Как мы уже говорили, амплитудно-импульсная модуляция применяется редко, поскольку она зависит от расстояния между передатчиком и моделью. Мало помогает даже применение супер-гетеродинного приемника с эффективно действующим автоматическим регулированием. Этот вид модуляции используют, главным образом, в системах с временной селекцией, где отдельные НЧ сигналы посылаются поочередно. Тогда отклонение руля зависит от модулирующей частоты, а не от легко подвергающейся изменениям амплитуды сигнала. Однако в такой системе необходимо введение синхронизации между передатчиком и приемником.
Надобность в синхронизации отпадает, если мы используем принцип переключателя (см. рис. 7.11 б), получая на выходе приемника вместо непрерывного переменного напряжения НЧ короткие пачки сигналов соответствующей частоты. Если принять, что частота переключения постоянна, то мы можем использовать дискриминатор частоты, который преобразует кратковременные пачки сигналов так, как будто бы это был непрерывный сигнал.
Внедрение супергетеродинных приемников сопровождалось некоторым возвратом к простой селекции, в которой одновременно передается несколько сигналов низкой частоты. Обычно это дает лучшие результаты, чем в случае применения сверхрегенеративных приемников.
Аналоговые устройства для пропорционального управления работают в принципе со многими звуковыми частотами, каждая из которых переменна, т. е. плавно перестраивается. Каждому изменению этой частоты соответствует определенное отклонение руля. Чтобы получить движение аналогового исполнительного механизма, надо предварительно преобразовать в дешифраторе приемника переменную частоту сигнала в пропорциональное ей постоянное напряжение. Эту задачу выполняет дискриминатор.
Дискриминаторы
Принцип действия дискриминатора заключается в использовании двух резонансных фильтров с детекторами, работающими на нагрузку R1 (LC-контур канала 1) и R2 (LC-контур канала 2) дискриминатора (см. рис. 7.14 д). Если контур Кан1 настроен, например, на 500 Гц, контур Кан2 на 1000 Гц, а посылаемая несущая ВЧ модулируется частотой 750 Гц, то напряжения на обоих резисторах U1, U2 будут одинаковыми и результирующее выходное напряжение низкой частоты Uвых в точке S будет равным нулю. Изменяя модулирующую частоту, мы получим на выходе пропорциональные изменения напряжения и частоты подводимого напряжения Uвх.
Диапазон изменений частоты должен умещаться в прямолинейной части ската резонансной кривой (рис. 7.14 е, ж). Если интервал частот f1 и f2 мал, то дискриминатор работает линейно, но с малой чувствительностью (малый наклон характеристики). Если интервал частот слишком большой, то коэффициент полезного действия дискриминатора большой, но его характеристика недостаточно крутая в районе нулевого выходного сигнала (дискриминатор работает нелинейно). Следовательно, надо подобрать оптимальную характеристику, для чего надо руководствоваться следующими указаниями:
амплитуда выходного сигнала для каждого канала при частоте f0 должна быть равна 20—30% значения максимальной амплитуды при соответствующей частоте f1 или f2. Частоты f1 и f2 должны быть отодвинуты от f0 дальше, чем на величину диапазона максимальной перестройки передатчика. Если диапазон этой перестройки равен, например, 500 Гц, то полезно установить f1 — 2400 Гц, а f2 — 3600 Гц. Добротность контура должна быть при этом по меньшей мере 10—12. Поскольку выходное напряжение зависит от расстояния между передатчиком и приемником, то надо смонтировать ограничитель входного напряжения.
Конденсаторы С1, С2 на рис. 7.14 д служат для сглаживания детектированных сигналов НЧ (С3 еще раз сглаживает результирующее напряжение и блокирует паузы при переключении отдельных пачек частоты). Напряжение Uвых может быть дополнительно сглажено LC-фильтром и подаваться непосредственно на вход аналогового усилителя исполнительного механизма, который при нулевом результирующем напряжении имеет положение нейтрали, а при напряжениях с положительной или отрицательной полярностью отклоняется соответственно влево или же вправо. Аналоговая система не нуждается в защите, поскольку в случае затухания сигнала не будет никакого выходного напряжения на выходе дискриминатора, так что исполнительный механизм возвратится в нейтраль.
