книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

откуда требуемое значение постоянной времени фильтра системы АРУ будет

В телефонных приемниках связи самые низкие звуковые часто­ ты равны 100 гц. Период таких колебаний равен 0,01 сек. Поэтому в телефонных приемниках связи обычно выбирают тф = 0,02—0,2 сек.

Узад'

задержана

Рис. 2.227. Графики физических процессов, происходящих в системе АРУ при приеме амплитудно-модулированных колебаний (глубина модуляции не посто­ янна)

При этом необходимо учитывать, что для переменных токов детек­ тора резисторы #н и Нф включены параллельно. В телеграфных приемниках связи тф выбирается порядка 0,1 — 1 сек. Таким обра­ зом, система АРУ приемников связи (и радиовещательных прием­

470

Напряжение на конденсаторе С,р должно быть пропорционально среднему уровню принимаемых колебаний, который изменяется значительно медленнее полезных изменений амплитуды. Изменение среднего уровня принимаемых колебаний (т. е. изменение ампли­ туды колебаний несущей частоты) происходит за счет изменения условий распространения радиоволн, а также при изменении рас­ стояния между передатчиком и приемником.

в) С и с т е м а АРУ с у с и л е н и е м

Известны два способа выполнения такой системы. В одной из них осуществляется дополнительное усиление сигнала до детектора АРУ. Следовательно, в схеме АРУ имеется каскад УПЧ. В другой системе применяют усиление управляющего напряжения. В схему такой системы входит усилитель постоянного напряжения.

3.Автоматическая регулировка усиления

врадиолокационных приемниках

Схемы АРУ, применяемые в приемниках радиолокационных станций, имеют специфические особенности. Объясняется это тем, что радиолокационные станции работают в импульсном режиме и поэтому полезный сигнал, отраженный от цели, воздействует на приемник в течение весьма короткого отрезка времени. В проме­ жутке между полезными импульсами на входе приемника может действовать большое количество мешающих сигналов различного происхождения. Они часто воздействуют на приемник и во время прихода отраженных сигналов.

Мешающие сигналы могут иметь значительную амплитуду и ча­ стоту, близкую к частоте настройки приемника. Они могут быть модулированные, немодулированные и иметь различную длитель­ ность. На рис. 2.228 показан пример немодулированной помехи, действующей на входе радиолокационного приемника одновремен­ но с полезным сигналом. Там же показано результирующее напря­ жение на входе приемника для трех случаев.

Задача борьбы с естественными помехами в радиолокационных станциях решается при помощи различных систем АРУ. Рассмот­ рим системы автоматической регулировки усиления, получившие широкое распространение в радиолокационных приемниках.

М г н о в е н н а я а в т о м а т и ч е с к а я р е г у л и р о в к а у с и л е н и я (МАРУ)

В приемниках радиолокационных станций часто применяется система мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ). Она в основном предназначена для борьбы с импульсными поме­ хами, имеющими большую амплитуду. Такие помехи появляются вследствие отражений от поверхности воды (если радиолокацион-

471

ная станция установлена на самолете), холмов, плотной облач­ ности.

Такая помеха, воздействуя на приемник без системы МАРУ, вы­ зывает перегрузку ряда его каскадов, вследствие чего наступает резкое уменьшение чувствительности приемника. Результатом это­ го может быть пропуск полезных сигналов.

Рис. 2.228. Пример немодулированной помехи, действующей на входе радиолокационного при­ емника одновременно с полезным сигналом:

Система МАРУ в ряде случаев защищает приемник от длитель­ ной перегрузки. Ее основной особенностью является малая инер­ ционность. Система МАРУ почти мгновенно срабатывает под воз­ действием помехи, уменьшая на время ее действия коэффициент усиления нескольких каскадов УПЧ. Сразу после исчезновения по-

472

мехи чувствительность приемника полностью восстанавливается и он может принимать слабые сигналы (рис. 2.229).

