Шумовая автоматическая регулировка усиления шару

Быстродействующая АРУ (БАРУ) или мгновенная АРУ (МАРУ)

Наиболее эффективным методом защиты от перегрузки приемника импульсной помехой является так называемая мгновенная автоматическая регулировка усиления (МАРУ). Схема МАРУ отличается от обычной схемы АРУ тем, что скорость действия МАРУ значительно больше, поэтому она реагирует на каждый поступающий импульс.

В приемниках РЛС часто применяется система мгновенной регулировки усиления (МАРУ). Она в основном предназначена для борьбы с импульсными помехами, имеющими большую амплитуду. Такие помехи появляются вследствие отражений от холмов, плотной облачности, от поверхности воды (если РЛС установлена на самолете).

Такая помеха, воздействуя на приемник без системы МАРУ, вызывает перегрузку ряда его каскадов, вследствие чего наступает резкое уменьшение чувствительности приемника. Результатом этого может быть пропуск полезных сигналов. Система МАРУ в ряде случаем защищает ПРМ от длительной перегрузки. Ее основной особенностью является малая инерционность. Система МАРУ почти мгновенно срабатывают под воздействием помехи, уменьшая на время ее действия коэффициент усиления нескольких каскадов УПЧ. Сразу после исчезновения помехи чувствительность приемника полностью восстанавливается, и он может принимать слабые сигналы.

Схема МАРУ позволяет отделить полезный сигнал от помехи и в том случае, когда они действуют на входе приемника одновременно. Допустим, что частота немодулированной помехи равна частоте полезного сигнала и оба колебания воздействуют на вход приемника синфазно. Результирующий сигнал для такого случая изображено на рис. 2.228,г. Если амплитуда помехи достаточно велика, а напряжение смещения постоянно (нет системы МАРУ), то полезный сигнал не будет выделен (рис. 2.232,а). Если же в данном каскаде имеется система МАРУ, то на время действия помехи отрицательное смещение возрастает, и полезный сигнал будет выделен (рис. 2.232, б).

Рисунок – Функциональная схема быстродействующей АРУ (БАРУ)

При других фазовых соотношениях помехи и сигнала, а также при несовпадении их частот результат будет аналогичный.

Шумовая АРУ (ШАРУ)

Схема шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ) предназначена для поддержания неизменным среднего уровня шумового напряжения на выходе приемного устройства при значительном изменении интенсивности активной шумовой помехи (АШП) на его входе.

ШАРУ является разновидностью инерционной автоматической регулировки усиления непрерывного действия. Особенность ее со­стоит в том, что входным возмущением цепи ШАРУ является не сигнал, а шум. Поэтому в цепь ШАРУ включается селектор (детектор) шума, обеспечивающий подачу на ее вход выборки шума. В частности, таким селектором может служить стробируемый каскад, открываемый в момент отсутствия сигналов.

Рисунок – Осциллограмма шумового напряжения

Схема ШАРУ представляет собой систему автоматического регулирования коэффициента усиления УПЧ. Продетектированный (детектором ШАРУ) выходной шум УПЧ сглаживается узкополосным фильтром, благодаря чему на выходе фильтра выделяется напряжение, пропорциональное среднему уровню шума. Это напряжение усиливается в УПТ и подается на первые 2. 3 каскада УПЧ для регулировки их коэффициента усиления. Чем больше уровень помехи на выходе УПЧ, тем больше величина регулируемого напряжения на выходе схемы ШАРУ и тем меньше коэффициент усиления УПЧ. Быстродействие, однако, не должно быть очень высоким, чтобы схема не срабатывала по полезному сигналу и не ухудшала отношение сигнал-помеха. Чтобы не снижать усиление сигналов при отсутствии помех, схема ШАРУ должна вырабатывать регулирующее напряжение лишь при воздействии на ее вход шумовых сигналов, превышающих номинальный уровень. Это обеспечивается с помощью порогового устройства (устройства отсечки). Средний уровень шумового напряжения на выходе приемного устройства определяет величину напряжения срабатывания порогового устройства при заданной вероятности ложной тревоги F.

Читайте также:  Карбюратор солекс ваз 2109 регулировка качество и количество топлива

Схема ШАРУ, постоянную времени которой выбирают равной tшару =(10. 20)×tи, не реагирует на полезные сигналы и отдельные выбросы помехи, благодаря чему обеспечивается линейная обработка сигналов (полезные сигналы не ограничиваются, структура помехи в установившемся режиме не изменяется). Но вследствие инерционности схемы ШАРУ изменение коэффициента усиления приемника происходит с некоторым запаздыванием относительно моментов изменения интенсивности помехи на входе приемника. В результате, если например, уровень помехи на входе быстро возрастает, то вследствие того, что коэффициент усиления приемника еще в течение некоторого времени (tшару) будет оставаться прежним, возрастает уровень помехи и на выходе приемника. На экране индикатора появляется кратковременныйзасвет (передняя кромка помехи). Если же, наоборот, уровень помехи на входе резко уменьшится, то на экране появится темное пятно. Приемник с ЛАХ на изменения интенсивности помехи реагирует практически мгновенно и указанных явлений на экране индикатора наблюдаться не будет. Однако он реагирует и на отдельные выбросы помехи, из-за чего обработка сигналов становится нелинейной (структура помехи нарушается, сигнал частично ограничивается).

