Mazda4you.ru

Мазда №4
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) предназначается для сохранения заданного постоянства выходного напряжения приемника в условиях изменения уровня принимаемых сигналов. Существует два основных типа систем АРУ:

— система АРУ с обратной связью (система регулировки «назад» или обратная регулировка);

— система АРУ без обратной связи (система «вперед» или прямая регулировка).

Возможна также комбинированная схема, сочетающая обратную и прямую регулировки.

На рисунке 118 показана структурная схема обратной АРУ.

Она обеспечивает уменьшение усиления с увеличением уровня сигнала и увеличение усиления при уменьшении уровня сигнала. Сигнал с выхода тракта УПЧ подается на амплитудные детекторы сигнала Д и АРУ ДАРУ. С детектора напряжение через фильтр нижних частот ФНЧ подводится к регулируемым каскадам, в которых регулировка усиления осуществляется одним из способов.

Рисунок 118– Структурная схема АРУ с обратной связью (регулировка «назад»)

В случае режимной регулировки управляющее напряжение с детектора АРУ подается на управляющие электроды (в цепи базы, затвора и т.п.) усилительных приборов регулируемых каскадов. Если сигнал на входе приемника имеет нормальную величину, то на управляющих электродах усилительных приборов действует напряжение, соответствующее исходной (нормальной) рабочей точке. Увеличение уровня несущего сигнала приводит к увеличению напряжения выпрямленного напряжения. Это напряжение через фильтр подается на управляющие электроды усилительных приборов регулируемых каскадов и снижает их усиление.

Основная особенность схемы АРУ с обратной связью – невозможность обеспечения полного постоянства выходного напряжения, так как сам процесс регулирования предполагает наличие изменений напряжения сигнала. Можно уменьшить эти изменения до незначительной величины, но полностью устранить нельзя.

Система АРУ с прямым регулированием (рис.119) характерна тем, что регулируемые каскады находятся после узла, с которого поступает сигнал на детектор АРУ.

Если попытаться охватить регулировкой первые каскады приемника, то в цепи АРУ необходимо такое же усиление, что и в основном канале. Это сильно усложняет схему приемника. Если же снимать напряжение для АРУ с какого-то промежуточного каскада, то все предыдущие не будут подвергаться регулировке и могут перегружаться.

Рисунок 119 – Структурная схема прямой АРУ

Преимуществом АРУ «вперед» является возможность получить при определенных условиях строгое постоянство выходного напряжения приемника, а при необходимости – даже падение его с ростом входного сигнала. Однако ее очень сложно выполнить как в конструктивном отношении, так и с точки зрения подбора характеристик регулируемых элементов, и поэтому в приемниках АРУ «вперед» используется очень редко.

Рассмотрим более подробно различные виды обратной АРУ. Используются простая АРУ, АРУ с задержкой, АРУ с задержкой и усилением.

В простой АРУ напряжение с детектора АРУ, который можно совместить с детектором сигнала, через фильтр НЧ подается на регулируемые каскады при любых, даже при самых малых, уровнях входного сигнала.

Рисунок 120 – Амплитудные характеристики приемника:

1 – без АРУ; 2 – при простой АРУ; 3 – при АРУ с задержкой;

4 – при АРУ с задержкой и усилением

Из сравнения амплитудных характеристик приемника (рис.120) без АРУ (1) и с простой АРУ (2) видно, что при этой АРУ коэффициент усиления приемника уменьшается не только для больших сигналов, но и для самых маленьких, когда уменьшение усиления не имеет смысла. Это основной недостаток простой АРУ, и поэтому она применяется редко и только в простейших радиовещательных приемниках. Недостатки простой АРУ устраняются использованием АРУ с задержкой. Основное отличие АРУ с задержкой от простой в том, что пока уровень несущей на входе приемника не превосходит величины соответствующей номинальной чувствительности, детектор АРУ закрыт напряжением задержки Ез и система АРУ не работает.

