АНАЛІЗФУНКЦІОНАЛЬНИХ СХЕМ, ОСНОВНІ ЕЛЕМЕНТИ СИСТЕМ АРП
1. Загальна характеристика та аналіз функціональнихсхем системрегулювання підсилення
Різновиди систем АРП
Автоматичне регулювання підсилення призначене дляпідтримки рівня вихідного сигналу прийомного пристрою або підсилювача поблизудеякого номінального значення при зміні рівня вхідного сигналу. Автоматичневиконання цієї функції необхідно тому, що зміни рівня вхідного сигналу можутьвідбуватися хаотично і досить швидко. Ручне регулювання підсиленнявикористовується лише для установки рівня вихідного сигналу, що повиннийпідтримуватися системою АРП.
Є багато причин, через які рівень вхідного сигналубезупинно змінюється [8]:
— змінавідстані між джерелом випромінювання і приймальним пристроєм;
— змінаумов поширення радіохвиль;
— інтерференціярадіохвиль, що прийшли в місце прийому по різних
шляхах;
— перебудоваприймача з однієї станції на іншу;
— змінавзаємоспрямованості приймальних і передавальних антен і т.д.
У радіозв’язку напруга сигналу на вході приймача можезміняться в 106 раз і більше. Вихідна напруга приймача при цьому неповинна змінюватися більш ніж у 1,2 ÷ 3 рази. Ця вимога диктується якприпустимими перекручуваннями інформаційної складової сигналу в трактіприйомного пристрою, так і відсутністю перевантажень його каскадів, що можутьпривести до тривалих утрат чутливості. При цьому сама система АРП не повиннавикликати надмірних перекручувань огинаючої сигналу або призводити до появипаразитної амплітудної модуляції сигналу, тобто система АРП повинна бутистійкою.
В ідеальному випадку вихідна напруга приймача(підсилювача) повинна залишатися незмінною після досягнення деякого значення Uвих min,що забезпечує нормальну роботу кінцевої апаратури. Це значить, що коефіцієнтпідсилення повинний змінюватися за законом [9]
/>
Реальні системи АРП відповідають цьому співвідношеннюз великим або меншим наближенням.
Системи АРП можуть бути зворотнімиі прямими.Зворотні системи АРП є системами зі зворотним зв’язком — у них точказнімання напруги для формування регулюючого впливу розташована далі від входуприймача, чим точка прикладення регулюючого впливу. Інакше кажучи, це системи зрегулюванням «назад». У прямих системах АРП точка знімання напруги для запускусхеми АРП розташована ближче до входу приймача, чим точка прикладеннярегулюючого впливу. Ці системи не утворюють кола зворотнього зв’язку і єсистемами з регулюванням «уперед». Кожна з цих систем має переваги і недоліки.
Зворотні системи АРП не можуть дати повної сталостівихідної напруги, тому що воно є вхідним для системи АРП і повинне міститиінформацію для відповідної зміни регулюючого впливу. Крім того, вони не можутьзабезпечити одночасно велику глибину регулювання (Uвих ≈ const)і високу швидкодію зміркувань стійкості. Однак ці системи захищають від перевантажень усі каскадиприймача, розташовані далі від входу, чим точка прикладення регулюючого впливу,а самі ланцюги АРП є під впливом сигналу зі стиснутим динамічним діапазоном ітакож не піддані перевантаженням.
Прямі системи АРП принципово можуть забезпечитиідеальне регулювання, тобто Uвих ≈constпри Uвих ≥ Uвих min і як завгодно високушвидкодію. Однак практично це не досягається, тому що ступінь сталості вихідноїнапруги обумовлений конкретними даними елементів ланцюга АРП і ланцюгівприйомного пристрою, підданих технологічним розкидам, тимчасовим і режимнимзмінам. Ланцюг АРП захищає від перевантажень тільки ті каскади, що розташованідалі точки прикладення регулюючого впливу, і сам є під впливом сигналу ізшироким динамічним діапазоном, тобто підданий перевантаженням і повинен міститивнутрішні зворотні системи АРП. У цьому випадку система АРП практичноперетворюється в окремий канал прийомного пристрою, не менш складний, чим йогоосновний канал.
Усі ці причини призводять до того, що в даний час більшепоширення одержали зворотні системи АРП. Очевидно, кращі результати може датизастосування комбінованої системи АРП, що включає в себе ланцюги зворотньої іпрямої АРП з переважаючим впливом зворотнього ланцюга АРП. Функціональна схематакої комбінованої системи АРП приведена на рис. 1.
