Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

В этой системе дополнительное усиление в канале АРУ осуществляется на

промежуточной частоте (УПЧ АРУ). В связи с этим отсутствуют трудности, возникающие при усилении на постоянном токе, свойственные варианту, изо-

браженному на рис. 8.24.

Если выбрать усилеиие этого усилителя (УПЧ АРУ) таким же, как в по- следнем каскаде УПЧ, то общее максимальное усиление на промежуточной частоте, имеющееся в приемнике, не возрастет Поэтому устойчивость приемника не ухудшится. Регулировочная характеристика по напряжению возбуждения по-

следнего каскада УПЧ И'==[Е_) будет представлена кривой рис. 8.21,6. Если выбрать режим регулировки в последнем каскаде УПЧ так, чтобы его коэффициент усиления К дру Убывал, компенсируя увеличение напряжения 1, то регулнровочная характеристика системы будет близка к идеальной.

При реализации режима прямого регулирования в оконечном каскаде УПЧ следует учитывать, что уровень сигналов, действующих в последнем каскаде

УПЧ, достаточно высок и поэтому возможно появление значительных нелиней- ных искажений,

На рис. 826 изображена структурная схема еще одного варианта системы

АРУ с комбинированным регулированием.

В этой системе обратное регулирование осуществляется в тракте промежуточной частоты, а прямое регулирование осуществляется в усилителе модули-

рующей частоты (УМЧ) приемника Вследствие относительно больших уровней напряжения сигнала, действующего в УМЧ, подобная система отличается зна- читедльными нелинейными искажениями.

Переходные процессы в приемиике с АРУ

Существенный интерес представляет переходный процесс в приемнике, содержащем АРУ с обратным регулированием. Дело в том, что в первый момент появления или изменения сигнала на входе изменения выходного напряжения не происходит вследствие запаздывания сигнала в усилительном тракте. В последующие моменты времени устанавливается управляющее напряже-

ние, которое определяет установившееся состояние.

Упрощенная структурная схема системы АРУ с обратным регулированием изображена на рис. 8.27. Здесь представлена часть структурной схемы приемника, охваченная цепью АРУ: блок РУ с коэффициентом передачи, зависящим от управляющего напряже-

я

чу =“ Яф Ч"твьк| Дет АРУ

241

ния, Кру=}|(иу); блок усиления сигнала (Ус) от регулируемого звена до детектора с коэффициентом передачи Кус; детектор с ко-

эффициентом передачи Ка; фильтр цепи АРУ с коэффициентом пе- редачи Къ.

Из-за наличия блока РУ временные процессы в системе онисываются нелинейным дифференциальным уравнением, решение которого возможно численными методами припасовки решений, со-

инерционности системы АРУ является инерционность ЮС-фильтра, включенного на выходе детектора АРУ.

Для изменения амплитуды выходного напряжения АЧювых, обусловленной приращением амплитуды АПззх, при работе систе-

мы АРУ

где К =КусКруКа — общий коэффициент усиления тракта соглас-

но структурной схеме рис. 8.27.

Коэффициент усиления блока РУ зависит от управляющего на пряжения. В первом приближении примем

Связь между приращением амплитуды напряжения на входе детектора АРУ и выходным напряжением фильтра при Калру=1 определяется дифференциальным уравнением

(Юз С) Чи/@- и, = А Чт вых: Решение этого уравнения

и, = АО вых И — ехр (— ИКу Се),

Подставим это соотношение в формулу (8.17), тогда уравнение (8.16) можно записать в виде

А О» вых — А О вх Ко тах {1 —а@А бра вых П — ехр(— ИА С},

где Котах = АусКр тахАа.

Решим полученное уравнение относительно А вых:

АО" вых — А От вх Ко шах/{1 + ал О» вх Ко шах п —ехр (— ИК. С).

При [0 АИ» вых м = Ко тахА т вх.

При >< А О» выхаст-— АО вх Ко шах/(1 а А От вх Ко шах)-

Временем установления процесса АРУ будем называть интервал времени от включения скачка амплитуды входного напряжения А(тьх до момента времени, когда приращение амплитуды выходно-

го напряжения равно 1,1 от установившегося значения. Время установления ту найдем из соотношения

1,1 А О вых уст =

=А О» вх Ко шах/{1 - а А О" вх Ко шах П — ехр (—1т,/Юф С}.