Автоматическая регулировка усиления фильтр

Системы автоматической регулировки усиления (АРУ) широко применяются в радиоприемных устройствах различного назначения, они предназначены для стабилизации уровня сигнала на выходе усилителей при большом динамическом диапазоне изменения входного сигнала, достигающим, например, в радиолокационных приемниках 60-100 дБ. При таком диапазоне изменения входного сигнала и отсутствии системы АРУ нарушается нормальная работа приемных устройств, что проявляется в перегрузке последующих каскадов приемника. В системах автоматического сопровождения цели РЛС

перегрузка каскадов приемника приводит к искажению амплптудной модуляции, к снижению коэффициентов усгяления, вплоть до срыва сопровождения. В системах стабилизации частоты большой динамический диапазон изменения сигнала вызывает изменение крутизны дискриминационной характеристики, что резко снижает качество работы системы.

Системы АРУ делятся на три основных типа [7]: 1) с обратной связью (с обратным действием); 2) без обратной связи (прямого действия); 3) комбинированные. Существуют одно- и многопетлевые системы АРУ с непрерывной и цифровой регулировкой.

«Функциональная схема системы АРУ с обратной связью показана на рис, 1.13.

Рис. 1.13. Функциональная схема АРУ

Рис. 1.14.. Схема регулируемого каскада

Входное напряжение поступает на усилитель (У) с регулируемым коэффициентом усиления. Выходное напряжение этого усилителя детектируется, после чего суммируется с напряжением задержки Суммарное напряжение усиливается усилителем постоянного тока (УПТ) и подается на фильтр нижних частот (ФПЧ). Напряжение с ФНЧ используется для регулировки коэффициента усиления входного сигнала. Зависимость коэффициента усиления усилителя входного сигнала от управляющего напряжения называют регулировочной характеристикой. В общем случае эта характеристика нелинейная, однако приближенно она может быть заменена линейной зависимостью вида

Читать еще:  Регулировка датчика положения дроссельной заслонки 1zz

где коэффициент усиления при управляющем напряжении, равном нулю; а — крутизна регулировочной характеристики,

Изменение коэффициента усиления может быть достигнуто различными способами: путем включения управ-? ляемого аттенюатора, изменением крутизны характеристик электронных приборов и др. [7]. В качестве примера на рис. 1.14 показана схема усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, в котором управляющее напряжение подается на базу транзистора VT. При увеличении управляющего напряжения напряжение на базе повышается, в результате чего коэффициент усиления каскада уменьшается.

Эффект стабилизации уровня выходного напряжения достигается за счет того, что с ростом урбйня увеличивается и управляющее напряжение под действием которого в соответствии с выражением (1.22) уменьшается коэффициент усиления усилителя входного сигнала, что приводит к снижению уровня выходного сигнала.

Для того чтобы не снижать усиление при слабых входных сигналах и начать управление коэффициентом усиления усилителя только при достижении входным сигналом определенного уровня в систему АРУ подают напряжение задержки . В результате напряжение управления появится только в том случае, когда напряжение с амплитудного детектора превысит напряжение задержки.

ФНЧ в цепи обратной связи системы АРУ предназначен для передачи управляющего напряжения с частотами изменения уровня выходного напряжения АРУ. При этом ФНЧ не должен пропускать колебания упрайляющего напряжения с частотами спектра полезной модуляции сигнала в противном случае происходит демодуляция входного сигнала, ослабляющая выходной сигнал.

Непосредственно из схемы рис. 1.13 следует, что напряжение на выходе УПТ

где — коэффициент передачи детектора.

Управляющее напряжение на выходе ФНЧ находят из следующего дифференциального уравнения:

Напряжение на выходе системы АРУ

Уравнениям (1.23) — (1.25) соответствует структурная схема системы изображенная на рис. 1.15. В этой схеме нелинейное звено описывается зависимостью

Рис. 1.15. Структурная схема системы АРУ

Отличительной особенностью системы АРУ по сравнению с системами РА, рассмотренными в предыдущих параграфах, является зависимость коэффициента передачи системы от времени, что происходит из-за наличия в системе (рис. 1.15) звена с коэффициентом передачи Кроме того, из-за нелинейного звена с характеристикой (1.26) система АРУ является нелинейной. Анализ нелинейных систем с переменными параметрами является сложной задачей.

