Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 68
Текст из файла (страница 68)
птпЛ/ш ис). 13* (8.3.9) 337 Ниже будет показано, что наличие в схеме ШОУ нелинейного элемента приводит к тому, что любой сигнал, попавший в широкую полосу, затем проходит в узкополосный тракт. Поэтому для повышения помехозащищенности приема широкую полосу желательно по возможности сузить и не обязательно связывать ее значение с длительностью импульсов помехи. Оценим увеличение отношения сигнал/помеха схемой ШОУ при этих более общих допущениях. Предположим, что сигнал представляет собой незатухающее колебание ис (/) = 1/ссозас/при — пп /( ао, а помеха ап (/)— короткий радиоимпульс с прямоугольной огибающей на той же частоте с>с, но со сдвигом по фазе на л, т.
е. кп (/) = = и, соз (ш, / + к) при О ( / ( тш Считаем также, что (и,/йп) „«'1. Допущение о равенстве частот сигнала и помехи можно принять потому, что под воздействием короткого возбуждающего импульса помехи в фильтре возникнут и длительное время будут существовать свободные колебания на собственной частоте сс,. Допущение о противоположности фаз помехи и сигнала позволяет рассмотреть опасный случай воздействия помехи.
При этом допущении выходное напряжение схемы ШОУ при действии на входе смеси помехи и сигнала сильно отличается от случая наличия на входе только сигнала, а следовательно, ошибка при приеме наиболее вероятна. С учетом сказанного, выходное напряжение широкополосного усилителя на интервале действия импульса помехи можно записать в виде суммы установившегося сигнала и помехи с экспоненциально нарастающей ампли- тудой После окончания импульса помехи амплитуда выходного напряжения будет уменьшаться по экспоненциальному закону от значения, определяемого формулой (8.3.9]. Высокочастотное заполнение будет определяться параметрами помехи, которая значительно превышает сигнал.
Таким образом, после окончания помехового импульса и (1) =к (3(/,т, Ь/ — с/о) е '/'ш сов(ого/+ и). Приближенно можно считать, что помеха действует в тече- ние времени т,, соответствующего уменьшению огибаю- щей выходного напряжения до уровня ограничения. Следо. вательно, справедливо уравнение (для 1 =- т, ) к (3(/,т Л/ — (/,) е — /'м=-(/,„р, из которого можно определить т тп = т 1п 1а((/ /(/,)„— 1).
(8.3.10) Здесь а = 3 т„б/„, На выходе амплитудного ограничителя при отсутствии помехи действует только сигнал иоо (1) = (/огр Сов о)о1; (8. 3. ! 1) при действии же помехи в течение времени т„, когда разность амплитуд помехи и сигнала превышает пороговый уровень, выходное напряжение имеет фазу помехи и равно (8.3.1 2) иоп (") = (/огр сов (ыо/ + и). (/по„,=:2кт(/огр(1 — е — ", г г). оов (8.3.13) Такой же эффект имел бы место, если допустить, что на вы. ходе ограничителя непрерывно существует сигнал, аписы. ваемый формулой (8.3.11), а под воздействием помехи на время т„„возникает эквивалентный помеховый импульс 2 (/,„р сов (гоо1 + и).
Тогда на выходе узкополосного фильтра амплитуда сигнала будет равна (/,„„и = к (/о„р. Огибающая помехи будет иметь максимальное значение в момент окончания помехового импульса, т. е. при 1 = т, Амплитуда помехи на выходе узкополосного фильтра будет возрастать по экспоненциальному закону под воздействием возбуждающего напряжения, имеющего амплитуду 2к,(/„р. Следовательно, Рис. в.7. м эг Iэ/„ При т го « т„= 1/3 Л/г формула (8.3.!3) принимает вид (8.3.1 4) Учитывая (8.3.10) и имея в виду, что тг/т = Л/ /Л/г находим ~ и, 1 д/ (8.3.18) 1/п ! оых зд/у !и (о (ип/ио)оо — !1 На рис.
8.? приведены графики, позволяющие определить отношение сигнала и помехи на выходе схемы ШОУ в зависимости от значений параметров схемы, помехи и отношения помеха/сигнал на входе; параметр семейства кривых Ь = 3 т„/г/,„х ((/„./(/о),о. В некоторых случаях, например при расположении разнотипной радиоаппаратуры на борту корабля или летательного аппарата, могут иметь место сильные импульсные помехи при значительной расстройке частоты помехи относительно резонансной частоты /о защищаемого приемного тракта.
В таких случаях можно использовать усложненную схему ШОУ, эффект действия которой отличается тем, что амплитуда помехи на выходе этой схемы практически не зависит от значения ее амплитуды на входе, Рассматриваемый вариант схемы ШОУ изображен на рис. 8.8.
Входное напряжение поступает к двум широкополосным усилителям с амплитудно-частотными характеристиками к, (/) и к, (/) (рис. 8.9). Частота настройки узкополосного усилителя /о определяется формулой /о = (/, + Я/2. (8.3.16) Так как полосы пропускания широкополосных фильтров перекрываются, то полезный сигнал на частоте /о проходит через оба фильтра. Взаимная расстройка фильтров Л/о 389 Суммарное напряжение представляет собой амплитудно-модулированный сигнал с периодом огибающей Т„= = 1/Л/, и несущей частотой /,.
