Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Перегрузка возможна в любой части приемника: усилителе промежуточной частоты (УПЧ), амплитудном детекторе или видеоусилителе. Однако прежде всего перегружается последний каскад УПЧ, что и учитывается в дальнейшем. Каждый приемник ЛМ или импульсных колебаний рассчитывается так, чтобы в ожидаемом динамическом диапазоне интенсивности входных сигналов (т.
е. в нормальных условиях работы) перегрузка не наступала. Достигается это с помощью систем автоматической регулировки усиления (АРУ). До наступления перегрузки амплитудная хараитеристика линейной части приемника, т. е. зависимость амплитуды (У„„напряжения на выходе УПЧ от амплитуды (У,„ сигнала на входе смесителя или выходе антенны имеет монотонно нарастающий характер.
После достижения верхней границы динамического диапазона (у,„„,„, рост амплитуды О„„„прекращается, н в дальнейшем она остается постоянной или убывает (рис. 5.1, кривые 1 и 2 соответственно). Вследствие ограничения резко ухудшаются условия приема полезного сигнала на фоне радиопомех большого !87 01«мс«с „и,„, и„~и,„„ А!од,— *+В, и.„-.и,„,. 'и„, (5.1.1) К~з и,„„ Оси«макс 0сих 0ссс Ьк мак«1 05« а 0 1 0С«108«д б 0 1 Рис. 5.2, Рис. 5.3.
188 189 8>сь уровня. Поясним зто на Ькс масс примере радиоприемника импульсных сигналов. Если на входе приемника вместе с сигналом действует радиопомеха (например, несущая, модулиро- 0 0с„ваннаЯ шУмом), то в Результате их взаимодействия огибающая результирующего сигнала будет флуктуировать (вследствие того, что разность фаз несущих помех и радиоимпульсов случайна). Для иеперегруженного приемника результирующая амплитуда выходного сигнала во время действия сигнальных импульсов будет изменяться, что делает возможным фиксацию сигнала на фоне шума (кривые 1 на рис.
5.2). При большой интенсивности помехи, когда наступает перегрузка, эти изменения отсутствуют, сигнал «срезается> (прямая 2 на рис. 5.2). При действии помехи, интенсивность которой резко изменяется, могут наблюдаться перегрузки в течение некоторого промежутка времени, после которого приемник благодаря действию системы АРУ вновь становится способным воспроизводить огибающую входного сигнала. Такую перегрузку можно назвать временной. Для защиты приемника от перегрузки наряду с обычны- ми системами АРУ применяются логарифмические усили- тели, а также системы АРУ, в которых предусмотрены специальные меры для ослабления или исключения перегрузки. В некоторых типах радиотехнических устройств использование логарифмических усилителей (ЛУ) обусловлено принципом действия этих устройств. Примером могут служить автоматические системы сопровождения по направлению моноимпульсного типа, широко описанные в литературе 1101, 134).
1, Логарифмические усилители Логарифмические усилители (ЛУ) сигналов промежуточной частоты обладают весьма широким динамическим диапазоном. Начиная с некоторого (минимального) напряжения на входе, амплитуда выходного напряжения приблизительно пропорциональна логарифму относительного изменения интенсивности входного сигнала. Амплитудная характеристика ЛУ при малых сигналах практически линейна (участок ОС на рис.
5.3, а); далее следует логарифмический участок ЕМ. Выходное напряжение такого ЛУ Здесь и,„, — входное напряжение, соответствующее переходу от линейного участка к логарифмическому; А и  — постоянные коэффициенты. Основание а логарифма выбирается заранее в зависимости от требуемых характеристик усилителя. Для определения А и В предположим, что переход от линейного участка к логарифмическому осуществляется без скачка производной, т.
е. в точке перехода (. производная логарифмического участка совпадает с коэффициентом пер- Π— вино/инно линейного участка. Эта дает ре- где Ь=!п а=)во гарифмов. — /!айне, е — основание натуральных лоОтсюда находим коэффициент А =- Ь к, и Пни=1! ко нхо. ри и„= и,х„выполняется равенство и,„„,=в=к,и„,. Поэтому для логарифмического участка получаем ,, =. к, и„, ( Ь! ай, — + 1 ) =- к, и,, Ь !од, а '!' к ! вхо ах О !/вх х — =- коинх ОЬ1од, е — '* пРи и,„/и„„о )! . (5.! .2) вх о При выборе натуральных логарифмов Ь= 1 и для такого ЛУ !/Ох и,„,=к,и„,()п — "+1) = и, )п '~ * = и О ах о / ' и„, Ои,х иных О !и !унх о (5.1.3) Выбор точки пе еха р да х.
на логарифмический участок „„ лежало ниже уровня о ычно производится так, чтобы и тельно собственных шумов на величину порядка 20 Б. С ка д . зедава- ходится на лога и ми , практически весь диапазон входных сигналов приогарифмический участок, чем обеспечивается лысой динамический диапазон па входу. Коэффициент передачи ЛУ для любого основания ло- гарифмов выражается формулой ИУ„~,„! квг — „— — ко вх о (5.1. 4) вх сигнала (рис. 5.3, б), и убывает обратно пропорционально амплитуде входного !90 Динамическим диапазоном ЛУ по выходу называют величину О,„, =-и,„, „,„,/и, „или О,„, (дБ) = 20 150,„~. (5.1.5) Здесь и, „„„„, — максимальная величина выходного сигнала, при котором реальная амплитудная характеристика остается близкой к логарифмической.