Аналоговый исполнительный механизм на рис. 10.4 б включен несимметрично, без входного напряжения он отклоняется в крайнее положение, полное входное напряжение вызывает отклонение в другое крайнее положение, а нейтраль получается при среднем значении входного напряжения. Такая схема включения имеет достоинство, так как достаточен только один фильтр в дискриминаторе. При этом используется только одна прямолинейная часть резонансной кривой.
Разумеется, этот способ дает хорошие результаты только при небольшом количестве каналов (при больших интервалах частоты отдельных каналов). При большем числе каналов и сближении их частот возможны переходные помехи (сигналы, предназначенные для одного канала, влияют на соседние каналы).
Другим недостатком является тот факт, что в случае какого-то повреждения исполнительный механизм устанавливается в крайнем положении, что требует применения системы защиты, следовательно, это опять-таки усложняет устройство. Рисунок 10.4 в показывает структурную схему аналогового исполнительного механизма, работающего симметрично (транзисторы, переключающие микроэлектродвигатель М, показаны в усилителе как выключатели). Если входное (управляющее) напряжение Uвх=0, то это значит, что вход исполнительного механизма (но не усилителя) заперт, а механизм будет действовать лишь тогда, когда произойдет выравнивание напряжений на входных зажимах 1, 2 усилителя. Это будет положение нейтрали со скользящим щеточным контактом потенциометра R, установленным посередине. Разумеется, существуют и другие/методы возвращения исполнительного механизма в нейтраль при затухании сигналов в аналоговой системе.
Генераторы низкой частоты
Аналоговые системы нуждаются в ряде независимых генераторов НЧ, плавно перестраиваемых, например, потенциометрами или изменением индуктивности. Теперь все чаще стали применять генераторы с нестабильными мультивибраторами на кремниевых транзисторах. Они обеспечивают легкую перестройку потенциометром в большом диапазоне частот, а небольшие отклонения этих частот от номинальных значений, вызываемые влияниями температуры или падением напряжений питания, корректируются триммерами, LC-генераторы тоже могут (при достаточно сильной обратной связи) перестраиваться потенциометрами в необходимом диапазоне частот 10—30%. Однако это влияет отрицательно на стабильность их частоты. Поэтому стараются избегать любых LC-контуров в генераторах НЧ.
В качестве переключателя отдельных генераторов обычно используют электронный кольцевой переключатель, например счетчик с ждущими мультивибраторами. В виде исключения встречаются решения с одним генератором НЧ, в котором канальные потенциометры переключаются действием реле.
На практике встречаются две основные аналоговые системы. В первой системе применяются четыре различных НЧ сигнала, поочередно подаваемых в передатчик. Сигналы для исполнительных механизмов берут от потенциометра, расположенного в узле ручки управления. С него снимают изменения постоянного напряжения или сопротивления, которые плавно изменяют свои значения вместе с движением ручки. Полученные таким образом сигналы (напряжение или сопротивление) используются для перестройки частоты генераторов НЧ.
В приемниках сигналы НЧ подаются на четыре дискриминатора, дающие на выходе напряжение, пропорциональное отклонениям (девиациям) частоты отдельных каналов. Это напряжение затем передается на исполнительный механизм, содержащий микродвигатель постоянного тока, усилитель постоянного тока, потенциометр обратной связи, суммирующую схему (сравнивающую значение входного напряжения с напряжением, снятым с потенциометра обратной связи), а также соответствующие механические передачи. Если появляются расхождения между значением входного напряжения и напряжением обратной связи, то результирующий сигнал ошибки будет подан на усилитель постоянного тока, который запустит электрический микродвигатель, чтобы тот, вращая потенциометр обратной связи, выровнял оба сравниваемых напряжения.
Вторая аналоговая система использует такой же тип исполнительных механизмов, но другой способ передачи информации. В аналоговой системе применяются только два сигнала НЧ, модулированные по частоте и посылаемые поочередно. Два других канала получаются в результате анализа отношения продолжительности предыдущих сигналов НЧ и частоты их повторения.
Для такой системы в приемнике нужно только два дискриминатора. К их выходам подключены исполнительные механизмы, а также дополнительно детектор частоты повторения сигналов и детектор отношений (симметрии), на выходе которых получается постоянное напряжение, плавно изменяющее свое значение вместе с движениями ручки управления в передатчике. Эти напряжения, в свою очередь, подаются на другие исполнительные механизмы, которые работают так же, как питаемые дискриминатором.