ما هو التحكم التلقائي في التردد AFC

يتطلب مستقبل الرادار نطاق ضبط محدود للتعويض عن تغيرات تردد المرسل والمذبذب المحلي بسبب التغيرات في درجة الحرارة والتحميل، حيث عادةً ما تستخدم مستقبلات رادار الميكروويف التحكم التلقائي في التردد (AFC) لهذا الغرض.

خصائص التحكم التلقائي في التردد AFC

• يتم إدخال إزاحة التردد بين نهاية الإرسال والاستقبال للأنظمة اللاسلكية، حيث يستخدم كلاهما ساعات ومذبذبات مختلفة في الدوائر الرقمية والتناظرية.

• يرمز (AFC) إلى تصحيح إزاحة التردد التلقائي، والمستخدم في أنظمة الاتصالات اللاسلكية لمزامنة تردد المذبذبات بين نهاية الإرسال والاستقبال.

• تُستخدم خوارزمية (AFC) لتقدير إزاحة التردد وتصحيحه.

• يتم تصنيف خوارزميات (AFC) أو خوارزمية تصحيح أو تعويض التردد إلى جزأين رئيسيين هُما تقدير أو تصحيح إزاحة التردد التقريبي وتقدير أو تصحيح إزاحة التردد الدقيق.

• هناك العديد من الخوارزميات المصممة بناءً على متطلبات النظام، والتي يمكنها تقدير إزاحة التردد وتصحيحها لاحقًا.

• يتم استخدام الخوارزمية في سلسلة معالجة الإشارات لجهاز الاستقبال اللاسلكي.

ملاحظة:“AFC” هي اختصار لـ “Automatic frequency control”.

كيفية عمل التحكم التلقائي في التردد AFC

1. التقدير تخالف التردد في AFC

• هناك طرق مختلفة لتقدير تخالف التردد وستختلف بناءً على الموجة الحاملة الوحيدة (SC) و(OFDM) و(OFDMA) ومعلمات النظام الأخرى.

• في تقدير تقريبي لتخالف التردد، يتم تحديد تخالف التردد في نطاق أكبر ويقدر ذلك بربط التمهيد المستقبَل بالديباجة المرجعية في مجال التردد.

• في تقدير التخالف الدقيق للتردد للنظام القائم على (OFDM) الذي تم إجراؤه وفقًا لخوارزمية (schmidl) و(cox)، حيث يعطي الضرب المترافق المعقد لعينات (CP) لرمز (OFDM) الأمامي والنهائي ترددًا زاويًا.

ملاحظة:“OFDM” هي اختصار لـ “Orthogonal Frequency Division Multiplexing”.

ملاحظة:“SC” هي اختصار لـ “Single carrier”.

ملاحظة:“OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal frequency-division multiple access”.

2. تصحيح إزاحة التردد

يتم الحصول على العينات المصححة بالتردد بضربها في exp (-jΘ)، والمتجه X [n] هو عينات بيانات ذات تردد منخفض والمتجه (Y [n]) هو عينات بيانات مصححة بالتردد:

Y[n]=X[n] * exp(-jΘ)

إنّ قلب دائرة (AFC) هو جهاز حساس للترددات، مثل مميِّز الطور الذي ينتج جهدًا للتيار المستمر يتناسب اتساعها وقطبيتها مع مقدار واتجاه خطأ تردد المذبذب المحلي، ثم يتم استخدام جهد التحكم في التيار المستمر لتغيير التحيز تلقائيًا على جهاز مفاعلة متغيرة، وبالتالي يتم تغيير سعة خرجه.

تظهر هذه السعة المتغيرة عبر ملف المذبذب المحلي، ويتم منع تردد مذبذب التردد المتغير (VFO) تلقائيًا من الانجراف مع درجة الحرارة أو تغيرات جهد الخط أو تقادم المكونات، كما أنّ عدد المراحل الإضافية المطلوبة لتوفير مخطط كتلة التحكم التلقائي في التردد أصغر بكثير في مستقبل التحويل المزدوج، منه في مُعدِّل التفاعل المستقر، نظراً لأنّ معظم الوظائف المطلوبة موجودة بالفعل.

لا تتطلب جميع أجهزة الاستقبال مخطط كتلة التحكم التلقائي في التردد خاصةً تلك غير المركبة، وتلك التي تستفيد أكثر من تضمينها هي بلا شك مستقبلات (SSB) غير مركبة، والتي يجب أن يكون استقرارها المذبذب المحلي جيدًا بشكل استثنائي لمنع التغيرات الحادة في التردد في الإشارة المزالة التشكيل.

ملاحظة: “VFO” هي اختصار لـ “Variable frequency oscillator”.

ملاحظة:“SSB” هي اختصار لـ “single-sideband modulation”.

3. كيفية قياس AFC

• غالبًا ما يتم توفير عداد مدمج مع مفتاح وظيفي.

• من المفيد جدًا تشخيص أي أخطاء قد تحدث، حيث إنه يقيس الفولتية عند النقاط الرئيسية في جهاز الاستقبال.

