http___radartutorial.de_09.receivers_rx11.tr.html_1.xml
1.1 2.1 2.2 3.1 4.1 5.1 6.1 6.2 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.1 8.2 8.3 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 17.1 17.2 17.3 18.1 19.1 20.1 20.2 20.3 21.1 21.2
Automatic Frequency Control The radar receiver requires a limited tuning range to compensate for transmitter and local oscillator frequency changes because of variations in temperature and loading. Microwave radar receivers usually use automatic frequency control (AFC) for this purpose. Figure 1: Block diagram of receiver showing automatic frequency control Figure 1: Block diagram of receiver showing automatic frequency control AFC in radio receivers AFC circuits are used in situations where you must accurately control the frequency of an oscillator by some external signal. The AFC circuit senses the difference between the actual oscillator frequency and the frequency that is desired and produces a control voltage proportional to the difference. A varicap is used to keep the IF stable. The varicap application here produces an apparent reactance, which is included in the oscillator frequency control circuitry. For example, let's assume the IF is 10,7 megahertz and the local oscillator (LO) is tracking below the incoming frequency. When the LO output decreases slightly in frequency, the IF will rise. This causes the output of the discriminator to increase the capacitive reactance of the varicap, which increases the oscillator frequency to the desired value. Now let's assume the LO output increases. The IF will then decrease. This causes the discriminator output to decrease the capacitive reactance of the varicap. This will cause the oscillator frequency to decrease. This variant of AFC circuits are used in radio receivers, fm transmitters, and frequency synthesizers to maintain frequency stability. It requires a relatively constant amplitude of the (received) input-signal. For pulse-radar sets this form isn't practicable therefore. Figure 2: Circuit diagram of automatic frequency control for radar set (case 1). Figure 2: Block diagram of automatic frequency control for radar set (case 1). (interactive picture) AFC in radar sets Automatic frequency control circuits in a non-coherent or pseudo-coherent radar set uses two different but similar systems. - The transmitters frequency readjust the receiver (Figure 2); - The receivers frequency readjust the transmitter (Figure 3). Both systems retain a sample of the transmitted signal using a Directional Coupler fittet between the transmitter and the Duplexer. This RF-signal will be mixed with the local oscillator frequency to form an AFC-IF-signal. This signal is applied to a frequency-sensitive discriminator that produces an output voltage proportional in amplitude and polarity to any change in AFC-IF frequency. If the IF signal is at the discriminator center frequency, no discriminator output occurs. The center frequency of the discriminator is essentially a reference frequency for the IF signal. The output of the discriminator provides a control voltage to maintain the local oscillator at the correct frequency. The Local Oscillator is adapted to the actual line frequency in this wiring. As a second variant the control circuit can control the transmitters frequency instead of the LO frequency! In this case the transmitter-frequency would regulated to the more stable LO-frequency. Figure 3: Block diagram of automatic frequency control for radar set (case 2). Figure 3: Block diagram of automatic frequency control for radar set (case 2). Case one is the most used system in older or cheaper radar sets, using a self-oscillating magnetron working at a constructively fixed frequency without any possibility to change the frequency. The second case is used, if the Microwave-tube can be regulated in frequency. This is often made mechanically, while the geometric dimensions of resonance cavities determine the operating frequency of the Microwave-tube. Fully-coherent radar sets don't need similar stages. The frequencies used in transmitter and receiver are generated by one master timing source, which provides the optimum phase coherence and an exact frequency stability for the whole system.