Рис. 1.16. Регулировочные характеристики системы АРУ

В установившемся режиме при постоянном уровне напряжения на входе системы АРУ из уравнений (1.23) — (1.26) следуют следующие соотношения:

где коэффициент усиления УПТ.

Уравнение (1.27) определяет регулировочную

характеристику системы АРУ с обратной связью (кривая 2 на рис. 1.16), на этом же рисунке изображена характеристика без АРУ (кривая 1) и регулировочная характеристика с идеальной системой АРУ (кривая 3).

Устройство шумовой автоматической регулировки усиления

Устройство шумовой автоматической регулировки усиления

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для поддержания постоянного уровня шумов на выходе приемного тракта. Достигаемый технический результат — защита от перегрузок усилителя приемника, вызванных импульсными шумовыми помехами, длительность действия которых соизмерима с длительностью импульсов принятых сигналов. Указанный результат достигается за счет того, что заявленное устройство содержит последовательно соединенные приемник, первый детектор автоматической регулировки усиления (АРУ), первый усилитель и фильтр, при этом на пороговый вход детектора АРУ подается напряжение задержки, выход приемника соединен с детектором приемника, выход которого является выходом устройства, а также содержит схему совпадения, последовательно соединенные фильтр помехи, второй детектор АРУ, второй усилитель, первое пороговое устройство, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения, последовательно соединенные фильтр сигнала, третий детектор АРУ, третий усилитель, второе пороговое устройство, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа, вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу фильтра, а выход — к управляющему входу приемника, вход которого соединен с выходом фильтра сигнала, вход фильтра сигнала соединен с входом фильтра помехи и является входом устройства, при этом на пороговые входы второго и третьего детекторов АРУ подается напряжение задержки. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано для поддержания постоянного уровня шумов на выходе приемного тракта.

Известна схема шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ) [1, с.292], содержащая усилитель промежуточной частоты (УПЧ), амплитудный детектор, пороговое устройство, генератор стандартных импульсов, селектор дальности, счетчик и управляющее устройство. Недостатком устройства является низкое быстродействие, так как схема ШАРУ включается только в промежуток времени, когда сигналы от целей отсутствуют.

Известна также схема АРУ «вперед» [2, с.20, рис.а], содержащая УПЧ, детектор, выходной усилитель, детектор АРУ и усилитель АРУ. Данное устройство предназначено для борьбы с перегрузкой усилителя, вызванной помехами, длительность действия которых значительно превышает длительность импульсов сигналов. Однако импульсные помехи, длительность которых имеет тот же порядок, что и длительность сигнальных импульсов, будут проходить на выход без искажений [3, с.213]. Таким образом, недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Читать еще:  Регулировка клапанов 417 двигатель в два приема

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к предлагаемому изобретению) является схема АРУ [3, с.197, рис.5.7], содержащая последовательно соединенные приемник, детектор АРУ, усилитель и фильтр, выход которого подключен к управляющему входу приемника, вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом детектора приемника, выход которого является выходом устройства.

Напряжение с выхода приемника детектируется детектором АРУ, куда подается напряжение задержки (Е3). Результирующее напряжение на выходе детектора АРУ есть разность напряжений на входе детектора АРУ и напряжения задержки. Оно через усилитель и фильтр поступает на регулируемые каскады приемника для изменения его коэффициента усиления. Для того чтобы сигнальный импульс не искажался, инерционность устройства АРУ выбирается в несколько раз больше его длительности. То есть, данное устройство предназначено для борьбы с перегрузкой усилителя, вызванной помехами, длительность действия которых значительно превышает длительность импульсов сигналов. Однако импульсные помехи, длительность которых имеет тот же порядок, что и длительность сигнальных импульсов, будут проходить на выход без искажений [3, с.213].

Таким образом, недостатком этого устройства является низкое быстродействие.

Задача, на решение которой направленно заявляемое устройство, состоит в повышении его быстродействия.

