Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982) (1095886), страница 10
Текст из файла (страница 10)
е. принять $((, х) =$(~), 5. .(О, х) =5~(0). Эквивалент дискриминатора и обобщенная структурная схема следяшей системы при этом значительно упрощаются и принимают вид, приведенный на рис. 2.33. В рассматриваемом случае система описы- Рис. 2.82 вается линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами, и анализ ее существенно облегчается.
Заметим, что при условна малости ошибки слежения и независимости спектральной плотности выходного шума дискриминатора от ошибки слежения структурная схема, изображенная на рис. 2.33, остается справедливой и в тех случаях, когда флюктуационное напряжение $(() не является белым шумом. Это важно для анализа системы частотной автоподстроики и некоторых других сяствм. Пользуясь обобщенными структурными схемами, приведенными на рпс. 2.29 и 2.33, удается с единых позиций рассмотреть ряд вопросов описаняя, анализа и синтеза различных радиотехнических следящих систем. Так, оперируя обобщенной структурной схемой, можно решить задачу синтеза оптимального операторного коэффициента передачи К(р) при заданных характеристиках воздействия Х(() и возмущения $(1) для произвольной следяшей системы, не уточняя, является ли она системой слежения за временным положением, фазой пли иным параметром сигнала.
Аналогично этому с использованием обобщенной структурной схемы радиотехнической следящей системы может быть изучен ряд таких важных вопросов, как, устойчивость, поведение при наличии регулярных и случайных возмущений, характер переходных процессов, и могут быть получены результаты, справедливые для радиотехнических следяших систем различного назначения.
На практике могут встретиться системы, структурные схемы которых нс совпадают с изображенными на рис. 2.29 и 2.33. Оии могут отличаться наличием дополнительных возмущений, иных нелннсйностей, многопетлевой структурой, более полным учетом инерционных элементов системы.,Примерами таких систем являются система ФАП при учете нестабильности частоты подстрапвасмого генератора, система ФАП с дополнительным модулятором фазы и др. Однако в большинстве случаев структурные схемы этих систем путем упрощений и преобразований могут быть сведены к обобщенной структурной схеме радиотехнической следящей системы. 38 С учетом сказанного изложение в последующих главах ведется в основном с использованием обобщенной структурной схемы и иллюстрируется примерами, относящимися как к обобщенной схеме, так и к радиотехническим следящим системам конкретного типа.
2.6. Системы автоматической регулировки усиления Одной пз распространенных систем радиоавтоматикн является система автоматической регулировки усиления (АРУ). Эта система широко применяется в радиоприемвых устройствах и предназначела для того, чтобы обеспечить стабильность уровня сигнала на выходе усилителя при изменениях уровня входного сигнала.
В связ. ных и радиолокационных приемниках изменение входного сигнала вызывается изменением расстояния до передатчика или до лоцируемого объекта, амплитудными флюктуацнями сигнала н может достигать 60... 100 дБ. При таком большом диапазоне уровней входного сигнала н отсутствии устройства стабилизации уровня выходного напряжения нормальная работа приемника нарушается. Это может проявляться, в частности, в искажении полезной амплитудной модуляции сигнала и в перегрузке оконечных устройств приемника, В радиотехнических следящих системах, рассмотренных в ч 2.1 — 2.4, изменение уровня сигнала на входе дискриминатора приводит,к изменению крутизны дискриминатора и коэффициента передачи контура регулирования.
При этом параметры и характеристики следящих систем могут измениться весьма существепно, вплоть до нарушения устойчивости режима сопровождения. Таким образом,'по ряду соображений желательно ограничить пределы изменения уровня сигнала в приемнике на выходе усилителя. При этом, конечно, необходимо сохранить и по возможности ~мало исказить полезную амплитудную модуляцию сигнала. Эта задача н решается системой АРУ.
Существует ряд вариантов построения систем АРУ. В ннх могут быть использованы описанные в гл. 1 принципы управления по рассогласованно или по воздействию, что приводит к построению системы АРУ «назад» илн «вперед» соответственно. Существуют одно- и многопетлевые системы АРУ, с .дополнительным усилением в контуре и без него.
На рис. 2.34 показана схема распространенной системы АРУ «назад», в которои реализуется принцип управления по рассогласованию. Система работает следующим образом. Входное напряжение и~(1) поступает на усилитель (РУ) с регулируемым коэффициентом усиления. Выходное напряжение и»(1) усилителя подвергается амплитудному детектированию в детекторе (Д). Напряжение и (1) с выхода детектора проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) и поступает в виде регулирующего напряжения ир(1) на усилитель, изменяя его коэффициент усиления йт. Эффект стабилизации уровня выходного напряжения усилителя достигается тем, что величина йт при увеличении уровня входного сигнала уменьшается, а при уменьшении входного сигнала повышается.
39 Постоянная времени ФНЧ выбирается так, чтобы не пропустить быстроменяющуюся составляюшую нацря>кения с выхода детектора, вызванную полезной амплитудной модуляцией сигнала, и тем самым исключить подавление полезной модуляции сигнала системой ЛРУ. Уменьшение постоянной времени фильтра нижних частот Н Рис. 2.54 Рис.