242

Отсюда

—="Тф [2,3— п (1 аль вх Ко шах}

где тф= АфСф — постоянная времени фильтра.

При аАОтвхКошах< 1, что соответствует ограничению, налагаемому видом аппроксимации регулировочной характеристики бло-

ка РУ, получим ту 2,31% =2,3фСфЮ.

Выбор параметров фильтра АРУ

Ранее было указано, что постоянная времени фильтра АРУ должна выбираться из компромиссных соображений:

Там ип > К Сь »тТ тах мод*

Резистор фильтра Юф включается последовательно в цепь блока с регулируемым коэффициентом передачи. Этот блок имеет ограниченное входное сопротивление постоянному току. При большом Кф уменьшается ток в цепи блока РУ и, следовательно, уменьшается эффективность регулировки усиления. Желательно уменьшить общее сопротивление в цепи блока РУ для постоянного тока и сохранить необходимую фильтрацию низкочастотных напряжений, так как недостаточная фильтрация приводит к вторичной модуляции и

искажениям, сопутствующим этой модуляции.

Многозвенные ЮС-фильтры имеют более высокий уровень филь-

трации при меньшем сопротивлении постоянному току. Однако ис-

пользование таких фильтров приводит к снижению устойчивости тракта [31].

.Быстродействующая АРУ

Быстродействующая автоматическая регулировка усиления ({БАРУ) необходима в приемниках кратковременных сигналов с большим динамическим диапазоном. Действительно, если в данный момент принимается сильный сигнал и напряжение в цепи АРУ он-

ределяется этим сигналом, то усиление тракта мало. Если при этом (при импульсном характере сигнала) через малый интервал времени пришел слабый сигнал, то он не создаст на выходе необходимого напряжения и будет замаскирован. Указанные нежелательные явле-

ния можно исключить, используя БАРУ. Эту систему называют также мгновенно действующей АРУ (МАРБУ).

Общие принципы построения БАРУ такие же, как любой АРУ с обратным регулированием, но здесь необходима высокая скорость

срабатывания, т. е. малая длительность переходных процессов. Как было показано выше, в этом случае необходимо уменьшать постоян-

ную времени тъф=АЮзСъ фильтра АРУ. При малой постоянной време-

ни фильтра ухудшается фильтрация высокочастотного напряжения.

результате может возникнуть положительная обратная связь для несущего колебания, и регулируемый усилитель самовозбудится.

`243

Кроме того, запаздывание сигнала, существующее в многокаскадном усилителе, затрудняет построение системы с обратным регули-

рованием и малой длительностью переходных процессов.

Система обратного регулирования БАРУ строится по цепочечной схеме, каждое звено которой включает в себя не более одного

либо двух регулируемых каскадов с относительно малым коэффициентом усиления и, что очень важно,—с малым временем запаз-

дывания. Структурная схема тракта УПЧ радиоприемника импульсных сигналов с БАРУ изображена на рис. 8.28. В этой схеме вы-

УПЧ

ход каждого усилительного каскада основного тракта поступает к детектору АРУ и обычно через усилитель с малым выходным сопротивлением (эмиттерный или катодный повторитель) воздействует на режим усилительного каскада либо на коэффициент передачи РУ, уменьшая его крутизну — прямую проходную проводимость. Нагрузки детекторов АРУ и выходные цепи усилителей постоянно-

го тока (УПТ) обеспечивают высокую скорость срабатывания, для чего в них применены малые величины постоянных времени.

Схема ВАРУ изображена на рис. 8.29.

Рис. 829

Основные соотношения в системе АРУ с обратным регулированием

Структурная схема приемника с усиленно-задержанной АРУ

изображена на рис. 8.30. Предположим, что чувствительность при- емника Ело и нормальное выходное напряжение равно Ивыхн. Это

244

где Квч— коэффициент усиления высокочастотного тракта до де-

тектора; Ка — коэффициент усиления детектора; Кумч — коэффициент усиления тракта модулирующих частот.