ВЫВОДЫ

1. Усилитель с АРУ предназначен для поддержания стабильного по выбранному критерию выходного напряжения относительно меняющегося входного.

2. Работа системы с АРУ основана на управлении его коэффициентом усиления.

3. Системы сАРУ позволяют поддерживать как неизменный уровень сигнала, так и поддерживать амплитудные отличия между сигналами.

4. В зависимости от условий работы ПРМ применяется тот или иной вид АРУ.

5. В зависимости от способа подачи регулируемого напряжения АРУ подразделяют на обратные, прямые и комбинированные.

6. Параметры ФНЧ определяют время реакции усилителя с АРУ.

Источник

Шумовая автоматическая регулировка усиления

Классификация регулируемых усилителей

Различают ручную регулировку усиления (РРУ) и автоматическую регулировку усиления (АРУ). Ручные регулировки служат для установки исходных значений выходных параметров приемника, а автоматические регулировки не только устанавливают исходные значения выходных параметров, но и поддерживают выбранные значения на требуемом уровне.

Система АРУ содержит регулируемые каскады усиления и цепь регулирования (цепь АРУ). Цепь АРУ вырабатывает регулирующее напряжение, воздействующее на регулируемые элементы усилительного тракта. В зависимости от способа функциональной взаимосвязи регулируемых каскадов приемника и источника регулирующего напряжения различают следующие системы АРУ:


Рис. 5.1. АРУ с обратной связью («АРУ назад»)

Рис. 5.2. АРУ без обратной связи («АРУ вперед»)


Рис. 5.3. программная АРУ

В программной АРУ регулирующее напряжение создается программным устройством (ПУ) по заранее определенному закону. Такие АРУ используются, если известен закон изменения уровня сигнала на входе приемника. Примером такой является временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ).

то для обеспечения постоянства уровня выходного напряжения

Читайте также:  Регулировка клапанов ямаха ттр 250

коэффициент усиления должен быть прямо пропорционален квадрату дальности

Для этого ВАРУ должна вырабатывать регулирующее напряжение, изменяющееся за период повторения импульсов по экспоненте.

По быстродействию системы АРУ подразделяются на инерционные (ИАРУ), быстродействующие (БАРУ) и мгновенные (МАРУ).

Инерционные АРУ характеризуются сравнительно большим временем срабатывания, превышающим период следования сигнала и таким образом следят за средним уровнем сигнала или шума. Разновидностью ИАРУ является шумовые АРУ (ШАРУ) поддерживающие постоянным средний уровень шума на выходе приемного устройства. Применение ШАРУ обеспечивает стабилизацию уровня ложной тревоги при обнаружении полезных сигналов. Это в свою очередь исключает перегрузки вычислительных средств.

Быстродействующая АРУ представляют собой малоинерционную систему с постоянной времени, соизмеримой с длительностью сигнала.

Характерной особенностью МАРУ является их безынерционность, они следят за мгновенным значением амплитуды сигнала.

По типу элементной базы различают аналоговые и цифровые АРУ. Цифровая АРУ (ЦАРУ) содержит вычислительное устройство, формирующее кодовые сигналы управления.

Рассмотрим работу схемы ШАРУ. Функциональная схема и эпюры, поясняющие работу схемы ШАРУ представлены на рис. 5.4.

Объектом регулирования в схемах ШАРУ являются шумы. Шумовая автоматическая регулировка усиления предназначена для установки уровня шумов и автоматического поддерживания их на выбранном уровне.

Выбор уровня шумов осуществляется потенциометром RUшару”. Поддерживание шумов на выбранном уровне осуществляет цепь обратной связи в составе:

усилитель постоянного тока.

На первой эпюре представлены три тактовых интервала, на которых рабочая дистанция начинается от импульса Д.

Уровень шумов для наглядности выбран разным. Шумы на входе стробирующего каскада представляют собой видеосигнал, и поэтому на эпюре показаны однополярными.

Стробирующий каскад осуществляет выборку шумов. С этой целью генератор строба формирует сигналы, показанные на третьей эпюре Uстр.

Рис. 5.4. Эпюра схемы ШАРУ при разорванной цепи обратной связи

Восстановитель огибающий преобразует импульсные сигналы в постоянное напряжение, пропорциональное среднему значению шума за несколько тактовых интервалов, либо пиковому значению шума в каждом тактовом интервале.

На эпюре Uш4 рассмотрен случай, когда восстановитель огибающей выделяет пиковое значение шума.

