3. Воздействие импульсных помех на приемник с АРУ

Весьма распространенным типом помехи, предназначенным для подавления приемника, снабженного системой АРУ, является мощная прерывистая помеха, представляющая собой продолжительные периодически следующие импульсы. За время существования фронта импульса напряжение регулирования не успевает достигнуть величины, обеспечивающей нормальный (линейный) режим усиления приемника и приемник временно перегружается. В паузах между импульсами помехи чувствительность приемника может не успеть восстановиться до необходимого значения, при котором обеспечивается прием слабого (по сравнению с помехой) сигнала.

Если такой приемник работает в системе автоматического сопровождения цели по направлению с коническим сканированием, то во время перегрузки и в паузах между импульсами помехи модуляция, обусловленная отклонением цели от равносигнального направления, будет отсутствовать, и помеха при специальном подборе параметров окажется эффективной.

При перегрузке приемника амплитуда напряжения на его выходе остается неизменной, равной некоторому пороговому значению независимо от того, как в дальнейшем меняется сигнал на входе. Выход из режима насыщения наступает после того, как амплитуда напряжения на выходе

вследствие нарастания напряжения регулирования и снижения коэффициента усиления упадет до значения, меньшего Обычно можно считать, что выход из режима насыщения перегруженного каскада происходит без существенного запаздывания. Это, конечно, известная идеализация реальных процессов, поскольку для разряда емкостей перегруженных каскадов требуется некоторое время Однако на порядок меньше времени протекания процессов, обусловленных перезарядом емкостей фильтра системы АРУ.

В стадии перегрузки система АРУ оказывается разомкнутой и изменение регулирующего напряжения происходит под действием постоянного напряжения

После среза импульса помехи может оказаться, что напряжение на выходе приемника (за счет напряжения, накопленного за время действия импульса помехи) окажется столь малым, что оно будет ниже напряжения задержки и цепь АРУ вновь окажется разомкнутой: коэффициент усиления в течение некоторого времени будет недостаточным для приема слабого сигнала. Такое состояние можно условно назвать временной потерей чувствительности. Восстановление чувствительности происходит в результате «естественного» разряда конденсаторов фильтра системы АРУ. Коэффициент усиления в этом процессе нарастает и в некоторый момент достигает значения, при котором амплитуда выходного напряжения начинает превосходить Если до этого момента вновь не поступит импульс помехи, цепь АРУ замкнется и начнется процесс регулирования.

Сказанное иллюстрируется рис. 5.10 Здесь представлен общий случай, когда во время действия помехи с амплитудой приемник, перегруженный в течение времени успевает выйти из перегруженного состояния до окончания импульса помехи. Во время действия сигнала с амплитудой система АРУ сначала разомкнута («мертвое» время затем вплоть до момента прихода очередного импульса помехи система АРУ замкнута.

Зависимость напряжения от времени представлена на рис. 5.10, б. Поскольку в дальнейшем рассматривается установившийся режим, независимо от номера периода будут одинаковыми:

— напряжения в моменты поступления очередного помехового импульса;

Рис. 5.10.

— напряжения в моменты окончания помехового импульса;

— напряжения в точках выхода из режима перегрузки;

— напряжения в точках окончания «мертвого» времени, где восстанавливается чувствительность.

Предположим, что в системе АРУ используется однозвенный RС-фильтр нижних частот с постоянной времени Тогда напряжение на участке можно записать следующим образом:

Система АРУ при этом разомкнута и напряжение на выходе приемника остается равным

К моменту замыкания систёмы АРУ напряжение достигает величины

В дальнейшем процесс описывается равенством

Оно получено как решение уравнения (5.1.35) для при начальных условиях: Здесь

— эквивалентная постоянная времени системы АРУ. Это равенство справедливо до появления среза импульса на, когда напряжение достигнет величины

В течение времени после среза импульса система АРУ будет вновь разомкнута и меняется по закону

При этом считается, что постоянная времени разряда конденсатора равна постоянной времени фильтра.