При увеличении сигнала в антенне в ®= Елшах/Ело раз выходное

напряжение увеличится в р== Ивых тах/Ивых н раз. Предположим, что: напряжение задержки Е. соответствует чувствительности приемни-

ка, тогда относительное приращение выходного напряжения, т. е.

АОвых/Овых.н, будет равно отношению регулирующего напряжения к напряжению задержки, пересчитанному к выходным зажимам усилителя АРУ:

При использовании диодных детекторов можно принять их коэффициенты усиления равными единице, тогда Ёз= Ивых.н/Кумц .

Кроме того, если учесть, что АОвых== Ивых шах— Ивых.н,

р— 1= иу Кумч/Кдру Оъыха.

Отсюда

трафике отложить обратную величину требуемого максимального относительного изменения коэффициента усиления р/т, то можно

найти требуемое напряжение регулировки иулр и из формулы (8.20) требуемый коэффициент усиления усилителя АРУ:

Если окажется, что расчет по формуле (8.22) определил Клру меньше единицы, то это означает, что технические требования к эффективности АРУ удовлетворяются без усилителя АРУ.

8.4. Автоматическая регулировка полосы пропускания

Изменение полосы пропускания тракта позволяет улучшить ре-

зультат приема желательного сигнала. Увеличение полосы пропускания целесообразно в тех случаях, когда оно не ухудитает отношения сигнала к помехе и одновременйо улучигает верность воспроизвсдения сообщения. При высоком уровне внеканальных радиопомех необходимо уменьшить полосу пропускания исключением из

обработки области спектра сигнала, где спектральная плотность мощности помехи превышает спектральную плотность мощности желательного сигиала.

Регулировка полосы пропускания (РП) может осуществляться при ручном и автоматическом управлении плавно либо дискретно.

Основными способами регулировки полосы пропускания являются: изменение эффективной добротности высокоизбирательной системы и изменение взаимной расстройки двух высокоизбиратель-

ных систем.

На рис. 8.32, а изображена схема плавной регулировки полосы

пропускания УПЧ с кварцевым фильтром. Эквивалентная схема кварцевого резонатора (рис. 8.32,6} представляет собой последова-

тельный колебательный контур с высокой добротностью '. Последо- вательно с ним включен контур ЁаСь с регулируемым эквивалент-

ным сопротивлением Юен=/СаЮ. При максимальном Юоеш, СООТ-

ветствующем минимальному К, эквивалентная добротность кварцевого контура уменьшается и полоса пропускания системы растет.

Частотные характеристики усилителя с кварцевым фильтром, соответствующие граничным сопротивлениям резистора К, изображены на рис. 8.32, в. На принципиальной схеме (см. рис. 8.32, а) показан дополнительный конденсатор См, нейтрализующий влияние параллельной емкости кварца.

На рис. 8.33 изображена принципиальная схема усилителя со

ступенчатой регулировкой полосы пропускания, выполненного на основе использования пьезокерамических фильтров (ПКФ). Каж-

дый из этих фильтров имеет свою полосу пропускания и может под-

ключаться между выходной цепью предыдущего и входом последующего усилительных приборов. Переключение фильтров осущест-

1 Предполагается, что параллельная емкость кварцедержателя нейтрализозана емкостью См.

246

Рис. 8.33

247

Управление настройкой можно осуществить вручную и автоматически. В последнем случае величина расстройки определяется решающим устройством. Принцип работы решающего устройства и

один из вариантов регулировки полосы пропускания поясняются рис. 8.35, на котором изображена структурная схема системы авто-

<

248

матической регулировки полосы пропускания (АРП). Здесь в основном тракте усиления использован двухконтурный полосовой

фильтр с регулируемой связью между контурами Ги И. В качестве элемента связи применен емкостный диод Д (варикап). Варикап уп-

равляется продетектированным выходным напряжением усилителя внеканальных радиопомех. Амплитудно-частотная характеристика

этого усилителя имеет два максимума вблизи границ полосы пропускания основного канала приема. В отсутствие помех на варикап подано неболыное отрицательное напряжение Е., а управляющее напряжение равно нулю, и поэтому связь между контурами определяется емкостью конденсатора С-Св (рис. 8 35). В этих условиях

коэффициент связи между контурами максимальный, а полоса пропускания равна необходимой. (Заметим, что при оптимальной свя-

зи полоса пропускания двухконтурной системы превышает полосу_

пропускания одного контура в И? раз.)