Как бы велико не было максимальное значение огибающей помехи на выходе широкополосных усилителей, суммарное напряжение становится равным нулю в моменты времени, определяемые соотноше- нием и,(1) =(/(1)соз2л/,1, 'и, (1) = (/ (1) соз (2л/, 1+ ЛсР), (8.3.1 7] где (/(1)=(/„,„,е — мссц ЛУ вЂ” начальныйфазовый сдвиг. Эти напряжения подаются на сумматор, формирующий напряжение их (1) = 2и (1) соз ( лЛ /,1 — — /1 соз (2л/с 1+ — ° (8 3 18) где Л/,=/ — 1 Рис. взь 399 несколько меньше полосы их пропускания Л/ (Л/„( Л/„). Предполагается, что расстройка помехи относительно частоты настройки приемника существенно превышает полосу пропускания широкополосных усилителей.
При воздействии коротких помеховых импульсов (по сравнению с т =1/3 Л/ ) на выходе широкополосных усилителей будут иметь место напряжения лЛ/,1 — — =(2п+1) —. 2 2 Здесь и — целое число, которое может принимать значения О, 1, 2,... В те моменты времени, когда огибающая колебаний становится равной нулю, фаза высокочастотного сигнала изменяется на л. Если специальным подбором параметров схемы (числа усилительных каскадов, отношения Л/,/Л/„ и т. д.) добиться выполнения условия Л~р = л, то в моменты изменения фазы колебаний высокочастотная составляющая проходит через нуль, т. е.
соз (2 л/,1 + Лф/2)— = 0 и отсутствуют какие-либо скачки напряжения, связанные с изменением фазы колебаний на л. Максимальное значение огибающей помехи на выходе узкополосного усилителя определяется очевидным соотношением (8.3.19) Это значение зависит только от параметров схемы н не связано с амплитудой помехи на входе. Экспериментальное исследование подобного варианта схемы ШОУ показало, что при изменении амплитуды помеховых импульсов на входе приемника иа 80 дБ соответствующее изменение максимального значения огибающей помехи на выходе составляет приблизительно 10% 141).
Для дополнительного ослабления импульсных помех при радиотелеграфном приеме используют модификацию схемы ШОУ, так называемую схему ШОГУ, отличающуюся наличием вспомогательного гетеродина перед амплитудным детектором приемника (рис. 8.10). Гетеродин вырабатывает незатухающие колебания, частота которых точно равна частоте сигнала, а фаза у„либо равна фазе сигнала у„либо отличается от нее на л. При приеме полезных сигналов постоянная составляющая тока (,а детектора будет либо воз- 391 Схема ШОУ, эффективно подавляющая импульсные помехи, ие только не улучшает, но даже несколько ухудшает отношение сигнал/помеха при воздействии помех типа белого шума.
Известно [39), что если имеется идеальный полосовой ограничитель с характеристикой (/„„= 0 при (/„~ 0 и (/,„,=(/,„р при (/„)(/„р и на входе этого ограничителя действуют синусондальный сигнал и белый шум, то амплитуда сигнала на выходе ограничителя определяется формулой 1/о вых = — г/огр Е ' г/Огр ( а (О 54огр)+ /г(0 54огр)) ых — гр (8.3.24) где (/„р — уровень ограничения; а/огр = (/в ох/2 ой отношение сигнал/шум на входе ограничителя, т.
е. после широкополосного фильтра; 1, (х) и 1, (х) — функции Бесселя от мнимого аргумента х. При очень больших значениях Г/ОГР Р(О,ЗРовгр). 1а (О 5'/огр) ж 1х(0,5г/огр) Чогр )г гг В этих условиях амплитуда (/„„, сигнала на выходе ограничителя максимальна и составляет ((/„„,)„,„,= г (/„,/ . (8.3.25) Следовательно, максимальное значение мощности сигнала на выходе ограничителя равно (при )х' = 1 Ом) Р = (Р, „)„,„= — (1/,,„,)„'„, = 2(/,', /и'. (8.3.26) 2 Здесь следует подчеркнуть два обстоятельства. Во-первых, указанное значение мощности (при достаточно сильном сигнале) не зависит от мощности сигнала на входе, а определяется только уровнем ограничения (/,гр.
Во-вторых, эта мощность перераспределяется между сигналом и шумом; при 9огр (( 1 ее можно считать равной мощности шума на выходе ограничителя в пределах основной спектральной полосы (вблизи частоты /а), и квадрат отношения амплитуды сигнала на выходе ограничителя к ее максимальному значению можно принять равным отношению сигнал/шум на входе ограничителя, Для д,'„р (( 1 приближенно выполняются равенства: 1о(0г5Дгр) ж 1, 1,(0,5г/огр) ж 0,25г/огр, е- ~Ч р ж1. 394 Поэтому //,„Р о вых воогр (8.3.27) что окончательно приводит к выражению (8.3.28) Следовательно, при слабом сигналеналичие в приемном тракте ограничителя приводит к уменьшению отношения сигнал/шум в и/4 раз. После фильтрации в узкополосном фильтре отношение сигнал/шум возрастает в Л/ /бг|р раз и становится равным (8.3,29) ('.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
