Автоматическая регулировка усиления радиоприемника как средство улучшения электромагнитной совместимости.
Модель радиоприемника
Автоматическая регулировка усиления (АРУ) приемника – один из видов адаптации РТС, выполняющейся на приемном конце по входному сигналу. Цель АРУ – улучшение качества приема сигналов за счет стабилизации их уровня на выходе приемника при большом динамическом диапазоне на входе.
Вместе с тем АРУ призвано улучшить ЭМС. За счет «загрубления» приемника уменьшается мешающее действие посторонних сигналов, в том числе и непреднамеренных помех.
При работе АРУ в соответствии с уровнем мощности Рс входного сигнала меняется усиление. При пороговом приеме регулируемый пороговый уровень варьирует отРрminдоРрmax, если полезный сигнал принимает значения отРс0 доРсmax. В идеальном случае выходная мощность приемника оказывается постоянной. Для этого случая можно изобразить (в единицах мощности) амплитудную характеристику приемника (рис.18.7).
Рисунок 18.71 – Идеализированная амплитудная характеристика приемника при работе АРУ
Мощность Ρвых поддерживается постоянной во всем динамическом диапазоне входных мощностей полезного сигнала. Это значит, что пороговое значение мощности всегда равно значению мощности входного сигнала, т.е.Рс =Рр, так чтоРс0 =Ppmin, аРmax = Ррmax.
Будем считать, что пороговый уровень приемника устанавливается исключительно под действием полезного сигнала, т.е. приемник достаточно помехоустойчивый, адаптация происходит под влиянием только полезного сигнала.
Пусть радиоприемник входит в состав РТС односторонней связи и принимает сигналы только одного передатчика постоянной мощности. При этом единственной причиной изменения мощности полезного сигнала будем считать изменение расстояния R между передатчиком и приемником.
Некоторые модели полезного сигнала
Рассмотрим две ситуации, в которых осуществляется работа с АРУ.
Ситуация 1. РасстояниеR от приемника до передатчика полезного сигнала – случайная величина с равномерным распределением. Это соответствует случайному равновероятностному положению передатчика на прямой, проходящей через точку расположения приемника. Такое распределение возможно при удалении или приближении передатчика к приемнику с постоянной скоростью, а расстояние между ними – случайная величинаR. Плотность вероятностей запишется в виде:w(R) = 1 / (Rmax – Rmin), (Rmax ≤ R ≤ Rmin).
При идеальной радиосвязи распределение мощности полезного сигнала на входе приемника:
.(18.151)
Распределение (18.7) будет также распределением порогового уровня мощности приемника, устанавливаемого за счет работы АРУ, тогда среднее значение регулируемого порога мощности:
.(18.152)
Таким образом, в данном случае среднее значение порога приема увеличится в число раз, равное корню квадратному из динамического диапазона полезных сигналов.
Ситуация 2. Передатчик РТС равновероятно располагается в любой точке плоской поверхности, ограниченной радиусамиRminиRmax. Радиоприемник находится в центре. МощностьРс сигнала в этом случае будет описываться вероятностным распределением вида:
.(18.153)
а среднее значение регулируемого порога приема равно
.(18.154)