При появлении внеканальных помех на выходе усилителя вовникает напряжение, зависящее от уровня помех.

В результате детектирования этого напряжения на’ варикап будет подано отрицательное управляющее напряжение, уменьшающее его емкость. Коэффициент связи между контурами также уменьщится, что приведет к уменьшению полосы пропускания системы (при очень слабой связи \=0,3 полоса пропускания системы со-

ставляет 0,64 полосы одного контура).

Приведенное устройство позволяет изменять полосу пропускания приблизительно в 2 раза.

ару"и® методы регулировки полосы пропускания приведены

в.

9. Радиопомехи и методы борьбы с ними

®

9.1. Классификация помех радиоприему

Виды помех

Любое воздействие, искажающее результат приема сообщения, называют помехой.

Электромагнитной помехой называют электромагнитное колебание, постороннее по отношению к полезному сигналу и искажающее результат приема. Радиопомехой называют электромагнитную помеху в диапазоне радиочастот. Помехи, изменяющие коэффициент передачи тракта для полезного сигнала, называют мультипликатив-

ными. Характерной особенностью этих помех является зависимость их действия от уровня сигнала. В отсутствие сигнала помеха не про-

является, с увеличением сигнала увеличивается воздействие помехи.

Радиопомеха, мешающее действие которой определяется суммированием с полезным радиосигналом, называется аддитивной,

249

Аддитивная радиопомеха при взаимодействии с сигналом в нелинейных элементах тракта может оказаться мультинликативной В зависимости от места возникновения радиопомехи делят на внешние и внутренние по отношению к приемнику Если принять в качестве признака классификации помех природу их происхождения, то помехи можно разделить на атмосферные, индустриальные, космические, излучения посторонних радиостанций, внутренние шумы при-

емника.

Результат воздействия радиопомех зависит не только от свойств

самой помехи, но и характеристик радиоприемника При воздействии на приемник радиопомех в виде кратковременных импульсов

может оказаться, что напряжение на выходе приемника или его элементов от предыдущего импульса не успевает исчезнуть, поэто-

му результат действия такой радиопомехи определяется наложением колебаний от ряда импульсов. Радиопомеху, при которой напря-

жение на выходе приемника от предыдущего импульса не успевает исчезнуть к моменту действия последующих, называют гладкой.

Гладкую помеху, обусловленную хаотической последовательностью

импульсов, называют флуктуационной. Характерной особенностью этой помехи является малая вероятность появления больших уровней, существенно превьмпающих ее эффективное значение [20].

Импульсной радиопомехой называют радиопомеху, при которой

напряжение на выходе приемника от предыдущего импульса успевает практически исчезнуть к моменту появления на выходе следу-

ющего импульса. Очевидно. характерным признаком импульсной

радиопомехи является большой временной интервал между сосед- ними импульсами по сравнению с временем установления выходного напряжения приемника.

Из определения характера помехи следует, что одна ита же радиопомеха может быть импульсной для одних приемников и гладкой для других. Более того, для некоторых блоков приемника радиопомеха может быть импульсной при относительно широкой их

полосе пропускания, а для других— гладкой (при относительно уз- кой полосе пропускания этих блоков).

Особую группу составляют колебания с медленно изменяющей- ся амлитудой, которые можно назвать квазигармоническими радиопомехами. К помехам этого вида относятся радиоизлучения посто-

ронних радиостанций, промышленных и медицинских генераторов высокой частоты. Квазигармонические радиопомехи, обладая относительно узким спектром при большом их уровне, могут перегрузить приемник.

Общая характеристика и электрическая структура радиопомех

Атмосферные радиопомехи. Этот вид радиопомех обусловлен обменом зарядами газовых масс и частиц, перемещающихся в газовой оболочке Земли. Обмен зарядами осуществляется в виде так называемого тихого разряда и путем пробоя газа между массами с большой разностью потенциалов. Особенно большие поме-

250