К моменту напряжение на выходе фильтра достигает величины (в то время, как на входе действует сигнал с амплитудой система вновь замыкается и меняется по закону, аналогичному (5.1.37):

Здесь

К моменту поступления очередного импульса помехи напряжение достигнет величины

Найдем, далее, выражения для Для нахождения учтем, что напряжение соответствует вели чине, при которой достигает уровня когда на входе приемника действует помеха с амплитудой Следовательно,

Введем обозначение

Эта величина имеет смысл коэффициента перегрузки приемника, причем если перегрузки нет, и при бесконечной перегрузке. Тогда получаем

Аналогично, когда напряжение уменьшаясь в течение времени достигает величины напряжение становится равным Следовательно,

Вводя обозначение

получаем

Величина имеет смысл коэффициента потери чувствительности. Исключая из найденных равенств величины и учитывая выражения (5.1.48) и (5.1.51), получаем систему двух уравнений для определения интересующих нас величин

Если сигнал отсутствует и на приемник действует только помеха, то в уравнениях (5.1.52) и (5.1.53) можно положить Тогда, подставляя в уравнение (5.1.40) значение найденное из уравнения (5.1.52), получаем

Отсюда можно найти время перегрузки Примем, далее, что интервалы между импульсами помехи достаточно велики, так что к моменту прихода очередного импульса помехи напряжение можно считать равным нулю. Это равносильно предположению, что Тогда уравнение (5.1.54) существенно упрощается:

Следовательно, для относительного времени перегрузки находим

Здесь

Графики зависимости от при разных значениях показаны на рис. 5.11. Чем выше быстродействие системы (т. е. чем меньше и больше ядру), тем меньше время в течение которого приемник оказывается перегруженным.

Найдем далее условия, при которых отсутствуют ограни чения выходного напряжения за время полагая, что в паузах сигнал достаточно мал а скважность помехи Обозначим Считая в равенстве получаем

Из этого уравнения можно определить условия отсутствия ограничений. Допустим для простоты у 1 (отсюда вытекает

Рис. 5.11.

также, что Тогда из последнего равенства найдем простое соотношение Отсюда видно, что приемник в интервалах действия помехи не перегружается при условии, что

Уменьшение отношения обеспечивает отсутствие перегрузки при большем входном сигнале. Таким образом, при очень малом периоде помехи (по сравнению с постоянной времени фильтра) перегрузка практически отсутствует. Напротив, для малой частоты помехи перегрузка всегда имеет место, поскольку за полупериод конденсатор фильтра успевает разрядиться и каждый новый импульс помехи застает приемник на высокой чувствительности.

Рассмотрим, наконец, условия, при которых сигнал на выходе приемника за время не успевает нарасти до величины Это означает, что приема во время нет (напряжение на выходе достигает уровня при минимальном сигнале на входе приемника). Для упрощения анализа положим, что перегрузка отсутствует а скважность Тогда в уравнении (5.1.52) следует положить Отсюда находим

Заметим, что уравнение (5.1.59) дает условия отсутствий перегрузки в полупериоды Таким образом, между имеется зависимость

Если поднимается выше уровня то в полупериоды сигнал на выходе приемника успевает подняться выше уровня

Описанным путем можно найти напряжение на выходе приемника в любой момент времени при всевозможных соотношениях между ипор, Не приводя результатов вычислений, наметим путь их получения. Записываются зависимости напряжений для четырех интервалов времени, как это делалось при выводе уравнений (5.1.52) и (5.1.53). Затем исключаются величины После этого записываются выражения для коэффициентов передачи и на каждом из интервалов в соответствии с равенством находятся выражения для Отметим, что в интервалах величина напряжения на выходе равна

Проведенное рассмотрение показывает, что при фиксированных параметрах системы АРУ всегда можно подобрать параметры помехи так, что будут наблюдаться потери информации, заключенные в изменении амплитуды сигнала за счет временной перегрузки в течение некоторого времени после воздействия очередного импульса помехи и за счет временной потери чувствительности после окончания импульса помехи.