Учебники / УПиОС Плаксиенко_2004

Устройства приема и обработки сигналов

Сравнивая (12.1) и (12.2), отмечаем, что напряжение Uвых при неидеальном фильтре АРУ отличается от Uвых при идеальном, что обусловливает появление искажений сигнала. Эти искажения проявляются в следующем: 1) изменение коэффициента усиления с частотой модуляции приводит к изменению коэффициента модуляции сигнала, при =0 и отрицательной Speг глубина модуляции сигнала уменьшается; 2) напряжение на выходе усилителя оказывается промодулированным не только тоном с частотой F, но и его второй гармоникой с частотой 2F, что приводит к возникновению нелинейных искажений закона модуляции. Эти искажения тем больше, чем больше произведение Sрег М , при Sрег М = 0 искажения отсутствуют.

11.2.8 Схемы регуляторов систем АРУ

Регулируемыми каскадами обычно являются каскады УПЧ и УРЧ. Число регулируемых каскадов зависит от требуемой эффективности АРУ. При глубине регулировки более 40 дБ следует применять два каскада и более. Обычно считают, что один каскад позволяет получить глубину регулировки от 15 до 25 дБ, при этом чтобы избежать значительных нелинейных искажений, сигнал на входе регулируемых каскадов не должен превышать 10 мВ.

Допустимое входное напряжение для регулируемых каскадов на полевых транзисторах может быть несколько большим при прочих равных условиях.

Если используются транзисторы с удлиненной регулировочной характеристикой (ГТ328, ГТ346), то амплитуда входного сигнала может быть увеличена до 150 мВ, при этом максимальная глубина регулировки

46 дБ.

Способы регулирования усиления активных каскадов можно разделить на две группы:

путем изменения режима работы активного элемента по постоянному току (“режимная” регулировка);

путем изменения глубины отрицательной обратной связи. Режимная регулировка осуществляется наиболее просто и исполь-

зуется широко во всех диапазонах частот. Коэффициент усиления регулируют обычно изменяя крутизну активного элемента.

Регулировка путем изменения глубины ООС осуществляется при помощи дополнительных управляемых полупроводниковых приборов, которые работают как элементы с переменными параметрами. Этот способ позволяет получить низкий уровень нелинейных искажений, однако частотный диапазон, в котором схемы таких регуляторов эффективны

231

Устройства приема и обработки сигналов

От этого недостатка свободны цепи регулировки второго типа, в которых, напряжение Eрег вводится в цепь базы (рис. 11.15).

Рис. 11.15

Согласно рис. 11.15 UБЭ0 = U0 – Eрег, поэтому принцип регулировки в обоих случаях одинаков. Достоинство регулировки по схеме рис. 11.15

состоит в том, что ток IРЕГ, равный току делителя IД = (5…10)IБ0, во много раз меньше тока IРЕГ при регулировке по схеме рис. 11.14. Включение в

цепь эмиттера резистора приводит к уменьшению эффективности регулировки, так как он обеспечивает стабилизацию режима не только при изменении температуры, но и при изменении Eрег. При включении этого резистора для обеспечения той же глубины регулирования необходимо подавать большее значение напряжения Eрег. Аналогично осуществляется режимная регулировка в усилителе на ПТ.

Регулировка изменением эквивалентного сопротивления контура. Такая регулировка может осуществляться различными способами. На рис. 11.16 показана схема регулировки с подключенным параллельно контуру диодом VD.

233

Устройства приема и обработки сигналов

Рис. 11.18

Широко используются аттенюаторы на p i n-диодах, обладающих большим диапазоном изменения сопротивления и малой емкостью. На рис. 11.19 показана схема аттенюатора на p i n-диодах; работой которых управляют, изменяя смещение на базе транзистора VT1 с помощью резистора Rрег. При нулевом напряжении регулировки диоды VD1 и VD2 закрыты, a VD3 открыт и затухание аттенюатора минимально. При максимальном напряжении регулировки диоды VD1 и VD2 открыты, а VD3 закрыт и затухание аттенюатора максимально.

235

Устройства приема и обработки сигналов

тывает только от помехи. Постоянная времени фильтра БАРУ во много раз меньше постоянной времени фильтра АРУ.

РУ РУ РУ Ф Д Ф Д Ф Д

Рис. 11.21

Временная регулировка усиления (ВАРУ). Для повышения раз-

личимости целей на фоне отражения от земли и моря в радиолокационных РПрУ применяют системы ВАРУ. Используют специально сформированный управляющий сигнал изменение величины которого по времени соответствует закону изменения амплитуд сигналов отраженных от земной поверхности (6 –12 дБ на октаву времени). Так в ближней зоне действие ВАРУ уменьшает усиление РПрУ и т.д.

Логарифмические усилители. Нередко в системах АРУ используют усилители с логарифмическим законом изменения коэффициента усиления от величины воздействующего сигнала, что позволяет в ряде специальных приемников значительно повысить эффективность регулирования.

Бесшумная АРУ. Создается специальная цепь бесшумной регулировки БШР, управляемая ЕРЕГ. Если ЕРЕГ становится ниже определенного уровня, то цепь БШР вырабатывает напряжение Ез, запирающее усилитель звуковых частот.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы назначение и виды регулировок?

2.Какие способы регулировки усиления резонансного усилителя Вы знаете?

3.Каким образом осуществляется режимная регулировка коэффициента усиления усилителя и каковы ее преимущества и недостатки?

4.Какие схемы аттенюаторов для регулировки коэффициента усиления усилителя Вы знаете и каковы особенности их работы?

5.Нарисуйте структурные схемы обратной, прямой и комбинированной АРУ и проведите их сравнительный анализ.

237

Устройства приема и обработки сигналов

или распределенных реактивных элементах, перестройка которых возможна только в весьма небольших пределах. Поскольку вклад в результирующую нестабильность отклонений f0 пренебрежимо мал, подстройка частоты гетеродина должна устранить влияние только его собственной нестабильности и нестабильности частоты принимаемого сигнала.

С развитием техники радиоприема, и в первую очередь с переходом на СВЧ и более высокочастотные диапазоны (fc > 30 МГц), с повышением помехозащищенности, а также с улучшением эксплуатационных показателей аппаратуры возникла необходимость в автоматизации процесса подстройки частоты гетеродина. Были разработаны специальные радиотехнические устройства, получившие по своему первоначальному предназначению наименование систем автоматической подстройки частоты (АПЧ). Последние являются одной из разновидностей обширного класса систем автоматического регулирования (САР).

Для осуществления АПЧ в приемник вводится специальная цепь, упрощенная структурная схема которой приведена на рис. 11.22.,

Цепь АПЧ

ИЭ Ф РЧ Г

Рис. 11.22

где ИЭ – измерительный элемент; Ф – фильтр; РЧ – регулятор частоты; Г

– гетеродин.

Различают следующие виды АПЧ в зависимости от вида измерительного элемента (ИЭ):

частотной автоматической подстройкой частоты (ЧАПЧ), где в качестве ИЭ используется частотный детектор (дискриминатор) ЧД, который оценивает отклонение частоты напряжения на входе цепи АПЧ от эталонного значения;

фазовой автоматической подстройкой частоты (ФАПЧ), где в качестве ИЭ используется фазовый детектор ФД, оценивающий отклонение фазы напряжения на входе цепи АПЧ от фазы эталонного (опорного) напряжения.

В зависимости от типа цепи или узла РПрУ, дающего опорное значение частоты, с которым сравнивается частота подстраиваемого гетеро-

239