Недостатки логарифмических приемников.

1. Зависимость времени задержки выходного сигнала относительно входного от амплитуды (мощности) входного сигнала. При изменении входного сигнала 30-40 дБ время задержки изменяется на несколько микросекунд, что вызывает большие ошибки измерения дальности в РЛС.

2. Ошибки измерения координат целей на средних дальностях при использовании логарифмических приемников значительно превышают ошибки при использовании линейных приемников. Это затрудняет применение логарифмических приемников в системах точного измерения координат целей. В частности, в РЛС перехвата и прицеливания с логарифмическими приемниками к моменту пуска ракеты ошибка измерения координат целей может на порядок превышать ошибку при использовании линейного приемника.

3. Вследствие безынерционности нормировки сигнала наблюдается эффект демодуляции сигнала.

4. Чувствительность к отклонению и искажению амплитудной характеристики относительно оптимальной (расчетной). Последнего недостатка лишен усилитель с автоматически регулируемыми коэффициентами усиления и полосой пропускания, зависящей от уровня мощности.

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) предназначена для поддержания неизменным уровня выходного сигнала при значительном изменении амплитуды входного сигнала. Нормирующее действие АРУ достигается подачей отрицательного смещения на каскады приемного устройства, при этом рабочая точка смещается в область характеристики с малым коэффициентом усиления.

Для оценки эффективности АРУ рассмотрим ее основные свойства. Напряжение на выходе усилителя промежуточной частоты с АРУ.

где - регулировочная характеристика АРУ.

Нормирующие свойства АРУ определяются динамическим свойствами ее регулировочной характеристики.

Если передаточная функция фильтра АРУ описывается однозвенным оператором вида

То при линейной аппроксимации регулировочной характеристики (рис. 32) и можно записать [10]

где - эквивалентная постоянная времени; - постоянная времени фильтра АРУ; - эквивалентный коэффициент усиления системы АРУ; - тангенс угла наклона регулировочной характеристики; - максимальный коэффициент усиления усилителя при ; - коэффициент усиления цепи обратной связи, равный произведению коэффициентов передачи детектора и усилителя АРУ .

Эквивалентная постоянная времени определяет возможности восстановления системы для приема сигнала после воздействия мощной помехи. Уменьшение ограничивается допустимым искажением полезного сигнала. Для быстродействующей регулировки усиления (БАРУ) . Схемы БАРУ повышают помехоустойчивость РЛС по отношению к импульсным помехам большой длительности и к помехам, представляющим собой незатухающие немодулированные и модулированные по амплитуде и частоте колебания. Регулировку усиления можно проводить и по сигналу помехи. Эта регулировка широко используется при воздействии нестационарных помех.

Если на приемной стороне известен характер изменения уровня принимаемого сигнала, то поддержание постоянства выходного сигнала (например, нормировка уровня сигнала по дальности) достигается изменением коэффициента усиления приемника во времени (ВАРУ) по определенному закону. Обычно применяют увеличение усиления во времени по экспоненциальному закону, что обеспечивает примерно одинаковую мощность сигналов от целей по всей дальности и ослабляет сигналы, принимаемые станцией за счет бокового и заднего излучения антенной системы. В реальных условиях из-за нелинейной зависимости коэффициентов усиления каскадов УПЧ и УВЧ от напряжения смещения для получения требуемой характеристики ВАРУ необходимо изменять напряжение, регулирующее усиление приемника, по закону более сложному, чем экспоненциальный. Это приводит к значительным техническим трудностям. Указанные трудности не возникают в случае применения логарифмического приемника с ВАРУ [94].

Недостатки приемников с АРУ:

- низкая помехоустойчивость относительно прерывистых помех, действие которых основано на использовании переходных процессов, протекающих в усилителе с регулируемым коэффициентом усиления;

- подавление, при определенных условиях, слабого сигнала сильным и зависимость быстродействия АРУ от интенсивности входного сигнала.

Для амплитудной селекции используют три разновидности селекторов:

- максимальной амплитуды для селекции импульсов, амплитуда которых превышает некоторый фиксированный уровень напряжения ( > );

- минимальной амплитуды для селекции импульсов, амплитуда которых меньше некоторого фиксированного уровня напряжения ( > );

- заданной амплитуды для селекции импульсов, амплитуда которых заключена в некотором интервале < < , где и - соответственно минимальный и максимальный пороги селектора.

Селекторы максимальной амплитуды осуществляют ограничения снизу и используются, например, для отделения импульсов полезного сигнала от импульсов помех с меньшими амплитудами, улучшения отношения сигнала к шумовой помехе и т. д.

Выходная характеристика селектора максимальной амплитуды изображена на рис. 33. Частным случаем селектора максимальной амплитуды являются селекторы полярности импульсов.

Селекторы минимальной амплитуды выделяют импульсы, амплитуда которых лежит ниже уровня ограничения. Структурная схема селектора и выходная характеристика показана на рис. 34. Продифференцированные входные импульсы поступают на сумматор, куда также поступают отселектированные на время, меньшее длительности импульса. Отселектированные импульсы компенсируют отрицательный выброс, соответствующий срезу продифференцированного импульса. При < такой компенсации не происходит. Так как селектор полярности пропускает только отрицательные импульсы, то на его выход сигнал проходит только при < .