Технический результат заключается в защите от перегрузок усилителя, вызванных импульсными шумовыми помехами, длительность действия которых соизмерима с длительностью импульсов сигналов.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные приемник, первый детектор АРУ, первый усилитель и фильтр, на пороговый вход детектора АРУ, подается напряжение задержки, выход приемника соединен с детектором приемника, выход которого является выходом устройства, дополнительно введены схема совпадения, последовательно соединенные фильтр помехи, второй детектор АРУ, второй усилитель, первое пороговое устройство, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения, последовательно соединенные фильтр сигнала, третий детектор АРУ, третий усилитель, второе пороговое устройство, выход которого соединен со вторым входом схемы совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа, вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу фильтра, а выход — к управляющему входу приемника, вход которого соединен с выходом фильтра сигнала, вход фильтра сигнала соединен со входом фильтра помехи и является входом устройства, на пороговые входы второго и третьего детекторов АРУ подается напряжение задержки.

Сущность изобретения основана на использовании частотных различий сигналов и помехи, ширина спектра которой превышает ширину спектра сигнала.

Структурная схема предложенного устройства приведена на чертеже.

Предложенное устройство шумовой автоматической регулировки усиления состоит из фильтра сигнала 1, приемника 2, детектора приемника 3, фильтра помехи 4, второго детектора АРУ 5, третьего детектора АРУ 6, первого детектора АРУ 7, второго усилителя 8, третьего усилителя 9, первого усилителя 10, первого порогового устройства 11, схемы совпадения 12, второго порогового устройства 13, сумматора 14, фильтра 15, ключа 16, соединенных как показано на чертеже.

Назначение элементов схемы ясны из их названия.

Устройство работает следующим образом.

При формировании управляющего напряжения используются частотные различия сигналов и активной шумовой помехи (АШП), ширина спектра которой превышает ширину спектра сигнала. АШП проходит через фильтр сигнала 1 и фильтр помехи 4, полоса пропускания которого не совпадает со спектром сигнала, детектируется соответственно третьим 6 и вторым 5 детекторами АРУ, на пороговые входы которых подается напряжение задержки (Е3). Результирующее напряжение на выходах второго 5 и третьего 6 детекторов АРУ есть разность напряжений на входе детектора и напряжения задержки. Они через второй 8 и третий 9 усилители и соответственно через первое 11 и второе 13 пороговые устройства поступают на схему совпадения 12, которая срабатывает, если АШП присутствует на выходах обоих фильтров сигнала 1 и помехи 4. Схема совпадения 12 открывает ключ 16 и управляющее напряжение с выхода второго усилителя 8 через сумматор 14 поступает на регулируемые каскады приемника 2 для изменения его коэффициента усиления. Так как для настройки не используется полезный сигнал, то быстродействие данного устройства может быть менее длительности сигнала. Если помеха не проходит через фильтр помехи 4, то схема работает как обычная схема АРУ (прототип). Напряжение с выхода приемника детектируется первым детектором АРУ 7, куда подается напряжение задержки (Е3). Результирующее напряжение на выходе первого детектора АРУ 7, есть разность напряжений на его входе и напряжения задержки. Оно через первый усилитель 10, фильтр 15 и сумматор 14 поступает на регулируемые каскады приемника для изменения его коэффициента усиления.

Читать еще:  Регулировка топливных форсунок дизель

Таким образом, предложенное устройство обладает высоким быстродействием и обеспечивает защиту от перегрузок усилителя, вызванных импульсными шумовыми помехами, длительность действия которых соизмерима с длительностью импульсов сигналов.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны устройства, обладающие высоким быстродействием и обеспечивающие защиту от перегрузок усилителя, вызванных импульсными шумовыми помехами, длительность действия которых соизмерима с длительностью импульсов сигналов.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления и материалы широко распространенной технологии.

1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1983. — 536 с.

2. Электроника: Энциклопедический словарь / Гл.ред. В.Г.Колесников, — М.: Сов. энциклопедия, 1991. — 688 с.: ил.

3. Защита от радиопомех. Под ред. Максимова М.В. М.: Сов. радио, 1976. — 496 с.

