4.3.3 Усилители с логарифмической амплитудной характеристикой

В усилителях с логарифмической амплитудной характеристикой (ЛАХ) дифференциальный коэффициент усиления К_ЛАХ обратно пропорционален амплитуде входного сигнала. Эти усилители обладают весьма широким динамическим диапазоном.

Дифференциальный коэффициент усиления усилителя с ЛАХ равен отношению бесконечно малого приращения выходного напряжения dU_вых к бесконечно малому приращению входного напряжения dU_вх и выражается формулой

К_ЛАХ = dU_вых/dU_вх = а/dU_вх, (4.18)

где а − коэффициент пропорциональности. Из выражения (4.18) (после интегрирования) следует, что U_вых = a lnU_вх + c, где с − постоянная интегрирования.

Нетрудно получить, что

U_вых = К_оU_вх[ln (U_вх/U_{вх н} + 1)], (4.19)

где U_{вх н} − входное напряжение, соответствующее переходу от линейного участка амплитудной характеристики к логарифмическому, К_о − коэффициент усиления в линейном режиме (при U_вх < U_{вх н}).

Из выражения (4.19) следует, что для того, чтобы дифференциальный коэффициент усиления был обратнопропорционален амплитуде входного сигнала, АХ УПЧ должна быть логарифмической (рис.4.13).

На рис.4.13 обозначено: U_{вх н} − начало логарифмического участка ЛАХ; U_{вх к} − верхняя граница логарифмического участка, которая определяется максимальной амплитудой флюктуаций мешающих колебаний.

Рис.4.13. Логарифмическая амплитудная характеристика УПЧ

УПЧ с ЛАХ позволяют сжимать амплитуду флюктуаций мешающих колебаний до уровня амплитуд внутреннего шума приемника и, тем самым, предотвращать перегрузку приемного устройства, не теряя чувствительности после воздействия интенсивных помех.

При этом

т.е. ДД сжимается в D_треб/ (ln D_треб + 1) раз.

Приемник с ЛАХ обеспечивает практически безынерционную нормировку входных сигналов, не теряет чувствительности после прихода сильных сигналов и имеет собственные шумы, незначительно превышающие шумы обычного приемника.

Если характер АШП аналогичен характеру шума приемника, то интенсивность помех на выходе приемника практически не зависит от их интенсивности на входе.

Недостатками усилителей с ЛАХ являются: зависимость времени задержки сигнала от его амплитуды на входе усилителя; зависимость полосы пропускания от уровня входных сигналов; расширение спектра флюктуаций сигналов пассивных помех.

В радиоприемных устройствах РЛС РТВ находят применение различные разновидности УПЧ с ЛАХ.

УПЧ с последовательным детектированием. В состав такого усилителя входят n однотипных последовательно включенных усилителей-ограничителей (рис.4.14). Вход каждого каскада подключен через амплитудный детектор к сумматору.

На практике в логарифмических усилителях используется кусочно-линейная аппроксимация логарифмической характеристики (рис.4.15).

Рис.4.14. Логарифмический усилитель с последовательным детектированием

Динамический диапазон приемо-индикаторного тракта РЛС при применении УПЧ с ЛАХ расширяется до 50-60 дБ.

Таким образом, обеспечение требуемого динамического диапазона тракта приема и выделения сигналов РЛС является необходимым условием повышения эффективности таких методов защиты как метод «силовой» борьбы, метод пространственной, поляризационной и частотной селекции.