Принципы построения систем АРУ различного типа.

Принцип построения системы АРУ определяется ее назначением, заданной эффективностью работы и зависит от выбранного способа подачи напряжения регулирования с выхода АРУ на регулируемый усилитель приемного устройства.

Обратная АРУ.

Структурная схема системы обратной АРУ показана на рис.2.15.

Рис.2.15. Структурная схема обратной АРУ.

В обратной АРУ схема АРУ подключена к выходу регулируемого УПЧ и напряжение регулирования вырабатывается в результате детектирования выходного напряжения усилителя, т.е.:

U_р = К_АРУ U_вых (2.15)

При увеличении входного сигнала U_вх увеличивается напряжение на выходе УПЧ U_вых инапряжение регулирования U_р возрастает. При подаче на усилительные каскады УПЧ напряжение регулирования уменьшает их коэффициент усиления К_о.

Напряжение на выходе УПЧ:

U_вых = К₀ U_вх (2.16)

Так как при увеличении входного сигнала U_вх коэффициент усиления К_о УПЧ уменьшается, то напряжение на выходе усилителя U_вых увеличивается в меньшее число раз.

Недостаток обратной АРУ:

- обратная АРУ принципиально не позволяет получить идеальную характеристику, а лишь приблизиться к ней.

Действительно, если допустить, что АРУ идеальна, то приращение выходного напряжения DU_вых = 0. Однако при этом напряжение регулирования U_р = const, т.е. регулировка отсутствует. Следовательно, для работы обратной АРУ необходимо иметь приращение напряжения с выхода регулируемого УПЧ.

Прямая АРУ.

Структурная схема системы прямой АРУ показана на рис.2.16.

Рис.2.16. Структурная схема прямой АРУ.

В прямой АРУ схема АРУ подключена ко входу регулируемого УПЧ, а напряжение регулирования U_р вырабатывается в результате детектирования его входного напряжения U_вх, т.е.:

U_р = К_АРУ U_вх (2.17)

При увеличении входного сигнала U_вх напряжение регулирования на выходе АРУ U_р возрастает. В результате уменьшается коэффициент усиления К_о регулируемого УПЧ.

Напряжение на выходе регулируемого УПЧ:

U_вых = К₀ U_вх (2.18)

Так как при увеличении входного сигнала U_вх коэффициент усиления К_о регулируемого УПЧ уменьшается, то их произведение может оставаться постоянным. Следовательно, прямая АРУ позволяет получить идеальную характеристику АРУ.

Достоинство прямой АРУ.

- в прямой АРУ возможно получение идеальной характеристики.

Однако на практике добиться этого не удается, что обусловлено низким уровнем входного сигнала приемного устройства. Поэтому перед АД в схеме АРУ необходимо включать дополнительный усилитель с большим коэффициентом усиления (10 ÷ 10⁵).

Практически дополнительный усилитель должен иметь такое же усиление, как и в основном тракте приемного устройства.

Недостаток прямой АРУ.

- прямая АРУ отличается сложностью и сильно подвержена влиянию случайных факторов (изменение температуры, напряжения источника питания и т.д.). Это приводит к тому, что амплитудная характеристика приемного устройства с АРУ перестает быть идеальной (рис.2.17).

Рис.2.17. Амплитудные характеристики УПЧ с прямой АРУ.

Если под действием случайных факторов коэффициент усиления К₀ регулируемого УПЧ увеличится или уменьшится, то идеальная характеристика АРУ преобразуется в амплитудную характеристику УПЧ с нарастающим или убывающим U_вых (рис.2.17).

Комбинированная АРУ.

Комбинированная АРУ рационально использует достоинства прямой и обратной систем АРУ, т.е. стабильность обратной АРУ и возможность получения идеальной характеристики в прямой АРУ (рис.2.18).

Рис.2.18. Структурная схема комбинированной АРУ.

В данном случае для УПЧ1 схема АРУ является обратной, а для УПЧ2 – прямой. При этом основная регулировка усиления происходит в первом УПЧ, который обычно содержит несколько каскадов.

Основной задачей второго УПЧ является компенсация возрастающего напряжения на выходе первого усилителя.

На практике даже в комбинированной АРУ характеристика получается не идеальная, но пределы изменения напряжения на выходе регулируемого УПЧ не велики.

Шумовая АРУ.

Все рассмотренные системы АРУ обеспечивают максимальное усиление приемного устройства при приеме слабых сигналов. Одновременно это приводит к увеличению уровня внутренних и внешних шумов шумов на выходе приемного устройства.

Шумовая АРУ (ШАРУ) предназначена для стабилизации уровня внутренних и внешних шумов на выходе приемного устройства (рис.2.19).

Рис.2.19. Структурная схема ШАРУ.

ШАРУ представляет собой схему АРУ с задержкой, которая включается после ФНЧ и подает напряжение регулирования на видеоусилитель (ВУ) приемного устройства. Принцип действия ШАРУ заключается в следующем.

В случае, если напряжение регулирования U_р с выхода схемы АРУ становится ниже определенного порогового уровня U_пор (U_р < U_пор) ШАРУ вырабатывает запирающее напряжение U_з, которое запирает ВУ приемного устройства. При U_р > U_пор запирающее напряжение равно нулю (U_з = 0) и работа приемного устройства восстанавливается. Конкретное значение величины порогового напряжения U_пор определяется заданным в РЛС (ГСН КР) критерием обнаружения цели.

Работа АРУ в приемном устройстве импульсных сигналов.

На вход приемного устройства импульсной РЛС приходят зондирующие импульсы (ЗИ) и импульсы, отраженные от объектов О₁…О₃ (рис.2.20).

Рис.2.20. Принцип действия АРУ в приемнике импульсных сигналов.

Среди сигналов, принятых приемным устройством РЛС, полезным является только один, например, отраженный от объекта О₂. Поэтому схема АРУ должна реагировать только на импульс О₂, принятый от выбранной цели.

С этой целью в приемном устройстве с АРУ применяется стробирование. Для этого один из усилительных каскадов усиленной АРУ (например, видеоусилитель) делают стробируемым, т.е. открывают только на время действия полезного сигнала. Стробирующий импульс U_CИ формируется из ЗИ с задержкой на время τ_з (рис.2.20).

Список литературы.

1. Волконский Б.М. Основы теории радиолокационных устройств самонаведения ракет. – М: Воениздат, 1968.

2. Дружинин В.В. Справочник по основам радиолокационной техники. –

М.: Воениздат, 1976.

3. Пестряков В.Б., Кузенков В.Д. Радиотехнические системы. –

М.: Радио и связь, 1985.

4. Головин О.В. Радиоприемные устройства. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002.

Старший преподаватель ВИА им. Х.Асада

Капитан 1 ранга Ю.Глазов.

Отп. 1 экз. – отдел Оружия.

Исп. и отп. Глазов Ю.С.

19.06.2004 г.

Дата добавления: 2015-08-05