хз5 при запаздывании сигнала в регулируемом усилителе может также ограничиваться, как показывает анализ, нарушением устойчивости процесса регулирования. Изменение коэффищиента усиления может осуществляться в усилителе разными способами: путем изменения крутизны усилительных приборов, путем включения в состав усилителя управляемого аттснюатора, путем шунтирования нагрузки н др.
(91. На рис. 2.35 в качестве примера показана схема усилительного каскада, в котором регулирование коэффициента усиления достигается изменением крутизны (прямой проводимости ум) транзистора при подаче напряжения (уа на его базу. Напря>кение (1а в этой схеме равно сумме напряжения — Ус начального смешения рабочей точки, имеющего отрицательную полярность, и регулируюшега напряжения ир положительной полярности, т. е. (>а= — (1си+ +ир. Прн возрастании регулирующего напряжения ир напряжение на базе повышается, в результате чего крутизна транзистора и коэффициент усиления, каскада уменьшаются.
Для того чтобы при использовании системы АРУ избежать снижения коэффициента усиления при слабых входных сигналах и повысить стабилизируемый уровень выходного напряжения усилителя, обычно применяют систему, называющуюся АРУ с задержкой. Задержка в работе АРУ создается путем подачи на детектор запирающего его напряжения У, (рис. 2.34). В результате регулирующее напряжение ир на выходе детектора появляется только после того, как амплитуда У, выходного напряжения усилителя превысит напряжение задержки (1,.
Один из возможных схемных вариантов детектора системы АРУ с задержкой показан на рис. 2.36. Нагрузку детектора составляют резистор 1сб к конденсатор С4. Напряжение задержки формируется делителем напряжения, состоящим из резисторов К1 и,й2. Делитель, образованный резисторами Ю, Я4, формирует напряжение начального смешения (>сио подаваемое на базу регулируемого транзистора. На рис. 2.37 показан примерный вид амплитудной характеристики усилителя без АРУ (кривая 1), с АРУ без задержки (кри- 40 вая 2) и с АРУ, имеющей задержку (крввая 3).
Как видно из рисунка, применение задержки позволяет повысить уровень, на котором стабилизируется амплитуда выходного напряжения усилителя. При анализе систем АРУ часто необходимо выяснять, устойчива ли проектируемая система регулирования, каково качество .стаи Ю-г(„ %ыим Рис. 2.37 л .гл билпзации выходного напряжения в стационарном режиме, какова длительность переходных процессов, при каких условиях отсутствуют заметные искажения полезной амплитудной модуляции сигнала.
Для ответа на этн вопросы необходимо найти уравнения, описывающие поведение отдельных элементов и всей заечкиутой системы регулирования. Основным инерционным элементом системы АРУ, изображенной на рис. 2.34, является фильтр нижних частот. Остальные элементы системы приближенно будем считать безынерционными. Отметим, что при исследовании устойчивости процесса регулирования может быть необходим такОке учет инерционности регулируемого усилителя.
Подробнее этот случай обсуждается в гл. 4. Зависимость коэффициента усиления йу от величины регулируюцгего напряжения ир, которую называют регулировочной характеристикой усилителя, в общем случае является нелинейной. Часто ее аппрокспмируют линейной зависимостью вида У= 0 — РУ Р~ (2,36) где йр — значение коэффициента усиления при нулевом регулирующем напряжении; 5ру — крутизна регулировочной характеристики усил ителя. При отсутствии ограничения в усилителе амплитуда (?О(~) выходного напряжения связана с амплитудой (?~(2) входного сигнала соотношением (?О(()=йУ(? (?).
(2.3? ) При линейном режиме детектирования выходное напряжение детектора ид определяется выражением й.,(('Π— (?О) пРи с?О > (?О Ид —— О пРи (?О ~ (?„ 41 где я„— коэффициент передачи детектора; (у,— напряжение задержки. Фильтр нижних частот является линейным устройством и описывается операторным коэффициентом передачи Кф(р). Прп этом выходное напряжение фильтра, являющееся регулирующим напряжением в схеме ЛРУ, описывается дифференциальным уравнением и, (1) = Кф (р) и (1).
(2.39) Структурная схема системы АРУ, построенная в соответствии с уравнениями (2.36) — (2.39), показана на рис. 2.38. В этой схеме обозначено йя((/з — О,) =х, 1(х) — нелинейная зависимость вида )х прях) О, (О прях(О. Как видно из рисунка, система ЛРУ является замкнутой системой управления. Задающее воздействие, которым в ней является напряжение задержки (У„ постоянно во времени. Следовательно, данная система управления является системой стабилизации в отличие от следящих систем, рассмотренных в 9 2.1 — 2.4.
Однако эта ее особенность не играет большой роли, так как методы анализа следящих систем и систем стабилизации совпадают. рпс. у."в . гвв Важной особенностью системы АРУ как системы автоматического управления является переменность параметров во времени, вызванная наличием в контуре управления звена с коэффициентом передачи й(1) =(11(1). Р(з рис. 2.38 следует также, что система ЛРУ содержит нелинейное звено и является поэтому нелинейной системой с переменнымн параметрами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