Система МАРУ обычно состоит из нескольких звеньев (ячеек). Каждое звено МАРУ работает самостоятельно, независимо от дру-

Помеха Полезный сигнал

Рис. 2.229. Изменение коэффициента усиления ра­ диолокационного приемника под воздействием им­ пульсной помехи с большой амплитудой:

а — без системы МАРУ; б—при наличии системы М А Р У

гих звеньев, уменьшая коэффициент усиления регулируемого кас­ када УПЧ на время действия сильной помехи. Принципиальная схема звена МАРУ может быть различной. В простейшем случае

От анода лампы каскада У

Рис. 2.230. Каскад УПЧ, имеющий ячейку МАРУ

оно представляет собой ячейку добавочного автоматического сме­ щения, создаваемого за счет сеточного тока усилительной лампы (рис. 2.230).

473

Если на контуре L x возникают радиоимпульсы с амплитудой, превышающей напряжение E g , то в цепи управляющей сетки лампы протекает ток, имеющий форму периодически повторяющихся им­ пульсов. Постоянная составляющая сеточного тока создает на ре­ зисторе Ri напряжение AEg. До этого напряжения заряжается кон­ денсатор С2. Когда действие помехи прекратится, конденсатор С2 разрядится через резистор R t . Для этого требуется время, равное

Практически оно бывает порядка нескольких микросекунд. После разряда конденсатора С2 на сетке усилительной лампы вос­ станавливается нормальное смещение, (равное E g ) и приемник ока­ зывается подготовленным к приему слабых сигналов. При усилении

От анода лампы

предыдущего каскада УПЧ

каскада УПЧ в качестве дополнительного смещения. Коэффициент усиления каскада УПЧ при этом резко уменьшается и перегрузки

474

стоте полезного сигнала и оба колебания воздействуют на вход приемника оинфазно. Результирующий сигнал для такого случая изображен на рис. 2.228, г. Если амплитуда помехи достаточно ве­ лика, а напряжение смещения постоянно (нет системы МАРУ), то в результате двухстороннего ограничения такого напряжения (за счет отсечки анодного тока и динамического насыщения лампы) полезный сигнал не будет выделен (рис. 2.232, а) . Если же в дан­ ном каскаде имеется система МАРУ, то на время действия помехи отрицательное смещение возрастает и полезный сигнал будет вы­ делен (рис. 2.232, б).

Рис. 2.232. Процесс одновременного усиления сигнала и помехи в каскаде УПЧ:

а — без системы МАРУ; б — при наличии системы М А Р У

При других фазовых соотношениях помехи и сигнала, а также при несовпадении их частот результат будет аналогичный.

В литературе наряду с термином «мгновенная автоматическая регулировка усиления» (МАРУ) часто пользуются термином «бы­ стродействующая» или «быстрая автоматическая регулировка уси­ ления» (БАРУ). Эти термины равнозначны.

В ряде случаев возникает необходимость устранения вредного влияния отражений от местных предметов, расположенных в непо­ средственной близости от радиолокационной станции. Отраженные сигналы от местных предметов бесполезно засвечивают экран ин­ дикатора в начале развертки, затрудняя визуальное наблюдение за целями. Особенно сильная засветка экранов индикаторов наблю­ дается в морских радиолокационных станциях. Объясняется это хорошим отражением электромагнитной энергии от морских волн.

475

Время действия системы ВАРУ

Рис. 2.233. Принцип работы системы ВАРУ

Система ВАРУ работает под воздействием напряжения E g , соз­ даваемого в самом приемнике при помощи специального генера­ тора. Это напряжение подается на сетки ламп нескольких каскадов УПЧ в качестве дополнительного отрицательного смещения. Из рис. 2.233 видно, что во время работы передатчика отрицательное смещение на сетках регулируемых ламп приемника максимально. Эти каскады практически заперты. Закон изменения напряже­ ния Eg может быть линейный или нелинейный. Время действия си­ стемы ВАРУ может устанавливаться по желанию оператора радио­ локационной станции. Обычно оно соответствует дальности в не­ сколько километров.

