4. Некоторые способы защиты приемника от временных перегрузок и временной потери чувствительности

Известны схемы АРУ, в которых приняты меры для того, чтобы свести к минимуму время перегрузки и «мертвое» время т. е. схемы защиты от временных перегрузок и потери чувствительности.

Система В приемниках импульсных сигналов с помощью системы быстродействующей автоматической регулировки усиления имеется возможность предотвратить перегрузку от импульсов помех длительностью, превышающей длительность импульсов сигнала. По принципу действия система не отличается от рассмотренной выше системы АРУ, однако быстродействие ее очень велико,

что достигается выбором широкополосных фильтров, а также усилителей в цепи обратной связи. Быстродействие системы выбирается так, чтобы за время действия сигнального импульса усиление существенно не изменялось, поскольку в противном случае форма импульса будет сильно искажаться.

Выше было показано, что эквивалентная постоянная времени системы АРУ (см. с. 202).

где

Эта формула, однако, справедлива при условии, что постоянная времени фильтра значительно больше постоянных времени «малых инерционностей», в частности постоянной времени нагрузочной цепи детектора АРУ, эквивалентной постоянной времени УПЧ, паразитных емкостей и т. п. Стремление увеличить быстродействие за счет уменьшения и увеличения приводит к усилению влияния этих инерционностей. Порядок уравнений, описывающих систему АРУ, резко увеличивается, и при большом коэффициенте усиления в цепи АРУ система может потерять устойчивость.

Чтобы ослабить влияние малых инерционностей и обеспечить устойчивую работу, систему АРУ строят путем охвата обратной связью отдельно каждого каскада усилителя промежуточной частоты.

Сигнал, снимаемый с каждого каскада УПЧ, детектируется и через свой усилитель АРУ и фильтр подается на управляющий элемент этого каскада для изменения его коэффициента усиления Система АРУ в данном случае получается многопетлевой. Амплитудная характеристика УПЧ, каждый каскад которого охвачен петлей АРУ, близка к логарифмической. Иначе говоря, усилитель с многопетлевой системой АРУ можно рассматривать как один из вариантов построения логарифмического усилителя.

Схемы АРУ «вперед». Для борьбы с перегрузкой видеоусилителя, вызванной помехами, длительность действия которых значительно превышает длительность импульсов сигналов, могут использоваться схемы АРУ «вперед» со специально подобранными характеристиками регулирующих цепей. Управляющее напряжение подается при этом на видеодетектор или видеоусилитель.

Функциональная схема системы АРУ «вперед», предназначенная для исключения перегрузки, представлена на

Рис. 5.12.

Рис. 5.13.

рис. 5.12. Сигнал с выхода УПЧ поступает на детектор и усилитель АРУ. Напряжение с выхода этого устройства проходит через фильтр (Ф) и в виде регулирующего напряжения подается на видеоусилитель (ВУ) и видеодетектор Рассматриваемая система относится к классу автоматических систем без обратной связи.

Требуемая регулировочная характеристика, т. е. зависимость коэффициента усиления к регулируемых каскадов от напряжения является гиперболой (кривая рис. 5.13)

Величина входящая в (5.1.62), определяется ниже. Эта зависимость может быть реализована только на некотором участке причем наиболее существенное отличие от реальной зависимости к характеризуемой кривой I на рис. 5.13, имеет место при Полагая, что соотношение (5.1.62) справедливо для начальный участок (кривая на рис. 5.13) аппроксимируем выражением

При нахождении постоянных и В в выражениях (5.1.62), (5.1.63) необходимо учитывать, что в точке где должны совпадать коэффициенты к и их производные по для кривых I и II. В этих условиях для определения и В имеем два соотношения:

из которых получаем

Следовательно, регулировочная характеристика запишется в виде

Регулирующее напряжение

где коэффициент усиления детектора и усилителя амплитуда входного напряжения передаточная функция фильтра.

Амплитудная характеристика видеоусилителя при таком способе регулировки, т. е. зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды напряжения на входе в установившемся режиме (т. е. при определяется соотношениями

и представлена на рис. 5.14, где по оси ординат и абсцисс отложены относительные выходное и входное напряжения

Точка соответствует сопряжению кривых на рис. 5.13.

Реальная характеристика может отличаться от полученной; однако для эффективно работающей системы АРУ

Рис. 5.14.

должно мало изменяться с ростом в некотором рабочем диапазоне. Если в системе АРУ используется простой однозвенный RC-фильтр, то для того, чтобы сигнальный импульс практически не искажался, необходимо выбрать постоянную времени фильтра так как при выполнении этого условия за время действия импульсов напряжение практически не изменится. При поступлении помехового сигнала достаточно большой амплитуды и продолжительности (например, в виде длинного импульса) после того, как режим установится, напряжение на выходе будет равным Очевидно, кратковременный сигнальный импульс, пришедший во время действия помехи, не будет ограничиваться, поскольку напряжение за время его действия не изменится. Импульсные помехи, длительность которых имеет тот же порядок, что и длительность сигнальных импульсов, будут проходить на выход без искажений.

Системы АРУ с нелинейными элементами в фильтрующих цепях. Известны схемы систем АРУ, в которых для борьбы с временной перегрузкой и потерей чувствительности используются нелинейные элементы или элементы с переменными параметрами в фильтрующих цепях. Действие этих систем основано на том, что на время резкого нарастания сигнала на выходе УПЧ благодаря наличию в системе АРУ нелинейного элемента сильно уменьшается постоянная времени заряда конденсатора фильтра АРУ, что приводит к быстрому уменьшению коэффициента усиления УПЧ и времени перегрузки Во время резкого снижения амплитуды входного сигнала вследствие наличия нелинейного элемента происходит быстрый разряд конденсаторов фильтра АРУ, чем достигается столь же быстрое восстановление чувствительности усилителя. В схемном отношении эта система может быть реализована различно. Одна из них описана в [144]. Здесь параллельно разрядному резистору конденсатора фильтра включается электронная лампа, через которую разряжается конденсатор фильтра вслед за резким изменением уровня сигнала. В этой же работе предлагается в цепь управления разрядной лампы включить дополнительный ограничитель для того, чтобы сделать время разряда конденсатора не зависящим от амплитуды сигнала.