Экзамен УПОР / Лекции Устименко / РПрУ_ раздел 8А_Регулировки усиления в РПрУ
.doc
8. Регулировки в РАДИОПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВАХ
8.1. Общие сведения
Цель регулировок – обеспечение наилучших условий приема сигналов
|
В приемниках наиболее часто осуществляют :
|
Различают регулировки:
|
8.2. Регулировки усиления в приемниках
Необходимость регулирования усиления:
-
Различие в необходимом уровне сигнала на выходе РПрУ
-
Различие в уровне принимаемых сигналов
-
Изменение уровня принимаемого сигнала в процессе приема
-
Возможные искажения при высоком уровне сигнала
Регулировки усиления выполняют как в додетекторном тракте (обычно АРУ), так и в последетекторном тракте (в приемниках звуковой информации регулятор «Громкость»)
Методы осуществления регулировки усиления:
|
Изменением коэффициента передачи усилительного каскада: |
Изменением ослабления аттенюатора |
|
|
8.2.1. Регуляторы на основе изменения режима по постоянному току активного прибора
В
БТ:
В
ПТ:
|
Резонансный усилительный каскад с ручной регулировкой усиления
uр должно быть отрицательным uр может быть сформировано системой АРУ |
Пример: E=12 В, Rб1=8 кОм, Rб2=4 кОм, RЭ=1 кОм
|
|
|
Резонансный дифференциальный усилительный каскад с регулировкой усиления
uр может быть сформировано системой АРУ или подано от потенциометра
uр=0… +4 В |
|
|
Резонансный усилительный каскад на ПТ с регулировкой усиления
uр может быть сформировано системой АРУ или подано от потенциометра
uр = –5… 0 В
|
8.2.2. Регуляторы на основе изменения ослабления аттенюатора
|
|
Должно быть:
|
Потенциометрический регулятор используют в тракте звуковой частоты для регулировки громкости
В додетекторном тракте его использовать нельзя из-за влияния проходных емкостей
В качестве регулируемых сопротивлений здесь используют диоды или полевые транзисторы
|
|
|
Широко используют коммутируемые аттенюаторы со стандартным входным и выходным сопротивлением (обычно 50 Ом)
|
П-образный аттенюатор |
T-образный аттенюатор |
|
|
|
|
|
|
|
A
– коэффициент затухания по напряжению:
|
|
|
Пример: А=3 дБ = 1.41 R1=R3=17.6 Ом R2=292.0 Ом |
R1=R3=8.5 Ом R2=141.9 Ом |
Пример: Ступенчатый аттенюатор на входе приемника. Затухание 0, 20, 40, 60 дБ.
Пример: Ступенчатый аттенюатор DAT31R5PP+ (Mini-Circuits)
|
4.0 x 4.0 x 0.9 мм |
Затухание: 0 – 31.5 дБ Шаг изменения затухания: 0.5 дБ Точность установки затухания: не более 0.1 дБ Управление: параллельное, 6 разрядов Собственные потери: 1.6 – 2.4 дБ Питание: +3 В, ток 0.1 мА |
|
|
IIP3 = +57 дБм P1=24 дБм
|
8.2.3. Инерционная система АРУ с обратной регулировкой
8.2.3.1. Принцип работы
|
|
Um ВХ Um ВЫХ uР K Um ВЫХ
Регулирующее напряжение uР пропорционально амплитуде сигнала на выходе Um ВЫХ – система АРУ с обратной регулировкой
Система реагирует на медленные изменения амплитуды – система АРУ инерционная. Инерционность определяется, в основном, постоянной времени ФНЧ |
|
|
|
Амплитудная характеристика приемника с АРУ
Эффективность работы АРУ оценивают парой чисел
Пример: Амплитуда сигнала на выходе приемника изменяется не более чем на 2 дБ (p) при изменении амплитуды входного сигнала на 80 дБ (m) |
|
В АРУ с обратной регулировкой невозможно получить нулевой наклон амплитудной характеристики
ФНЧ системы АРУ –
однозвенный RC
фильтр, постоянная времени фильтра
Фильтр предотвращает реакцию системы АРУ на полезные изменения амплитуды из-за модуляции сигнала (при АМ)
или
|
Пример. Принципиальная схема инерционной обратной системы АРУ, охватывающей двухкаскадный УПЧ. Регулировка усиления осуществляется изменением режима по постоянному току каскада на биполярном n-p-n транзисторе
|
|
8.2.3.2. Анализ инерционной системы АРУ с обратной регулировкой в статическом режиме
|
|
Модель регулятора:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При малых Um
ВХ:
При
очень больших
Um
ВХ:
|
Для повышения эффективности системы АРУ следует использовать регулятор с большей крутизной SР и усилитель постоянного тока с высоким KУПТ.