• تتمثل إحدى وظائف هذا المقياس (أحيانًا الوظيفة الوحيدة) في قياس قوة الإشارة الواردة.

• يطلق عليه بعد ذلك مقياس (S)، وغالبًا ما يقرأ تيار المجمع لمكبر (IF) الذي يتم تطبيق (AGC) عليه.

• نظرًا لأن تيار المجمع هذا يتناقص مع ارتفاع (AGC)، يكون للمتر صفر على الجانب الأيمن.

• قد يكون مقياس (S) أحيانًا في جسر غير متوازن وبالتالي قراءة أمامية.

• من المحتمل أن تكون معايرة المقياس تعسفية تمامًا بسبب التباين الكبير في حساسية المستقبل من خلال النطاقات، خاصةً إذا كان هناك تحكم في الحساسية أو (AGC) متأخر قابل للتعديل.

ملاحظة:“IF” هي اختصار لـ “intermediate frequency”.

ما هو AFC في مستقبلات الراديو

تُستخدم دارات (AFC) في المواقف التي يجب أن تتحكم فيها بدقة في تردد مذبذب بواسطة بعض الإشارات الخارجية، وتستشعر دائرة (AFC) الفرق بين تردد المذبذب الفعلي والتردد المطلوب وتنتج جهد تحكم يتناسب مع الاختلاف، كما يتم استخدام (varicap) للحفاظ على (IF) مستقرة.

ينتج عن تطبيق (varicap) تفاعل ظاهر، والذي يتم تضمينه في دائرة التحكم في تردد المذبذب وعلى سبيل المثال إذا كان (IF) هو (10،7 ميجاهرتز) وأن المذبذب المحلي (LO) يتتبع أقل من التردد الوارد، وعندما ينخفض ​​إنتاج (LO) قليلاً في التردد سيرتفع (IF)، ويؤدي هذا إلى إخراج المُميِّز لزيادة التفاعل السعوي لـ (varicap)، مما يزيد من تردد المذبذب إلى القيمة المطلوبة.

كما أنّ ناتج (LO) يزداد وسوف ينخفض (​​IF) بعد ذلك، ويؤدي هذا إلى تقليل ناتج المميّز من التفاعل السعوي لـ (varicap) وسيؤدي هذا إلى انخفاض تردد المذبذب، ويتم استخدام هذا البديل من دوائر (AFC) في أجهزة استقبال الراديو وأجهزة إرسال (fm)، وأجهزة توليف التردد للحفاظ على استقرار التردد ويتطلب اتساعًا ثابتًا نسبيًا لإشارة الإدخال (المستقبلة) وبالنسبة لمجموعات الرادار النبضي فإنّ هذا الشكل ليس عمليًا.

ملاحظة:“fm” هي اختصار لـ “frequency modulation”.

دارات التحكم التلقائي في التردد AFC في مجموعات الرادار

• تستخدم دارات التحكم التلقائي في التردد في مجموعة رادار غير متماسكة أو شبه متماسكة نظامين مختلفين لكن متشابهين.

• يحتفظ كلا النظامين بعينة من الإشارة المرسلة باستخدام وصلة مقرنة اتجاهية بين المرسل وجهاز الإرسال على الوجهين.

• سيتم خلط إشارة التردد اللاسلكي هذه مع تردد المذبذب المحلي لتشكيل إشارة (AFC-IF).

• يتم تطبيق هذه الإشارة على مميِّز حساس للتردد ينتج جهد ناتج متناسب في السعة والقطبية مع أي تغيير في تردد (AFC-IF).

• إذا كانت إشارة (IF) عند التردد المركزي للمميز، فلن يحدث ناتج مميز.

• التردد المركزي للمميز هو في الأساس تردد مرجعي لإشارة (IF).

• يوفر ناتج أداة التمييز جهدًا للتحكم في الحفاظ على المذبذب المحلي عند التردد الصحيح.

• يتم تكييف المذبذب المحلي لتردد الخط الفعلي في هذا الأسلاك، وكمتغير ثانٍ يمكن لدائرة التحكم التحكم في تردد أجهزة الإرسال بدلاً من تردد (LO)، وفي هذه الحالة يتم تنظيم تردد المرسل إلى تردد (LO) الأكثر ثباتًا.

• الحالة الأولى هي النظام الأكثر استخدامًا في مجموعات الرادار القديمة أو الأرخص، وباستخدام مغنطرون ذاتي التأرجح يعمل بتردد ثابت بشكل بناء دون أي إمكانية لتغيير التردد.

• يتم استخدام الحالة الثانية، إذا كان من الممكن تنظيم تردد أنبوب الميكروويف.

• غالبًا ما يتم إجراء ذلك ميكانيكيًا بينما تحدد الأبعاد الهندسية لتجويف الرنين تردد التشغيل لأنبوب الميكروويف.

في النهاية، في (AFC) يتم إنشاء الترددات المستخدمة في المرسل والمستقبل بواسطة مصدر توقيت رئيسي واحد ممّا يوفر تماسكًا مثاليًا للطور واستقرارًا دقيقًا للتردد للنظام بأكمله.