Частным случаем селектора минимальной амплитуды является ограничитель по максимуму, осуществляющий ограничение амплитуды импульсных помех (рис. 35). Эффективность ограничения как средства борьбы с импульсной помехой зависит от степени согласования параметров приемного устройства с параметрами принимаемого сигнала и их отличия от параметров мешающих импульсов.

При воздействии импульсной помехи на приемное устройство с ограничителем помеха не будет вызывать ошибок при выполнении условия [97]

где уровень ограничения; - длительность импульсной помехи на уровне ограничения; - пикфактор сигнала; - пиковое значение сигнала: ; - максимальная частота сигнала.

Неизбежные при ограничении искажения полезного сигнала можно уменьшить, применяя экстраполяцию сигнала в течение времени ограничения [19].

Управляющее устройство с помощью запирающих устройств отключает от выходного каскада усилитель и подключает устройство памяти, с которого снимается экстраполированное значение сигнала. Фиксированный уровень напряжения селектора максимальной амплитуды, используемый в схеме, и определяет уровень ограничения входных сигналов.

Уровень ограничения можно изменять в соответствии с изменением уровня принимаемого полезного сигнала. Энергия помех на выходе ограничителя со следящим порогом в 2-10 раз меньше энергии помех на выходе ограничителя с постоянным уровнем ограничения [20].

Амплитудный селектор третьего вида представляет комбинацию селекторов максимальной и минимальной амплитуд. Структурная схема и выходная характеристика такого селектора показаны на рис. 37. Амплитудный селектора третьего вида можно реализовать на селекторах максимальной амплитуды (рис. 38). Сигналы, уровень которых ниже минимального уровня , не проходят через селектор 1 с пороговым напряжением . Сигналы, превышающие уровень , выделяются селектором 2 с пороговым напряжением и используются как запирающие импульсы.

Наличие нелинейных элементов в схемах амплитудной селекции отрицательно сказывается при воздействии сосредоточенных помех. Для сохранения удовлетворительной избирательности узкополосных сигналов при одновременном подавлении импульсных помех используется схема ШОУ (рис. 39). Схема состоит из широкополосного и узкополосного усилителей, разделенных ограничителем. Так как на выходе широкополосного усилителей, разделенных ограничителем. Так как на выходе широкополосного усилителя импульсные помехи сохраняют малую длительность, а их амплитуда ограничивается в следующем каскаде, то энергия таких помех на входе узкополосного усилителя невелика. Полоса пропускания узкополосного усилителя согласована с длительностью полезного сигнала, которая больше длительности помехи. Поэтому отношение сигнал/помеха на выходе схемы ШОУ пропорционально отношению их длительностей:

где - длительность сигнала; - длительность импульсной помехи; - коэффициент согласования параметров фильтра узкополосного усилителя с параметрами сигнала; при идеальном согласовании и

Схему ШОУ можно также применять при заградительной частотно-модулированной и скользящей помехах при больших скоростях изменения ее частоты и т. п. При помехах, спектральные характеристики которых близки к характеристикам полезного сигнала, защитные свойства схемы ШОУ уменьшаются.

Схема ШОУ защищает приемник простых сигналов () от коротких импульсных помех, но не обеспечивает защиты от помех, длительность которых сравнима или больше длительности полезного сигнала.

Для приемника сложных сигналов () защиту от импульсных помех целесообразно выполнять по обратной схеме: узкополосный усилитель – ограничитель – широкополосный усилитель (УОШ) [36].

Помехоустойчивость селектора по амплитуде меньше помехоустойчивости селекторов, использующих частотные или временные различия сигналов и помех, так как амплитуда сигнала может больше искажаться вследствие нестабильности канала связи и действия помех. Большей помехоустойчивостью отличаются селекторы, использующие в качестве разделительного признака поляризацию сигнала. Качество селекции можно повысить, комбинируя селекцию по амплитуде с другими видами, в частности с селекцией по форме.

Так, для выделения истинной цели среди ложных можно использовать амплитуду импульса и его длительность, отсчитанные не менее чем на двух уровнях. Для селекции пассивных помех можно использовать характер огибающей сигнала.

Для обнаружения близких к прямоугольным видеоимпульсов на фоне экспоненциальных затухающих помех с показателем экспоненты достаточно проверить выполнение неравенства . Экспериментальная проверка показала работоспособность простейшей модели при отношении энергии сигнала к энергии помехи - [34].

Для разделения сигналов вида и т. д. можно использовать различие их формы. Пусть на вход поступает сигнал . Разделительное устройство реализует следующие операции:

Структурная схема разделительного устройства показана на
рис. 40. Так как для селекции по форме необходим значительный объем априорной информации и использование сложных признаков сигналов, то селекторы по форме получаются громоздкими и требуется машинная обработка сигналов.

Дата добавления: 2015-07-12