Наибольшее применение система ВАРУ получила в морских ра­ диолокационных станциях.

И н е р ц и о н н а я а в т о м а т и ч е с к а я р е г у л и р о в к а у с и л е н и я (ИАРУ)

Данная система широко используется в приемниках радиолока­ ционных станций с автоматическим сопровождением целей. В та­ ких РЛС определение координат цели осуществляется методом

476

равносипнальной зоны, которая образуется при коническом развер­ тывании луча в пространстве.

- r rf L "11г;rpbjr-п-тг|Тп JтГг7|

Рис. 2.234. Отраженные сигналы на входе и выходе селектор­ ного каскада (зондирующие импульсы не показаны, масштаб не выдержан)

специального селекторного каскада. Селекторным каскадом может быть каскад УПЧ или видеоусилителя. Нормально он заперт и от­ крывается только на малый промежуток времени, когда ожидается «приход» сигнала от сопровождаемой цели. Селекторный каскад открывается специальным селекторным импульсом, время появле­ ния которого (после импульса передатчика) может изменяться по желанию оператора радиолокационной станции. Оказанное пояс­ няется рис. 2.234. На верхнем графике показаны отраженные им­ пульсы от трех целей, действующие на входе селекторного каскада (радиоимпульсы или видеоимпульсы). Импульсы от сопровождае­ мой цели заштрихованы. На втором графике изображены селектор­ ные импульсы. Их длительность обычно в два — три раза больше длительности пеленгируемых импульсов. На третьем графике пока­ заны сигналы, действующие на выходе селекторного каскада. Они промодулированы по синусоидальному закону. Частота модуляции имеет порядок десятков герц. Следовательно, период огибающей выделяемых видеоимпульсов измеряется сотыми долями секунды. На нижнем графике показано напряжение на выходе системы АРУ

477

§15. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ

1.Назначение автоматической подстройки частоты

врадиолокационных приемниках

Большинство радиолокационных станций работает в диапазоне сантиметровых волн. Источниками высокочастотных колебаний в этом диапазоне являются многорезонаторные магнетроны (в пере­ датчиках) и отражательные клистроны (в приемниках). Частота колебаний, генерируемых магнетроном или клистроном, не являет­ ся строго стабильной. Она изменяется в процессе работы радиоло­ кационной станции в силу различных причин.

Основными причинами нестабильности частоты магнетронного генератора являются: изменение объема резонаторов при измене­ нии температуры магнетрона; изменение нагрузки на магнетрон, происходящее при вращении антенны радиолокационной станции (за счет изменения величины и характера сопротивлений во вра­ щающихся сочленениях); изменение величины питающих напря­ жений.

В результате этих причин частота колебаний, генерируемых в магнетроне, может изменяться от своего номинального значения примерно в таких пределах:

Основными причинами нестабильности частоты колебаний, гене­ рируемых отражательным клистроном, являются изменение вели­ чины питающих напряжений и изменение объема резонатора кли­ строна.

Частота колебаний, возникающих в .клистроне, очень сильно за­ висит от напряжения на его отражателе. В десятисантиметровом клистроне изменение потенциала отражателя на один вольт вызы­ вает изменение частоты генерируемых колебаний на сотни кило­ герц. Если питание такого клистрона осуществляется от стабили­ зированного выпрямителя, то уход частоты от номинального зна­ чения (за счет температурного изменения объема резонатора и не­ больших колебаний напряжения на электродах) может быть по­ рядка 2—3 Мгц.

При указанных величинах возможного ухода частоты магнетро­ на и клистрона на волне 10 см максимальное отклонение промежу­

приемника, а форма усиливаемых радиоимпульсов будет значитель­ но искажаться (рис. 2.236).

Поддержание промежуточной частоты приемника вблизи номи­ нального значения обычно достигается применением системы авто­

479