+ 135 = 1315 кГц. В смесителе См3 сумма частот 287 и 1315 кГц образуют частоту 1602 кГц. Сформированная таким образом несущая частота напряжением 10 В с выхода УВЧ по кабелю направляется к передатчику. Фильтр, включаемый на выходе смесителей, обеспечивает подавление паразитных колебаний комбинационных частот до уровня – 70 дБ и ниже.

 

Диапазон выходных частот возбудителя разбит на четыре поддиапазона: 155—281, 531—801, 810—1206, 1215—1602 кГц. Он соответственно комплектуется четырьмя блоками СГЧ, на выходе которых можно получить любую из требуемых частот, соответствующих номеру канала принимаемой радиостанции.

Структурная схема системы автоматической подстройки фаз АПФ опорного генератора возбудителя изображена на рис. 59. Частоты 66,6 кГц от ПТЧ и (66,6 ± Δf) кГц от МЧ после усиления напряжения в усилителях У1 и У2 подаются на фазовый детектор ФД. С выхода ФД напряжение ошибки поступает на модулятор М и усилитель постоянного тока У4. На второй вход модулятора поступает напряжение с частотой 400 Гц от генератора Г. При неравенстве частот на нагрузке ФД появится напряжение, величина которого определяется

 

 

разностью фаз приложенных колебаний. При разности фаз сравниваемых колебаний, равной 90°, напряжение ошибки на выходе ФД равно нулю. Равно нулю и напряжение частоты 400 Гц на выходе М. При разности фаз больше или меньше 90° на выходе ФД появится напряжение ошибки, зависящее от фазового сдвига, а на выходе М — напряжение частоты 400 Гц, пропорциональное напряжению ошибки. Фаза колебания частотой 400 Гц меняется на 180° при изменении знака напряжения фазовой ошибки.

С выхода модулятора М напряжение 400 Гц подается на усилитель У3, а с его выхода —на обмотку управления двигателя типа ДИД-0,5ТА. Статор двухфазного двигателя имеет обмотки управления и возбуждения. На последнюю от генератора Г 400 Гц подается напряжение, возбуждения. В зависимости от соотношения фаз напряжений возбуждения и управления ротор двигателя будет вращаться в ту или иную сторону.

Вращение двигателя обеспечивает грубую подстройку частоты возбуди­теля. С осью двигателя через редуктор Р связан ферритовый сердечник корректирующей катушки L_к резонансного контура опорного генератора. При перемещении сердечника изменяется частота ОГ в диапазоне Δf = 5 • 10^-7f₀ Точной настройки можно добиться изменением тока в обмотке подмагничивания ферровариометра ФВ, являющегося реактивным элементом системы АПФ, и с помощью усилителя постоянного тока У4. Управляемая индуктивность ФВ, равная примерно 4 мкГн, соединена последовательно с L_K. Изменения напряжения фазовой ошибки вызывают изменения тока в обмотке ФВ, что позволяет подстраивать ОГ в пределах его суточной нестабильности Δf = 5 • 10^-9f₀.