ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ
Наиболее совершенной системой автоподстройки является электронно-моторная, принцип которой основан на вращении ротора блока конденсаторов переменной емкости или перемещении сердечников блока вариометров с помощью электродвигателя. Одним из преимуществ электронно-моторной АПЧ по сравнению со всеми описанными системами является возможность ее сочетания с системой автоматической настройки приемника. Кроме того, в этом случае осуществляется подстройка не только гетеродина, но и входных контуров, а также контуров УВЧ, благодаря чему обеспечивается сохранение параметров независимо от первоначальной расстройки. Электронно-моторная система отличается надежностью и стабильностью работы и предоставляет большие возможности повышения помехоустойчивости.
Несмотря на сравнительно высокую стоимость, эта система АПЧ, основные элементы которой одновременно используются и для автоматической настройки, нашла применение в ряде моделей радиоприемников отечественного и иностранного производства.
Один из вариантов схемы электронно-моторной АПЧ показан на рис. 1. С последнего каскада УПЧ на вход лампы Л1 поступает напряжение промежуточной частоты. Конденсаторы С1, С2 и емкость экранированного соединительного провода образуют делитель напряжения. Емкость конденсаторов С1 и С2 выбирается с таким расчетом, чтобы при уровне сигнала на входе приемника, превышающем чувствительность в три раза, получить на сетке лампы Л1 напряжение 0,8 – 1 вольт. При недостаточно большом коэффициенте деления лампа Л1 перегружается сильными сигналами от местных станций, что приводит к ухудшению работы АПЧ.
В лампе Л1 осуществляется сеточная модуляция напряжения промежуточной частоты напряжением с частотой 50 Гц. Модулирующее напряжение снимается со специальной обмотки (2х15 в) силового трансформатора и подводится к сетке лампы через сопротивление R1. Величина модулирующего напряжения выбирается порядка 1 – 1,3 вольт, чтобы обеспечить в нормальном режиме примерно 100 процентную глубину модуляции.
Смысл модуляции напряжения промежуточной частоты напряжением 50 Гц состоит в том, чтобы получить вместо постоянного переменное напряжение автоподстройки. Это позволяет избавится от усилителя постоянного тока, в котором необходимо обеспечивать стабилизацию рабочей точки, и использовать двигатель переменного тока, к которому в сетевых приемниках значительную часть мощности можно подводить непосредственно от силового трансформатора.
Следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение емкости конденсатора С1 приводит к вредной модуляции напряжения сигнала в последнем каскаде УПЧ непряжением 50 Гц и к появлению фона на выходе приемника.
Модулированное напряжение промежуточной частоты поступает на комбинированный АМ/ЧМ фильтр фазового дискриминатора. Контуры включены последовательно таким образом, что не требуют переключения при переходе с диапазонов АМ на ЧМ и обратно. При работе в диапазоне ЧМ конденсаторы С3, С4, С6, С7 представляют собой достаточно малое сопротивление на частоте 8,4 МГц, а при работе в диапазонах АМ сигнал частотой 465 КГц легко проходит через катушки L1, L3, L5. Емкость конденсатора С5 входит также в общую емкость вторичного контура тракта АМ.
Детектирование модулированного напряжения осуществляется фазовым дискриминатором, выполненным на полупроводниковых диодах Д1 и Д2. Напряжение автоподстройки частотой 50Гц на выходе дискриминатора характеризуется S-образной кривой, нижняя ветвь которой заменена ее зеркальным отображением. В зависимости от знака расстройки изменяется фаза напряжения автоподстройки, причем она может она может иметь одну из двух взаимно противоположных величин (0 или 180 градусов). С выхода дискриминатора напряжение поступает на лампу Л2, нагрузкой которой является асинхронный электродвигатель переменного тока ЭД типа ЭДП-1 с конденсаторным пуском.
Для лучшего согласования динамического внутреннего сопротивления лампы с нагрузкой управляющая обмотка электродвигателя настраивается конденсатором С8 в резонанс на частоту 50 Гц. Благодаря этому устраняется также влияние на электродвигатель гармоник частоты 50 Гц и напряжения звуковых частот сигнала, которое выделяется на выходе детектора одновременно с напряжением автоподстройки. Сетевая обмотка электродвигателя подключается через фазовращающий конденсатор С9 к отводу на 110 в первичной обмотки силового трансформатора. Полый немагнитный (алюминиевый) ротор электродвигателя связан через передаточный механизм с верньерным устройством и системой настройки приемника. В зависимости от фазового сдвига (90 или 270 градусов) между переменными токами частотой 50 Гц управляющей и сетевой обмоток электродвигателя изменяется направление вращения его ротора. Направление вращения подбирается (меняя местами концы сетевой обмотки) так, чтобы система АПЧ всегда противодействовала расстройке и обеспечивала подстройку приемника на принимаемый сигнал. В случае неправильной фазировки питания электродвигателя система настройки приемника «отталкивается» от станции.
Любопытное исключение из этого правила составляют станции, проходящие по зеркальному каналу, на которые неправильно сфазированная система АПЧ, естественно реагирует и позволяет, таким образом, обнаружить ошибочную настройку гетеродина на зеркальный сигнал. В связи с этим следует упомянуть, что общая для всех диапазонов система АПЧ возможна лишь в приемниках, в которых частота гетеродина выбрана на разных диапазонах одинаковым образом (или больше частоты сигнала, или меньше)
Остаточная погрешность подстройки соответствует динамическому равновесию момента вращения на валу электродвигателя и момента трения системы настройки с передаточным механизмом. Поэтому важно с одной стороны, обеспечить максимальную крутизну S-кривой дискриминатора и максимальное усиление лампой Л2, с другой стороны – тщательным образом выполнить механическую часть системы.
Большую роль в обеспечении высокой точности подстройки на сигнал играет пульсирующее поле, которое создается в электродвигателе благодаря тому, что на анод лампы Л2 через управляющую обмотку поступает плохо отфильтрованное напряжение с первого электролитического конденсатора выпрямителя. Пульсирующее поле постоянно поддерживает полый ротор в состоянии вибрации, в результате чего преодолевается его инерция покоя. Эти вибрации очень незначительны и не замечаются радиослушателем. От них следует отличать «подергивания» всей системы настройки приемника (включая и ручки настройки) при приеме мощных сигналов местных станций, которые имеют иногда место вследствие воздействия на электродвигатель остаточного напряжения звуковых частот сигнала. Избавится от них можно путем снижения уровня сигнала, подаваемого в тракт АПЧ.