/>
Рис 1. Функціональнасхема комбінованої системи АРП
Зворотня система АРП утворюється детектором АРП ДАРП 1, фільтром Ф1 і всіма каскадами основного тракту,розташованими між точкою прикладення регулюючої напруги Uр1і виходом блоку високої частоти (БВЧ).
В пряму систему АРП входять детектор ДАРП 2 ,фільтр Ф2 і підсилювач постійної напруги УАРП 2. Регулюючанапруга Uр2 вводиться в БВЧ і в підсилювач низької частоти — ПНЧ (останнє необов’язково і використовується рідко). Фільтри Ф1, Ф2додають ланцюгам АРП необхідну інерційність, обумовлену як розуміннямистійкості (АРП1), так і відсутності демодуляції АМ-сигнала (АРП1, АРП2).Роль фільтрів Ф1 і Ф2можуть грати навантажувальні ланцюги відповідних детекторів. Регулюючі напруги Uр1і Uр2містять складові, що змінюються з частотами паразитної амплітудної модуляціївхідного сигналу, обумовленої перерахованими раніше причинами, але не містятьскладових, що змінюються з частотою корисної модуляції. Ці складовібезперешкодно проходять через основний тракт радіоприймального пристрою,виділяються детектором Д и підсилюються підсилювачем низької частоти, утворюючивихідну напругу приймача Uвих. НЧ. Звичайно немає необхідності знижувати посиленняслабких сигналівUвх > Uвх min,що не створюють перевантажень приймача і не забезпечують номінальної вихідноїнапруги навіть при максимальному посиленні БВЧ і ПНЧ. Для додання ланцюгам АРПграничних властивостей, тобто включення їх тільки при визначеній амплітудісигналу, ланцюг АРП замикають примусовим зсувом і відмикають тільки після того,як напруга сигналу перевищить напругу запирання. Звичайна напруга запирання(«затримки») подається на детектори або підсилювачі АРП. На рис. 3.1 це напругиЕз1і ЕзПодібнісистеми АРП називаються затриманими. Затримка може бути введена по середньомузначенню сигналу або по максимуму. Якщо постійна часу навантажувальноголанцюга, ДАРП1, менше періоду повторення імпульсів (приімпульсному сигналі) і діод ДАРП 1, замкнений напругою затримки Е31, то при UвихЕ31 діодДАРП 1 відкривається кожним імпульсом, що задовольняє цій умові, іпісля фільтрації у фільтрі Ф1 виробляється регулююча напруга Uр1, пропорційна амплітуді максимального імпульсу. Це система АРП по максимумусигналу, що прагне підтримати постійним максимальне значення вихідної напруги.
У системі АРП2 напругою затримки Ез2закритий підсилювач постійної напруги УАРП Він відкриється тількитоді, коли випрямлена і профільтрована фільтром Ф2 напругаперевищить Ез Ця напруга пропорційна середньому значенню вхідногосигналу. У такий спосіб створюється система АРП по середньому значенню, щопрагне підтримати незмінним середнє значення вихідної напруги. На рис. 3.1 уланцюзі АРП1 немає спеціального підсилювача ні в ланцюгах високоїчастоти, ні на постійному струмі. Це не посиленасистема АРП. СистемаАРП 2 — посилена, тому що містить підсилювач УАРП 2 посилюючий сигнал уланцюзі АРП 2 (регулююча напруга). Посилені системи АРП мають більшуглибину регулювання і здатні забезпечувати менший динамічний діапазон вихідногосигналу.
З принципу дії системи АРП випливає, що при слабкомусигналі коефіцієнт підсилення приймача максимальний. При цьому на виходіпрослуховуються шуми, створені зовнішніми перешкодами і власними флуктуаційнимипроцесами в каскадах радіоприймального пристрою. У деяких випадках це небажаноі тоді використовується безшумова система АРП (рис. 2). Автогенератор Г генеруєколивання досить високої частоти, які знаходяться поза межами смуги пропусканняПНЧ. Ці коливання детектуються детектором Дг і випрямлена напругазамикає один з каскадів ПНЧ. З появою сигналу за умови Uвих> Е3 замикається система АРП іпочинає виробляти напругу UР, що прикладається до електродів активного приладу генератора Г и зриваєйого коливання. При цьому знімається напруга, що замикає ПНЧ, і сигнал починаєнадходити на вихід.