Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 3 - 1979 г. (1151802), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Логарифмический усилитель ПЧ можно осуществить в виде ЛГ одинаковых последовательно включенных каскздов с двумя уровнями усиления. В этом случае получается точная логарифмическая характеристика, если каждый усилитель имеет порог Ет ниже которого коэффициент усиления имеет финсированное значение 6 и выше которого диФФеренциальное усиление равно !. Точки пересечения аппроксимирующих отрезков лежат на кривой, описываемой уравнением )й Еь (М) 6 Ев(М) Ег 6 )86 (29) Е (М) — -Е О~ (30) Нсзависвмая переменная М вЂ” порядковый номер каскада, находящегося на пороге насыщения, М принимает целые значения в пределах от ! до Л), В случае логарифмического усилителя с двумя уровнями усилении все то пги пересечений прямолинейных отрезнов лежат на логарифмической кривой.
Типичный логарифмический усилитель может иметь динамический диапазон 80 дБ (получаемый при 9 каскадах) при результирующей полосе прону. !77 где Е,(М) — уровни входного сигнала, соответствующие точкам пересечения отрезков прямых, Гл. 2, Радиолокпкномньсе приемники охания не менее б ЫГц. Типичная точность аппронснмации — не хуже ш025 дБ в пределах динамического диапазона 70 дБ и не хуже зи! дБ в пределах полного динамического диапазона. Принципиальная схема типичного каскада показана на рис 30, а его амплитудная характеристика — на рис. 31 Каскад представляет собой атте. нюатор, зашунтированный ограничителем на последовательно включенных Е; П" рт Ег= з-~ — -) О л ггтра Рас.
ЗО. Схема каскада УПЧ с двойным усааеакем. Ркс. ат. характерасткка ааарамеака «ас. када У ПЧ с двумя уроааама ускаеака, диодах, вслед за ногорым включен усилитель. При отсутствии входного снг. нала ток делится поровну между диодами ограничителя. Пороговые значении достигаются тогда, когда через диод 02 либо проходит весь ток, либо ток совсем не проходит. Если падениями напряжения ва диодах можно ирене. бречь, то порогоный режим наступает при 0 ~ Я ) (31) Сигналы, превышающие по абсолютной величине порог ограничения, ослаб- лаютсЯ в )7/(йт+))г) Раэ (величина, обРатнаЯ коэффициентУ УсилениЯ Усили.
геля). Следовательно, дифферекциальное усиление в этой области равно 1, Разделительные (блокировочные) конденсаторы используются здесь из-эа наличия напряжения смешения постоянного тока, что характерно для ограничителя данного типа. цифровое логарифмировыние. учитывая тенденцию перехода к цифровой обработке, следует остановиться на кусочно-линейной цифровой аппроксимации, которую можно выполнить после аналого-цифрового преобразования, Пифроаое слово прн двоичной системе счисления можно записать в виде м — м и — и и — ~ — м Ьо Ь Ь ,ч+1 м+ + 4 +, + 2~ / где М вЂ” место в ряду, левее которого все коэффициенты равны нулю.
За- метим, что М имеет по существу тот же смысл, как в предылуигих парагра- фах. Логарифм числа Е по основанию 2 равен Ь, Ь и — м гг — ~ — м Ьо (ой Е=Ь( — Ы+1оп 1+ + +. °, + —, ), (33) 2 4 и — ! !78 2.!О. Ограничители уу ь /и — мм — ! — мьо (сгялЕ=(У вЂ” 33+ + +...+ г. (34) 2 4 м — 1) 2 ((елое числа % †становится характеристикой, а ряд (дробное число в скобках) — мантиссой логарифма.
Данное приближение имеет точность э пределах ш0,25 дБ, если мантисса содержит ие менее 4 рэзрядов. Операционные логарифмические усилители. В логарифмических видеоусилгнслях используется экспоненциальная характеристика диода. На рис. 32 полазэна принципиальная схема таного усилителя с диодом, имеюшим Е=лтууг ло, ерифимическую карактеристику, з цепи обратной связи операционно.