Однако при высоком
значении
:
-
Возрастает опасность самовозбуждения системы АРУ
-
Снижается Um ВЫХ – детектор АРУ переходит в режим слабого сигнала
8.2.3.3. Динамика работы инерционной системы АРУ с обратной регулировкой
Система АРУ содержит инерционные элементы. Возникает запаздывание в изменении амплитуды входного сигнала и соответствующей реакции системы
Инерционность в основном сосредоточена в ФНЧ. Характер переходных процессов зависит от структуры и параметров ФНЧ. Обычно используют однозвенный RC ФНЧ
Дифференциальное уравнение с переменными коэффициентами. Решение возможно в частных случаях
Рассмотрим скачок
входного напряжения: Um
ВХ=0 при
t<0 Um
ВХ=
Um
ВХ 0,
при t>0
Решение:
|
|
При t=0:
– система АРУ не успела среагировать При
t
:
– установившийся режим
Постоянная времени зависит от перепада амплитуды входного сигнала. При большем перепаде процесс происходит быстрее
|
Если ФНЧ 1-го порядка, то переходной процесс апериодический
При ФНЧ 2-го порядка переходной процесс колебательный
При ФНЧ 3-го порядка возможно самовозбуждение петли АРУ
Порядок ФНЧ петли (эквивалентного ФНЧ) может стать высоким из-за наличия высокодобротных полосовых фильтров в тракте УПЧ
8.2.3.4. Пример инерционной системы АРУ с обратной регулировкой. Приемник с цифровой обработкой сигналов и микропроцессорной системой управления
Глубина регулировки усиления: 60 дБ (вх.АТТ) + 14 дБ (УРЧ) + 31.5 дБ (АТТ УПЧ) = 105.5 дБ
8.2.4. Другие виды систем АРУ
8.2.4.1. Система инерционной АРУ с прямой регулировкой
|
|
Um ВХ uР K Um ВЫХ
Регулирующее напряжение uР пропорционально амплитуде сигнала на входе Um ВХ – система АРУ с прямой регулировкой
Система позволяет получить нулевой наклон амплитудной характеристики
Прямая АРУ обладает низкой долговременной стабильностью, т.к не имеет информации о результате своей работы
В чистом виде не применяется. Используют в сочетании с обратной АРУ – АРУ с комбинированной регулировкой
|
8.2.4.2. Быстродействующая АРУ (БАРУ)
|
|
Быстродействие находится в противоречии с глубиной регулировки
В БАРУ отдельные каскады охватывают собственной системой АРУ с высоким быстродействием
Применяют, а частности, в приемных устройствах импульсной радиолокации
|
8.2.4.3. Программируемая (временная) АРУ
|
|
Регулировку усиления проводят по заранее заданному закону Применяют в приемных устройствах радиолокационных систем
|
8.2.4.4. Ключевая (стробирующая) АРУ
|
Детектор оценивает уровень сигнала в моменты действия короткого стробирующего импульса Между стробирующими импульсами коэффициент усиления приемного тракта сохраняется неизменным
Применяют, в частности, в телевизионных приемниках
В наземном ТВ используют ОМ с частично подавленной несущей. Уровень радиосигнала зависит от характера передаваемой информации. Обычная инерционная система АРУ при этом работает плохо, изменяя коэффициент усиления тракта в зависимости от сюжета
Оценку уровня система ключевой АРУ проводит в момент действия строчных синхроимпульсов, когда уровень радиосигнала не зависит от передаваемого изображения
|
|
