www.radartutorial.eu Principiile Radiolocaţiei

Reglarea automată a frecvenţei.

În timpul funcţionării normale a unui radar, frecvenţa emiţătorului sau cea a oscilatorului local pot varia din diverse cauze, cum ar fi variaţiile de temperatură sau modificarea impedanţei de sarcină. Pentru a compensa aceste variaţii, frecvenţa receptorului trebuie să fie reglabilă între anumite limite. În acest scop sunt folosite schemele de reglare automată a frecvenţei (RAF).

RAF

Figura 1: Schema bloc a unui radioreceptor cu reglare automată a frecvenţei

AFC in radio receivers
RAF
Preamplificator RF Amestecător Filtru trece bandă Amplificator FI Demodulator Amplificator audio Oscilator local Diodă varicap În acest receptor discriminatorul de frecvenţă comandă dioda varicap

Figura 1: Schema bloc a unui radioreceptor cu reglare automată a frecvenţei

RAF în receptoarele radio

Circuitele RAF sunt utilizate în situaţiile în care este necesară modificarea precisă a frecvenţei unui oscilator, printr-un semnal de comandă. Circuitul RAF determină diferenţa dintre frecvenţa reală a oscilatorului şi frecvenţa dorită, apoi generează o tensiune de comandă proporţională cu această diferenţă.

Pentru menţinerea stabilităţii frecvenţei este utilizată o diodă varicap. Pentru menţinerea stabilităţii frecvenţei este utilizată o diodă varicap. Aceasta formează o reactanţă aparentă, inclusă în circuitul de control al frecvenţei din oscilatorul local. Să presupunem de exemplu că frecvenţa intermediară are valoarea de 10,7 MHz, iar oscilatorul local (OL) are frecvenţa mai mică decât cea de intrare. În cazul în care frecvenţa OL scade, valoarea frecvenţei intermediare va creşte. Această creştere face ca discriminatorul să comande creşterea reactanţei diodei varicap, ceea ce are ca efect creşterea frecvenţei OL până la valoarea dorită. În continuare, să presupunem că frecvenţa OL creşte. În acest caz frecvenţa intermediară scade. Această scădere determină discriminatorul să scadă reactanţa capacitivă a diodei varicap. Rezultă că frecvenţa OL va scădea la valoarea nominală.

Acest tip de circuit RAF este utilizat în cazul receptoarelor radio, emiţătoarelor radio FM şi în sintetizoarele de frecvenţă, pentru menţinerea stabilităţii frecvenţei. Pentru aceasta, circuitele RAF au nevoie de un semnal de intrare (de recepţie) cu amplitudinea relativ constantă. Pentru radarele în impulsuri însă, o astfel de schemă nu este practică.

Receptor radar
Sistem RAF

Figura 2: Schema bloc a unui sistem RAF dintr-un receptor radar (cazul 1).

Receptor radar
Sistem RAF
Antenă Comutator de antenă Cuplor direcţional Emiţător Preamplificator cu zgomot redus Amestecător Amplificator FI Detector video Amplificator video Oscilator local Diodă varicap Discriminator de frecvenţă RAF Amestecător RAF Amplificator FI RAF

Figura 2: Schema bloc a unui sistem RAF dintr-un receptor radar (cazul 1).
(pentru detalii suplimentare, faceţi click pe simboluri)

RAF în receptoarele radar

În cazul receptoarelor radar necoerente sau pseudocoerente, întâlnim două tipuri de circuite de reglare automată a frecvenţei, asemănătoare din punct de vedere funcţional.

  1. Frecvenţa emiţătorului determină reglarea frecvenţei receptorului (Figura 2);
  2. Frecvenţa receptorului determină modificarea frecvenţei emiţătorului (Figura 3).

Ambele tipuri de sisteme extrag un eşantion al semnalului de emisie, folosind un cuplor direcţional dispus între emiţător şi comutatorul de antenă. Acest semnal RF este amestecat cu semnalul de oscilator local pentru a forma semnalul RAF în frecvenţă intermediară. Acest semnal este aplicat la un discriminator de frecvenţă care va forma o tensiune de ieşire proporţională ca amplitudine şi polaritate cu diferenţa între frecvenţa intermediară RAF şi frecvenţa intermediară nominală a receptorului. Dacă FI-RAF este egală cu frecvenţa centrală a discriminatorului, tensiunea de ieşire are valoare nulă. Frecvenţa centrală a discriminatorului este de fapt frecvenţa intermediară de referinţă a receptorului. Tensiunea de ieşire a discriminatorului este o tensiune de comandă a oscilatorului local, care comandă prin intermediul circuitului de comandă modificarea frecvenţei de oscilaţie a acestuia.

În al doilea caz, circuitul de comandă modifică frecvenţa emiţătorului în loc de frecvenţa oscilatorului local, ca în primul caz! În acest caz frecvenţa emiţătorului este reglată în funcţie de frecvenţa mult mai stabilă a oscilatorului local.

Receptor radar
Sistem RAF

Figura 3: Schema bloc a unui sistem RAF dintr-un receptor radar (cazul 2).

Schema bloc a unui sistem RAF dintr-un receptor radar (cazul 2)
Receptor radar
Sistem RAF
Antenă Comutator de antenă Cuplor direcţional Emiţător Preamplificator cu zgomot redus Amestecător Amplificator FI Detector video Amplificator video Oscilator local Circuit de comandă Amestecător RAF Amplificator FI RAF Discriminator de frecvenţă RAF Amplificator RAF

Figura 3: Schema bloc a unui sistem RAF dintr-un receptor radar (cazul 2).

Primul caz este foarte des întâlnit la radarele mai vechi sau mai puţin complicate; acestea folosesc în general emiţătoare cu magnetron, care oscilează pe o frecvenţă fixă, fără posibilităţi de reglare a acesteia. Cel de-al doilea caz este folosit în situaţiile în care frecvenţa emiţătorului poate fi modificată. În cazul tuburilor speciale pentru microunde, reglarea frecvenţei se realizează prin metode mecanice, modificând dimensiunile geometrice ale unor cavităţi rezonante din compunerea tuburilor; pentru aceasta, ca circuit de comandă este utilizat un electromotor.

Sistemele radar coerente nu utilizează scheme de reglare a frecvenţei. Frecvenţele tuturor semnalelor din emiţător şi receptor sunt generate pornind de la o oscilaţie de referinţă, generată de un oscilator principal. Acest fapt asigură o bună coerenţă a fazei semnalelor, precum şi o stabilitate ridicată a frecvenţei pentru întregul sistem radar.