го усилителя Если усиление усили- Еу р Ер тельного каскада очень велико, го выходное напряжение становится равным вне. ЗЗ. Схема логарнфмннеелого ен- (35) леоуенлнтелн. Е,=К )й(Ег(Е) в пределак участка, где характеристика днода является логарифмической. Одиночный кзскад этого типа может иметь логарифмическую характеристику в пределах нескольких десятков децибел по входному напряжению.
Очевидно, данный метод можно приспособить к случаю усиления по ПЧ, сделав характеристику симметричной относительно нуля нри помощи скрещенных диодов. Взаимное ззмсшение диода и резистора дает антилогарифмическую характс. рнстнку. Вследствие этого данная схема часто применяется на выходе лога. рифчнческого ПЧЛТ-приемника для восстановления контрастности эхо.сигна. лон на экране ИКО.
Три факторз предопределяют более широкое использование этого метода: !) наличие стзндартных логарифмических схем, выпускаемых промьннленностью, 2) все возрасшюшая полоса пропускания, достижимая в операционных усн.нпелях; 3) простота этого метода. 2.10. Ограничители Области использования. Перед любым фазоиым детектором, даже таким, который сам имеет характеристику ограничения, ставится один или несколько ограничительных каскадов, если предполагается, что уровень входного сигнала будет меняться в широких пределах. Так, например, ограничитель сопутствует фазоаому детектору в системах фазовой синхронизапии, в РЛС с СЛП, в моноилшульсных РЛС с сравнением фаз сигналов.
Как показано з $2.8, ограничитель иногда используется для поддер каипа постоянной частоты лоекных тревог при наличии изчеяяюшейся помехи. Полезный сигнал отлеляется от мешаюших сигналов при помаши фазового полирования. Ограничитель также можно использовать для сравнения уровней двух сигналов различных чзстот. Коэффициент передачи ограничителя по отношению к меньшему из двух сигналов обратно пропорционален уроашо большего сигнала, так что схема ограничителя действует как вычислитель отношения, описанный в й 2,6. Характеристики. Ограничитель — это цепь или комбинация сходных цепей, выходное напряжение которой постоянно в широком диапазоне уровней входного сигнала.
Выхолной сигнал полосового ограничителя явлнется сину. /л. 2. Радиолокалионньы приемники (й/ )ь (й/ ) 4/+и+'(3'/М' ' ( — ) 2( — ) при ( — ) ))1, (36) (37) () () () (38) Соотношение (37) объясняется тем, что ограничитель подавляет сннфззвую состаелнющую шума, оставляя только квадратурвую его составляющую, которая «конкурирует» с полезным сигналом. Незначительное подавление слабых сигналов шумом в (38) прнводнт к сниькению вероятности обнаружении, которое можно отнести зз счет свойств ограничителя, пря приеме с Г1Ч/17 методами фазового различения (см. й 2.8!. Строго говоря, эти формулы неприменимы к случаю обнаружения эхо-снгналов импульсной РЛС; онн не связаны с распределениями вероятностей смеси сигнал + шум я одного шума соответственно.
Однако по мере того, как произведение полосы пропускания ограничители ва длительность сигнала возрастает, формула (38) все более точно определяет влияние огра. ннчнтеля на минимальный обнаруживаемый сигнал. В (20) показана также связь между выходной мощностью и отношением сигнал/шум на входе.' (Б//у) ь ое — ° 4/п+(5/ьу)т (39) Когда (Я/й/)~Ъ 1, мощность выходного сигналя можно считать настоян. ной; однако, когда (5/Ф)~ й1, мощность выходного сигнала можно считать линейной функцией мощности входного сигннла.
Это обстоятельство имеет существенное значение при проектировании систем фазовой синхронизации (ФЛПЧ). Раенол~ерность аиллитуднод характеристики. Нн олин однокаскадный ограничитель не обеспечивает постоянство уровня выходного сигнала в ши. роком лннамическом диапазоне уровней входного сигнала. Одна из причпп этого станет ясной, если рассмотреть однокаскадный ограничитель, имеющий 180 соплальным, тогла как выходной сигнал широкополосного ограничителя по йк Рче приближается к прямоугольному.
