§ 2.3. ПРОХОЖДЕНИЕ СИГНАЛА И ПОМЕХ ЧЕРЕЗ УСИЛИТЕЛЬ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

Рассмотрим идеализации, которые будут приниматься в последующих главах в отношении характеристик УПЧ, и вопрос о том, насколько хорошо эти идеализации выполняются на практике. Пока сигнал на входе любого каскада УПЧ значительно меньше, чем область линейности анодно-сеточной характеристики каскада, УПЧ может быть однозначно охарактеризован своим коэффициентом усиления и частотной характеристикой.

В зависимости от построения усилителя промежуточной частоты вид его частотной характеристики может быть различным. Если требуемая полоса пропускания приемника сравнительно невелика то УПЧ обычно строится из одинаковых каскадов, настроенных на промежуточную частоту

При этом, если число каскадов невелико, частотную характеристику УПЧ можно аппроксимировать резонансной кривой одиночного контура.

В этом случае

где — эффективная полоса пропускания УПЧ; К — коэффициент усиления УПЧ; — промежуточная частота, причем

При большом числе одинаково настроенных каскадов (практически более шести) частотная характеристика УПЧ достаточно хорошо аппроксимируется гауссовой кривой

УПЧ широкополобных приемников состоит из расстроенных относительно промежуточной частоты пар или троек каскадов. В этом случае при заданной полосе пропускания получается большее усиление на каскад и большая избирательность, чем в случае резонансных УПЧ. При этом форма частотной характеристики приближается к прямоугольной. Поэтому для таких УПЧ частотную характеристику можно считать идеально прямоугольной:

В силу широкополосности шума на входе приемника спектральная плотность шума на выходе УПЧ

определяется как Так как обычно полоса пропускания УПЧ значительно меньше величины промежуточной частоты, то на выходе будет иметь место узкополосный нормальный случайный процесс. Нетрудно показать, что при симметричной относительно сопр частотной характеристике УПЧ функция корреляции процесса на выходе будет иметь вид

где медленно меняющаяся функция период связанная с частотной характеристикой УПЧ и спектральной плотностью шума на входе соотношением

где дисперсия шума на выходе УПЧ.

Производя вычисления для различных видов частотных характеристик УПЧ, получаем:

—для резонансной кривой

— для гауссовой кривой

— для идеально прямоугольной частотной характеристики

Эти результаты потребуются в дальнейшем при определении количественных характеристик шума (на выходе детектора.

Представление УПЧ в виде линейного четырехполюсника справедливо лишь до тех пор, пока усилитель работает без перегрузок. Так как мощность полезного сигнала и помех на входе может изменяться в довольно широких пределах, то для обеспечения линейного режима работы УПЧ и всего приемного устройства в целом применяется система АРУ, которая изменяет коэффициент усиления приемного устройства обратно пропорционально амплитуде входного сигнала. Поэтому УПЧ можно считать линейным в большом диапазоне изменений амплитуды входного сигнала.

Несмотря на применение системы АРУ, в УПЧ могут возникнуть перегрузки сильными сигналами или помехами, при которых УПЧ уже нельзя считать линейными. Это может произойти вследствие одной из следующих причин:

1. Если мощность сигнала или помехи на входе системы АРУ превысит диапазон мощностей, в котором она работает нормально.

2. При больших скачках уровня сигнала или помехи на входе приемника, которые могут возникнуть, например, в режиме обзора, система АРУ не может мгновенно их отработать и в первые моменты времени может возникнуть перегрузка УПЧ.

3. При воздействии различного вида редких импульсных помех большой мощности, которые системой АРУ не отрабатываются.

Явление перегрузки УПЧ заключается в том, что сигналы на входе последних каскадов УПЧ имеют такие большие амплитуды, что характеристики ламп уже нельзя считать линейными.

Заметим, что в некоторых приемных устройствах, используемых в режиме селекции движущихся целей, амплитудное ограничение в УПЧ вводится намеренно с целью стабилизации уровня ложной тревоги в режиме обнаружения целей в пассивных помехах.

Учитывая, что нас в большинстве случаев будут интересовать такие режимы работы приемного устройства, при которых УПЧ не перегружается, а также принимая во внимание сложность теоретического анализа

прохожаения сигналов и помех в режиме перегрузки через УПЧ и весь радиотракт станции в целом, будем в дальнейшем предполагать, что усилитель при любой помехе или сигнале работает в линейном режиме и описывается частотными характеристиками, аппроксимации которых приведены выше.

Остановимся на вопросах стробирования усилителей промежуточной частоты.

В целях защиты импульсных приемников от различного вида несинхронных импульсных помех применяется стробирование.

Из дальнейшего будет ясно, что стробирование связано с оптимальной обработкой сигналов. Стробирование осуществляется обычно запиранием последних каскадов УПЧ на все время, кроме времени действия строб-импульсов.

В результате этого осуществляется селекция сигнала во времени. Однако практически полного запирания каскада УПЧ вне строба выполнить не удается главным образом за счет прямого прохождения помех через емкость анод — сетка лампы и монтажные емкости. В хорошо сконструированном усилителе затухание, вносимое вне строба одним стробируемым каскадом УПЧ, получается порядка 20 дб. При этом, принимая во внимание, что кристаллический смеситель перегружается сильными помехами, трех-четырех стробируемых каскадов УПЧ оказывается достаточным для селектирования помехи практически любой мощности.

В заключение отметим, что в ряде случаев при анализе воздействия различного вида помех на радиотракт форма строба будет предполагаться прямоугольной.