1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1 9.1 10.1 11.1 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 19.1 20.1
Otomatik Frekans Kontrolü Sıcaklık dalgalanmaları ve besleme kaynağındaki kabul edilebilir gerilim dalgalanmaları hem gönderici ve hem de alıcıda önemsiz frekans değişikliklerine yol açar. Bu bakımdan bir radar aygıtının alıcı ve göndericisinin birbirleriyle uyumunu sağlamak amacıyla bir Otomatik Frekans Kontrol (OFK) devresi (Automatic Frequency Control - AFC) ile donatılması gerekir. Resim 1: Bir radyo alıcısında OFK devresinin blok şeması (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz) Resim 1: Bir radyo alıcısında OFK devresinin blok şeması (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgilere ulaşabilirsiniz) Bir radyo alıcısında OFK OFK devreleri, bazı harici işaretlerle bir osilatör frekansının hassas kontrolünün gerektiği durumlarda kullanılır. Bu devre, istenen frekansla, gerçek osilatör frekansı arasındaki frekans sapmasını ölçer ve bu sapmaya orantılı bir kontrol gerilimi üretir. Osilatörün salınım devresinde bulunan bir varaktör (varactor/varicap diode) çıkış frekansının kararlılığını sağlar. Ters öngerilim (reverse bias) bölgesinde çalışan bu varaktörün kapasitansı bu üretilen kontrol gerilimine bağlıdır. Örneğin, frekansı altta - konumlanmış (alınan giriş frekansının alt yarısında bulunan) bir osilatör ile üretilmiş 10,7 MHz lik bir Ara Frekansımız olsun ve bu osilatör bir hafif düşürülmüş frekansta salınsın (oscillate), o zaman Ara Frekans yüksek bir değere sahip olacaktır. Bu, Frekans Ayıklayıcı (frequency discriminator) varaktör için bir yükseltilmiş kontrol gerilimi üretir. Bu durumda varaktörün kapasitansı azalacak ve bunun sonucunda osilatör daha yüksek bir değerde salınacak, Ara Frekans ise azalacaktır. Aksi yönde: Eğer osilatör daha yüksek bir frekansta salınırsa, ara frekans azalır. Kontrol gerilimi azalır, kapasitans artar ve osilatörün çıkış frekansı azalır. OFK nin bu devre seçeneği radyo alıcılarında, frekans bireştiricilerinde (frequency synthesizer) ve FM- verici istasyonlarında kullanılır. Bu devreler için alıcılarda giriş işaretinin genliğinin nispeten sabit olması istenir. Darbe yöntemiyle çalışan radar istasyonları için bu devre daha az uygundur. Resim 2: Bir radar aygıtında kullanılan, frekansı kontrol edilebilir kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip olmayan Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz) Resim 2: Bir radar aygıtında kullanılan, frekansı kontrol edilebilir kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip olmayan Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz) Radar tesislerindeki OFK-Sistemi Evreuyumlu olmayan ya da sözde evreuyumlu radar tesislerindeki OFK sistemleri birbirine benzeyen iki yöntemle çalışırlar. Radyo alıcısındakinin aksine, hem gönderim frekansı hem de alıcı frekansı tam olarak bilinmektedir. Frekansın ayar değerinden sapması durumunda: - ya alıcı frekansı, gönderim frekansı ile (Resim.1), - ya da gönderim frekansı, alıcının frekansı ile yeniden ayarlanır (Resim.2). Her iki sistem referans olarak, gönderici ile dubleks aygıt arasındaki iletim hattında yer alan bir yönlü bağlaştırıcıdan kapılan enerjinin bir bölümünü kullanır. Bu yüksek frekanslı işaret, yerel osilatörün frekansıyla, aynı değere sahip olan bir OFK-Ara Frekansına karıştırılır. Bu OFK-Ara Frekansı frekans ayıklayıcı vasıtasıyla genlikte ve polaritede frekans kaymasını temsil eden bir kontrol gerilimine dönüştürülür. Eğer, ara frekans, ayıklayıcının merkez frekansında ise ayıklayıcının çıkış gerilimi sıfır olur. Ayıklayıcının merkez frekansı esas olarak Ara Frekanslı işaret için bir referans frekanstır. Bu çıkış gerilimi, ya yerel osilatörü gerekli frekansa ayarlar ya da bir servo motor, gönderici tüplerinin frekansını, yerel osilatörün genellikle çok daha kararlı frekansına ayarlar. Resim 3: Bir radar aygıtında kullanılan frekansı kontrol edilebilir kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz) Resim 3: Bir radar aygıtında kullanılan frekansı kontrol edilebilir kendiliğinden salınan gönderici tüplerine sahip Otomatik Frekans Kontrol devresinin blok şeması. (Şemada bulunan elemanlara tıklayarak detaylı bilgiye ulaşabilirsiniz) Eğer radar göndericisinde magnetron gibi sabit bir frekansta kendiliğinden salınan (self-oscillating) ve frekansın değiştirilemeyen yüksek güçlü tüpler kullanılıyorsa Resim.2 de gösterilen şema kullanılır. Bu radarlar genellikle eski ya da ucuz radarlardır. Eğer gönderici aygıtının frekansı düzenleme imkânı varsa (örneğin kullanılan magnetronun frekansı dar bir aralık içinde değiştirilebiliyorsa ya da dışardan kontrol edilebilen disk biçiminde triyotlarla salınım frekansı ayarlanabiliyorsa) bu durumda Resim.3 deki devre kullanılır. Tam evreuyumlu Radar Tam evre uyumlu radarlar, gönderim frekansı ve alıcıdaki Ara Frekans çok kararlı bir ana saat üretecinden elde edildiği için bir Otomatik Frekans Kontrolüne ihtiyaç duymazlar. Tüm kullanılan dâhili frekansların birbirine göre tanımlanmış bir faz ilişkisi vardır ve bu nedenle frekansları sapamaz. Eğer ana saat üreteci sıcaklık değişimleri sonucunda frekansta bir değişiklik olursa gönderim ve alıcı frekansları aynı şekilde etkilenirler ve bu nedenle tekrardan bir ayarlama yapılmamalıdır.