Существуют три основные характеристики ограничителей, относительная знзчнмость которых зависит от области использования. Это помехоусгойчи. вость (качество работы прн наличии шума), равномерность амнлнтудной характеристики и фазовэя стабильность. Когда входной сигнал меняется з достаточно широких пределах, все эти характеристики становятся важными.
Равномерность амплитудной и стабильность фазозой характеристик зависят в основном от схемы и конструкции ограничителя и являются непосредствен. ной мерой его качества. ///ум. Работа ограничители прн наличии шума характеризуетсн потерей способности ограничивать сигналы, маскируемые пьумаььи, и отличием отношений сигнал/шум на его входе н выходе. В 120) приведена приближенная, но полезная формула для паласовых ограничителей, которая показывает влияние огРаничения на отношение сигнал/шум по мощности, когда сигнал в шум присутствуют одновременно: 2 /й.
Ограничители при ч-Е. оге огран граничител идеалы о симметричную характеристику ограничения Среднеква тичсское значение выходного напряжения на пор ичеиия р Е/У2 и возрастает до значения (4/п)(Е)г2), когда о ь входит в жнь~ полного насыщения и выхолной ©„ сигнал становится прямоугольным. В реальных ограничителях на рав. номерность амплитудной характерисппги также оказывает влияние емкость Мил.
внниг лера, связаннав с накоплением зарядов в транзисторах и диодах, и постоянная времени /гС-цепей, которые вызывают измен ние смещения в зависимости от -«;уг уровня сигнала. Поэтому, если требуегся хорошая равномерность амплитудной харакгеристики, последователыьо вклю. чают авя (или более) ограничительных рг каскада, / Стабильь сгь физолой «ариктеристики. Нестабильность фазы сигнала (изменение фаэь: сигнала в зависимости от его уровья) на выходе ограничителя легче измерич ем теоретически прозна- й/ лизировать. В [21] сделаны некоторые очень полезные выводы на основе серии экспериммюов с пятью обычными ограничител ными схемами.
Показано, что транзистор обеспечивает более нысокое общее качество работы в последователь. иом варианте включения, когда влияние накопления зарядов не наблюдается. В ограничителях стандартных типов, известных своей фазовой стабильностью, зчслужизают упоминаю я два общих момента. Во.первых, во всех случаях размах выходного сигнала можно выразить как произведение фиисированного пере- д/ ключаемого тока нз сопротивление; такие ограничители получили наименование пгреклачающих ограничителей наличной иои)ногти.
Во-вторых, паразитные изменения фазы, вызываемые изменениями амплитуды, ч таких ограничителей обычно прямо пропорциональны частоте, на которой они работшот; поэтому изменения фазы в зависимости от уровня сиги 1ла лучше выразить в нс/дБ, чем ь град/дБ, Примеры ограничителей. Ограничит: ьь иа замле с ог«лоиениел ькча р ис.
ЗЗ, а) по качеству ограничения / сравним с другими огрзничителями. Он ///-еуннзнвнвгй 6иор яюю относится к перекюочающич ограничителям наличной мшцности, высокое Рис. ЗЗ. Схчим е~ Вачкчзтч«ев. к;шество работы которых отчасти объяс. няется малой емкостью Миллера. Четыре«каскадный этого типа нз рабочую частоту 30 МГц [22] имел сд нуль не более 0,4 нс з щ,еделах диапазона ограничен драавно ре- рг и ограничитель перехода через ри практическя полосово виг точек ия 80 дБ п Гл. 2. Радиолокационные приемника постоянном выходном сигнале.
Лампа со стробируемым лучом, которую предпочитают из-за ее несимметричной схемы, не обеспечивает столь высокого кзчсства работы. Ограничител~ на последоеатгльных диодах (рнс. 33,5) также можно отнести к типу порскав)чаюшнх наличную мощность, котла )т,.м)(. Результаты, полученные в [2)), свидетельствуют о том, что при больших уровнях сигнала ограничителю этого типа присуши недостатки, обусловленные накоплением зарядов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