Затем сравнивается действительный уровень шума с заданным и на выход выдается сигналы отрицательной полярности. Данные сигналы поступают на вход УПТ. С выхода УПТ снимается регулирующее напряжение, которое поступает на усилитель промежуточной частоты и изменяет усиление таким образом, что шумы остаются на выбранном уровне.

[1] Волны сантиметрового диапазона имеют длину от 1 до 10 см.

Дата добавления: 2015-05-09 ; Просмотров: 2872 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

4.3.2 Шумовая автоматическая регулировка усиления

Следует подчеркнуть, что все системы АРУ начинают работать, как правило, с определенной задержкой, т.е. по достижении сигналом на входе и выходе приемника некоторого начального уровня Uвх н и Uвых н (рис.4.8). Благодаря задержке обеспечивается максимальное усиление слабых сигналов. При Uвх Uвх н с ростом входного сигнала уменьшается коэффициент усиления приемника, вследствие чего АХ последнего (при постоянном дифференциальном коэффициенте усиления) выходит на уровень Uвых mах при значениях входных напряжений, значительно больших, чем в отсутствии АРУ.

Схема шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ) предназначена для поддержания неизменным среднего уровня шумового напряжения на выходе приемного устройства при значительном изменении интенсивности АШП на его входе. Нормирующее действие ШАРУ достигается подачей отрицательного смещения на каскады УПЧ, при этом рабочая точка смещается в область характеристики с малой крутизной.

Читайте также:  Регулировка пластиковых окон и дверей наглядное пособие

Структурная схема ШАРУ непрерывного действия представлена на рис.4.9. Она состоит из регулируемого усилителя и цепи обратной связи (цепи ШАРУ).

Рис.4.9. Структурная схема ШАРУ непрерывного действия

В качестве регулируемых каскадов целесообразно выбирать первые каскады УПЧ, через которые проходят сигналы сравнительно небольшого уровня. Поскольку в процессе регулирования рабочая точка смещается на нелинейный участок характеристики регулируемого каскада, то по мере увеличения числа регулируемых каскадов в последнем из них могут возникнуть большие нелинейные искажения сигнала.

Для предотвращения этого ограничивают число регулируемых каскадов, а требуемый диапазон регулирования обеспечивают соответствующим увеличением диапазона регулирования на один каскад, увеличивая крутизну регулировочной характеристики.

Цепь обратной связи ШАРУ включает в себя: детектор ШАРУ, фильтр нижних частот (ФНЧ), буферный каскад, усилитель постоянного тока (УПТ) и пороговое устройство.

Детектор ШАРУ детектирует шумовое напряжение. Фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую продетектированного шумового напряжения. В качестве ФНЧ часто применяется однозвенный RC-фильтр. Постоянная времени фильтра tФНЧ = RC, определяющая быстродействие схемы ШАРУ, выбирается из условия выделения среднего значения продетектированного напряжения − ФНЧ  (50-100)кор, где кор − время корреляции шумового напряжения на выходе детектора. Можно считать, что кор  1/ПУПЧ. Обычно ШАРУ = (10-20)∙τи.

Буферный каскад обеспечивает развязку ФНЧ и УПТ. Его роль, как правило, выполняет катодный, либо эмиттерный повторитель.

Чтобы не снижать усиление сигналов при отсутствии помех, схема ШАРУ должна вырабатывать регулирующее напряжение лишь при воздействии на ее вход шумовых сигналов, превышающих номинальный уровень. Это обеспечивается с помощью порогового устройства (устройства отсечки).

Схема ШАРУ непрерывного действия применяется в условиях воздействия на РЛС АШП с резко выраженной нестационарностью.

В тех случаях, когда интенсивность помехи в пределах периода повторения Тп изменяется несущественно (не резко выраженная нестационарность) применяется ключевая ШАРУ (рис.4.10). Особенность ее состоит в том, что в цепь обратной связи включается ключ, управляемый генератором импульсов строба. Стробирование осуществляется с целью исключения влияния на регулирующее напряжение ШАРУ мощных отражений от местных предметов, целей, метеообразований и т.п. Ключ открывается в конце дистанции на время, примерно равное (0,2-0,3)Тп.

Рис.4.10. Структурная схема ключевой ШАРУ

Средний уровень шумового напряжения на выходе приемного устройства определяет величину напряжения срабатывания порогового устройства Uо при заданной вероятности ложной тревоги F. Для того чтобы при постоянном пороговом напряжении Uо величина F соответствовала заданному значению, необходимо стабилизировать среднеквадратическое значение шума на выходе Uш. Эта задача решается с помощью схемы ШАРУ.

ШАРУ является разновидностью инерционной АРУ непрерывного действия. Особенность ее состоит в том, что входным возмущением цепи ШАРУ является не сигнал, а шум. Поэтому в цепь ШАРУ включается селектор шума, обеспечивающий подачу на ее вход выборки шума.

Источник

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями
Настройки и регулировки