Динамический диапазон по входу Π— и, „,„,/и„,; О, 1дБ) = 20 )й 0„. Ясно, что О,,=Ь!ай,е0.. Для получения большого динамического диапазона по входу стремятся выбирать логарифмы с малым основанием. Обычно требуемый динамический диапазон па входу (100 дБ и выше) можно реализовать, используя ЛУ, состоящие из нескольких каскадов. При действии помехи в ЛУ происходит подавление помехой сигнала. При большом уровне помехи на входе и„, напряжение помехи на выходе ЛУ равно !/вх о ио = ко (' ах о. В то же время амплитуда сигнала (приращение амплитуды выходного напряжения, обусловленное действием сигнала) и„., = /зи,„, = «„и „, = (и,„„,/и.„) и„,. В последних соотношениях учтено, что и„~ )) и,.
Сле- довательно, отношение помеха/сигнал на выходе !/„,, и„„х, !/н вх = — Ь 1ой,е и, г/ !/ ПосколькУ и „» ив, отношение помеха(сигнал на выходе всегда больше, чем на входе, и увеличивается с ростом помехи. Физически это объясняется тем, что коэффицйент передачи по сигналу определяется помехой на входе и убывает с ростом уровня помехи, 191 торов Д,, Д„..., Д„. Выходы детекторов Д, — Д, соединены с устройствами временной задержки (УВЗ,— УВЗ„, соответственно), предназначенными для компенсации временных запаздываний при прохождении импульсов в усилительных каскадах. Каждый усилитель, ограничитель, детектор и устройство временной задержки образует своеобразную ячейку.
Выходное напряжение формируется в результате суммирования напряжений, снимаемых с каждой из этих ячеек. Оно равно и,„,= ~з', и.. ь (5.1.!2) ! 1 где и℄— напряжение на выходе 1-й ячейки. При малой амплитуде входного сигнала все каскады усиления работают в линейном режиме и напряжение на выходе и-й ячейки 0выхв к кд ивх где к — коэффициент усиления одного каскада с учетом ограничителя, к„ вЂ” коэффициент передачи детектора.
С увеличением и„ до некоторого значения и„, наступает огра. ничение в последней ячейке, после чего выхолное напряжение, снимаемое с и-й ячейки, остается неизменным и равным к„к" (/вхя При дальнейшем росте напряжения и„достигается уровень ограничения в (и — 1)-й ячейке, после чего постоянные напряжения будут сниматься с и-й и (л — 1)-й ячеек. Входное напряжение, при котором достигается указанный уровень, 0„, = к ив,„, Слеловательно, прн дальнейшем увеличении (/в„с и-го и (и — 1) й ячеек снимаются постоянные напряжения, соответственно равные и,„,„=к к,ивх,, 0...<„,>=-к — ',ив„в=к к„и,„,. Затем будет достигнут уровень ограниченна в (и — 2)-й Ячейке.
Зто пРоизойдет пРи и„= (/,„, = кЧ/„ы, и тепеРь постоянные (и одинаковые) напряжения к" кд и„, будут сниматься с трех ячеек и т. д. Характер зависимости ив, от 0„(амплитудная характеристика ЛУ) представлен на рис. 5.5. Зта зависимость имеет внд ломаной, состоящей из отдельных участков, каждый из которых соответствует определенному числу ячеек, 194 Ехай Е ав,х „ 1 ! 1 1 ! Е/дьи 3 Г/хых г Е/аюх 1 Рв< 5.5, 1 Для 2-го участка и„„„='1 и„+; — и„„(1+ — '+...+ ',-)~.
х к, = ~ к и„„+и„„к -' (1+ — '~~ к,. Напряжение в конце 2-го участка определится при подстановке вместо ив, величины и,„в = к и„,. Тогда 1 и„ы„, — ~ ° ив„+ и,„вкв (1+ — + .... + 1 1 х к ж к" (/,„, (2+ — 1 к, . в гле достигнут уровень ограничения. Легко записать выражение для выходного напряжения ЛУ, соответствующее различным участкам амплитудной характеристики. Лля 1-го участка 1 1 и =и к к(1+ + +...+ вых вх =и.,к, к (1+ — '), НапРЯжепие в конце этого участка (т. е. пРн и„= ивхв) тв 195 Имеются и другие способы получения логарифмических усилителей.
Более общий класс нелинейных усилителей (функциональные усилители с широким динамическим диапазоном) весьма подробно рассмотрен в работе 1361. с7 г 2 7 в ... и /с-/)груни Продолжая рассуждения, для л-го участка, получаем (/вих = 1(и — 1) «"(/нх, + (/нх«1 кя. В конце п-го участка, когда (/»х = (/„„= л — ' (/„„ будем иметь (/,„,„=1(п — 1)к" (/„,+(/„,к")к =пк" к (/„,. Когда напряжение на входе превзойдет значение (/„„, выходное напряжение перестанет нарастать.
Полученная зависимость будет приближенно логарифмической. Действительно, если бы связь (/,„, и (/„была логарифмической, то при выборе по оси абсцисс логарифмического масштаба, а по оси ординат — линейного, график (/,„х ((/„/(/„„) представлял собой прямую линию. Будем для рассматриваемого усилителя откладывать по оси абсцисс величину (/„/(/„, в логарифмическом масштабе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