Устройство шумовой автоматической регулировки усиления, содержащее последовательно соединенные приемник, первый детектор автоматической регулировки усиления (АРУ), первый усилитель и фильтр, на пороговый вход детектора АРУ подается напряжение задержки, выход приемника соединен с детектором приемника, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены схема совпадения, последовательно соединенные фильтр помехи, второй детектор АРУ, второй усилитель, первое пороговое устройство, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения, последовательно соединенные фильтр сигнала, третий детектор АРУ, третий усилитель, второе пороговое устройство, выход которого соединен с вторым входом схемы совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа, вход которого подключен к выходу второго усилителя, а выход соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу фильтра, а выход — к управляющему входу приемника, вход которого соединен с выходом фильтра сигнала, вход фильтра сигнала соединен с входом фильтра помехи и является входом устройства, на пороговые входы второго и третьего детекторов АРУ подается напряжение задержки.

Основы радиолокации

В большинстве радиолокационных приемников для обеспечения линейной обработки (без ограничения амплитуды) принятых сигналов применяются те или иные средства для управления уровнем общего усиления.

EnglishRussian (Cyrillic)German
STCsensitivity
time
control
Временная
Автоматическая
Регулировка
Усиления
entfernungs- (also: zeit-) abhängige
automatische Verstärkungsregelung
(Siemens- Neudeutsch: GTC: Gain Time Control)
AGCautomatic
gain
control
Шумовая
Автоматическая
Регулировка
Усиления
rauschabhängige
Automatische
Verstärkungs-
Regelung
MGCmain
gain
control
Ручная
Регулировка
Усиления
Handregelung
log amplogarithmic
amplifier
Логарифмический усилительlogarithmischer Verstärker

Таблица 1. Методы регулировки усиления

Временная автоматическая регулировки усиления (ВАРУ)

Зависимость коэффициента усиления приемника от времени при использовании метода ВАРУ

Diagram of the sensitivity time control: the gain is a function of the echoes time delay; © 2009 Christian Wolff

Зависимость коэффициента усиления приемника от времени при использовании метода ВАРУ

Одной из особенностей функционирования приемников радиолокаторов является то, что амплитуды принимаемых ими эхо-сигналов могут изменяться в очень широких пределах в зависимости от дальности до цели. По этой причине настройки усиления приемника, предпочтительные для эхо-сигналов целей на малых дальностях, не подходят для приема сигналов, отраженных целями, находящимися на больших дальностях. Коэффициент усиления приемника должен быть максимальным для эхо-сигналов целей на больших дальностях и минимальным для эхо-сигналов ближних целей. Очевидно, что коэффициент усиления должен изменяться в зависимости от времени: быть минимальным в начале периода зондирования и постепенно увеличиваться по мере увеличения времени запаздывания эхо-сигналов. Схему, реализующую регулировку коэффициента усиления в зависимости от времени в пределах одного периода зондирования, называют схемой временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ) или аттенюатором с переменным коэффициентом ослабления.

Временная автоматическая регулировка усиления реализуется путем подачи меняющегося во времени напряжения смещения на усилительные каскады усилителя промежуточной частоты. На Рисунке 1 линией красного цвета показана типовая зависимость коэффициента усиления от времени. Зеленой линией показана зависимость амплитуды сигнала на входе приемника. Во время генерирования в передатчике и излучения зондирующего сигнала схема ВАРУ уменьшает коэффициент усиления приемника до нуля для того, чтобы предотвратить усиление сигнала передатчика, просачивающегося в приемный тракт (сигнал «пролаза»). После окончания излучения зондирующего сигнала напряжение ВАРУ начинает расти, постепенно увеличивая коэффициент усиления приемника. В идеальном случае коэффициент усиления приемника должен увеличиваться прямо пропорционально четвертой степени дальности (R 4 ), то есть обратно пропорционально уменьшению мощности эхо-сигнала. На практике эту зависимость часто заменяют экспоненциальной функцией, легко реализуемой в виде напряжения на заряжающемся конденсаторе.

Регулировку коэффициента усиления приемника при помощи ВАРУ обычно ограничивают дальностью около 50 миль. Считается, что в большинстве случаев сигналы, отраженные целими, находящимися ближе 50 миль еще могут перегрузить приемник (ввести его в насыщение), а после 50 миль это уже маловероятно и регулировка усиления уже не требуется.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector